【红对勾】高考物理 测定金属的电阻率课件.ppt

实验七测定金属的电阻率 1 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法 2 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 被测金属丝 米尺 螺旋测微器 电压表 电流表 直流电源 电键 滑动变阻器 导线等 1 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值d 2 依照电路图 如图1 用导线将器材连好 将滑动变阻器的阻值调至最大 图1 3 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的长度 即有效长度 反复测量3次 求出其平均值l 4 电路经检查确认无误后 闭合电键s 改变滑动变阻器滑动片的位置 读出几组相应的电流值和电压值 记入记录表格内 断开电键s 求出导线电阻r的平均值 1 本实验中被测金属导线的电阻值较小 因此实验电路必须用电流表外接法 2 实验连线时 应先从电源的正极出发 依次将电源 开关 电流表 待测金属导线 滑动变阻器连成主干线路 闭合电路 然后再把电压表并联在待测金属导线的两端 3 测量被测金属导线的有效长度 是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度 亦即电压表两端点间的部分待测导线长度 测量时应将导线拉直 4 测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量 5 闭合开关s之前 一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置 6 在用伏安法测电阻时 通过待测导线的电流i不宜过大 电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜过长 以免金属导线的温度明显升高 造成其电阻率在实验过程中逐渐增大 7 求r的平均值可用两种方法 第一种是用r u i算出各次的测量值 再取平均值 第二种方法是用图象法 u i图线 来求出 若采用图象法 在描点时 要尽量使各点间的距离拉大一些 连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧 个别明显偏离较远的点可以不予考虑 特别提醒 题型一螺旋测微器的读数 例1 用螺旋测微器 千分尺 测小球直径时 示数如图2所示 这时读出的数值是 单位是 图2 解析 本题解答的关键是掌握螺旋测微器的原理和读数规则 从固定刻度部分可读出毫米数和半毫米数 读数为8mm 半毫米刻度线未露出 无读数 再从转动刻度上读出小数部分 0 469mm 其中千分位为估读数 两部分读数相加为8 469mm 评分标准为8 468 8 470都给分 答案 8 469mm 题后反思读数 固定尺读数 可动尺读数 精度 在读数时一定要注意固定尺上的读数问题 注意是否超过上面刻度 露出了0 5mm刻度线 若露出应加上0 5mm 若不超过上面刻度线 则不能加上0 5mm 读数单位先为mm 最后进行单位换算 变式1 1 2010 安徽高考 1 在测定金属的电阻率实验中 用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图3所示 读数为 mm 2 在用单摆测定重力加速度实验中 用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径 示数如图4所示 读数为 cm 图3 图4 答案 1 0 617 0 616 0 619 2 0 675 题型二器材选取及电路设计 例2 实验室中有以下实验器材 a 金属丝 l 长度为l0 直径为db 电流表 a1 量程10ma 内阻r1 40 c 电流表 a2 量程500 a 内阻r2 750 d 电压表 v 量程10v 内阻10k e 电阻 r1 阻值为100 起保护作用 f 滑动变阻器 r2 总阻值约20 g 电池 e 电动势1 5v 内阻很小h 开关 s i 导线若干从提供的器材中选出适当的实验器材 设计一电路来测量 金属丝的电阻率 要求方法简捷 有尽可能高的测量精度 并能得到多组数据 1 在方框中画出你所设计的实验电路图 并标明所用器材的代号 2 若选测量数据中的一组数据计算电阻率 则所用的表达式 式中各符号的意义是 解析 1 因为电源电动势e 1 5v 而电压表量程为10v 读数不明显 所以不选电压表 已知内阻的电流表可测电压 所以选用a1或a2测电压 r2的总电阻约为20 题中要求测多组数据 故采用分压接法 电路图如图5所示 图5 题后反思对电学实验器材的选择一般分两步考虑 首先要根据实验的要求设计好测量电路 选择必要的相应的器材时要着重考虑准确性 然后设计供电电路 此时选择相应的器材时要着重考虑安全性 变式2 1 2011 福建四校联考 有一个电阻rx 其阻值大约在40 50 之间 现要进一步准确地测量其电阻 需测量多组数据 手边现有器材如下 电源e 电动势12v 内阻为0 5 电压表 0 3 15v 内阻约为10k 电流表 0 0 6 3a 内阻约为1 滑动变阻器r1 阻值0 10 额定电流2a 滑动变阻器r2 阻值0 1750 额定电流0 3a 开关s和导线若干 1 电压表的量程应选 电流表的量程应选 滑动变阻器应选用 2 在虚线方框内画出实验电路图 答案 1 0 15v0 0 6ar1 2 如图6 图6 题型三实物连线及数据处理 例3 某同学想测量某导电溶液的电阻率 先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极 接触电阻不计 两电极相距l 0 700m 其间充满待测的导电溶液 用如下器材进行测量 电压表 量程15v 内阻约30k 电流表 量程300 a 内阻约50 滑动变阻器 100 1a 电池组 电动势e 12v 内阻r 6 单刀单掷开关一个 导线若干 图7 表1是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据 实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径 结果如图8所示 图8 表1 根据以上所述请回答下面的问题 1 玻璃管内径d的测量值为 cm 2 根据表1数据在下图丙坐标中已描点 请作出u i图象 根据图象求出电阻r 保留两位有效数字 3 计算导电溶液的电阻率表达式是 用r d l表示 测量值为 m 保留两位有效数字 4 请在虚线框内画出测量导电溶液电阻的电路图 并在图7中补画出未连接的导线 图9 解析 1 3 075 0 005 2 作出图象如图10所示 由图象的斜率求得电阻r为4 4 104 4 8 104 图10 答案 电路图和连接图如图11 图11 题后反思实物连接应注意的问题 1 画出实验电路图 2 分析各元件连接方式 明确电表量程 3 画线连接各元件 一般先从电源正极开始 到开关 再到滑动变阻器等 按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来 然后再将要并联的元件并联到电路中 即 先串后并 4 电压表应并联 电流表应串联 且电流应由正接线柱流入 负接线柱流出 5 变阻器触头的位置应以保证电路中用电器的安全为原则 即保证加在用电器两端电压合适 6 连线过程中尽量不交叉 所有连线必须连接到接线柱上 7 开关必须能控制整个电路 即开关断开后 电源便无电流输出 电路中电压表和电流表指针均应指零 8 连好实物图后 再与原电路图进行对照 检查是否有误 变式3 1 2009 广东高考 某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率 所用的器材包括 输出为3v的直流稳压电源 电流表 待测金属丝 螺旋测微器 千分尺 米尺 电阻箱 开关和导线等 1 他们截取了一段金属丝 拉直后固定在绝缘的米尺上 并在金属丝上夹上一个小金属夹 金属夹可在金属丝上移动 请根据现有器材 设计实验电路 并连接电路实物图12 图12 2 实验的主要步骤如下 正确连接电路 设定电阻箱的阻值 开启电源 合上开关 读出电流表的示数 记录金属夹的位置 断开开关 合上开关 重复 的操作 3 该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据 并据此绘出了图13的关系图线 其斜率为 a 1 m 1 保留三位有效数字 图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和 图13 4 他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图14所示 金属丝的直径是 图13中图线的斜率 电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是 其数值和单位为 保留三位有效数字 图14 答案 1 电路图略 实物连接如图15 2 改变金属丝上金属夹的位置 3 10 5 0 1 电阻箱和电流表 4 0 200mm金属丝的电阻率9 89 10 7 m 9 69 10 7 1 02 10 6 m均可 图15 1 在做 测定金属电阻率 实验时 下列操作正确的是 a 若待测金属导线是漆包线 应该用火烧去或用小刀刮去漆皮 轻轻抹去灰尘后再测量金属导线的直径 而两端接头部分要用砂布轻轻打磨干净 以保证接触良好b 用米尺测量金属导线总长度3次 求出平均值l 然后将导线接入测量电路中c 估计待测金属导线电阻值大小 选择合适的仪器和实验电路 d 合上开关s 如图16所示 不断增大滑动变阻器接入电路中的阻值 记录几组对应的电流和电压数值 计算出导线的电阻r 图16 解析 为减小误差 应较准确地测量导线长度和直径 为较准确地测直径可用火烧 不能用砂布打磨或刀刮 a错 测量导线的有效长度3次再求平均值 b错 实验中应不断减小变阻器的阻值 d错 c对 答案 c 2 在做 测定金属电阻率 的实验时 以下说法正确的是 a 因被测金属导体的电阻值较小 因此在做实验时电流表采用内接法测量误差较小b 因被测金属导体的电阻值较小 因此在做实验时电流表采用外接法测量误差较小c 测量导线的长度时 是指测量被接入电路中的那部分导线的长度 即有效长度 而不是指导线的全部长度d 在闭合开关之前 一定要让滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置 解析 因被测金属导体的电阻值较小 因此电流表外接误差较小a错 b对 测量长度时应测量接入电路的有效长度 c对 为保护电表不被烧坏 在闭合开关前 要使滑动变阻器连入电路电阻最大 d对 答案 bcd 3 如图17所示 图 a 为测量电阻的电路 rx为待测电阻 r的阻值已知 r 为保护电阻 阻值未知 电源e的电动势未知 s1 s2均为单刀双掷开关 a为理想电流表 图17 1 按图 a 所示的电路图 在图 b 中完成实物图上的连线 2 测量rx的步骤为 将s2向d闭合 s1向 闭合 记下电流表的示数i1 再将s2向c闭合 s1向 闭合 记下电流表示数i2 3 用题中已知量和上述测出的量 写出计算rx的公式是 rx 4 如将图 a 中的电流表换成电压表 当s1向a闭合 s2向d闭合时 则此时电压表测量的是 选填 电源电动势 r 两端的电压 rx两端的电压 或 r两端的电压 答案 1 连线如图18所示 图18 4 1 某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径 测微器的示数如图19所示 该铜丝的直径为 mm 图19 2 图20为一电学实验的实物连线图 该实验可用来测量待测电阻rx的阻值 约500 图中两个电压表量程相同 内阻都很大 图20 实验步骤如下 回答下列问题 根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图 其中电阻箱的符号为 滑动变阻器的符号为 其余器材用通用的符号表示 不计电压表内阻的影响 用u1 u2和r0表示rx的公式为rx 答案 1 4 593 4 592或4 594也可 2 电路原理图如图21所示 其中 分压电路也可 除分压电路外的测量也可 图21 5 2011 安徽省级名校联考 在 测定金属的电阻率 的实验中 用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示 用米尺测量金属丝的长度l 1 000m 金属丝的电阻大约为5 0 先用伏安法测出金属丝的电阻 然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率 图22 1 从图中读出金属丝的直径为 mm 2 在用伏安法测定金属丝的电阻时 除被测电阻丝外 还有以下供选择的实验器材 a 直流电源 电动势约4 5v 内阻很小b 直流电压表v 量程0 3v 内阻3k c 直流电流表a1 量程0 0 6a 内阻0 125 d 直流电流表a2 量程0 3 0a 内阻0 025 e 滑动变阻器r1 最大阻值10 f 滑动变阻器r2 最大阻值50 g 开关 导线若干 在可供选择的器材中 应该选用的电流表是 应该选用的滑动变阻器是 3 根据所选的器材和实验电路图 用细线代替导线将下边的实物连接成实验电路 图23 答案 1 0 520 0 002 2 a1r1 3 见图24 图24 6 某同学查阅资料发现自动铅笔笔芯的电阻随温度升高而变小 在实验室中 他取一段长为16cm的自动铅笔笔芯 用多用电表测量其电阻大约为4 该同学要较精确测量铅笔芯的电阻 现有下述器材可供选择 a 直流电源3v 内阻不计 b 直流电流表0 3a 内阻0 1 c 直流电流表0 600ma 内阻0 5 d 直流电压表0 3v 内阻3k e 直流电压表0 15v 内阻200k f 滑动变阻器 10 1a g 滑动变阻器 1k 300ma 1 除开关 导线外 实验中能够在电压表上从零开始读取若干组数据 需要选用的器材有 填写字母代号 2 用线条代替导线 连接实验电路 图25 3 该同学在下表中记录了实验数据 请你根据实验数据 在方格纸上画出该铅笔芯的伏安特性曲线 4 该同学又利用铅笔芯制成一个魔术道具 将 1 2v1 2w 的小灯泡 设其阻值不变 与一段适当长度的该铅笔芯串联 接到一节电动势为1 5v 内阻为0 2 的纽扣电池两端 若铅笔芯长度合适 小灯泡的电压低于0 8v时 灯泡基本不发光 点燃火柴给铅笔芯加热 就会发现小灯泡亮起来 火柴熄灭 灯泡随之熄灭 请你给他一个建议 应当取用长为 cm的铅笔芯串接在电路中 才能发生上述神奇的现象 答案 1 acdf 2 实物连接如图26所示 3 伏安特性曲线如图26所示