高考物理一轮复习（要点+命题导向+策略）实验7测定金属的电阻率课件.ppt

实验七测定金属的电阻率 考点一实验目的1 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法 2 掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 考点二实验原理 图1 把金属丝接入图1所示的电路中 用电压表测金属丝两端的电压 用电流表测金属丝中的电流 根据欧姆定律i u r计算金属丝的电阻r 然后用米尺测量金属丝的长度l 用螺旋测微器测量金属丝的直径 计算出横截面积s 根据电阻定律r l s 得出金属丝电阻率的公式 rs l 考点三实验器材米尺 最小刻度为毫米 一个 螺旋测微器一个 直流电流表和直流电压表各一个 滑动变阻器 最大阻值50 一个 电池两节 开关一个 一条长度适当的铁铬铝合金 镍铬合金等金属导线 长0 5 1m 直径0 4mm左右 电阻5 10 和连接导线若干 考点四实验步骤1 用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置分别测量金属丝的直径 将测量结果记入表格 求直径的平均值 计算出金属丝的横截面积 2 用米尺测量接入电路中的被测金属丝的长度l 测量三次 将测量结果记入表格中 3 按图1所示的电路连接好器材 注意滑动变阻器调在阻值最大的位置 电流表和电压表选择好适当的量程 4 闭合开关s 调节滑动变阻器的滑动触片 读出几组相应的电流表和电压表的示数i和u的值 记入记录表格内 5 打开开关s 拆除电路 整理好实验器材 考点五数据处理根据上面记录的数据 完成以下表格内容 1 金属丝的长度 cm m 2 金属丝的横截面积s mm2 m2 3 金属丝的电阻r 4 金属丝材料的电阻率 m 考点六注意事项1 为了减小金属丝横截面积带来的误差 测量直径时用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置各测量一次 取平均值 2 测量金属丝的长度应该在接入电路后且在拉直的状态下进行 为减小误差 测量三次取平均值 3 为了减少由于温度变化而带来的测量误差 实验中注意通电时间不宜过长 电流不宜过大 4 测量电路采用电流表外接法 调节滑动变阻器阻值时注意同时观察两个电表的示数 尽量使表的指针偏转较大 以减少读数误差 但是注意防止超过量程 5 为了减小实验误差 测量金属丝的电阻时一般电流i 电压u测量多次 求出对应的电阻后取电阻的平均值 不能对u i取平均 实验中也可以利用u i图线求电阻 6 闭合电键s之前 一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻最大的位置 7 对螺旋测微器读数时 注意半毫米刻度线是否露出 考点七误差分析1 金属丝的横截面积是利用直径计算而得 直径的测量是产生误差的主要来源之一 2 采用伏安法测量金属丝的电阻时 必然带来系统误差 3 金属丝的长度测量 电流表和电压表的读数等会带来偶然误差 4 由于金属丝通电后发热升温 会使金属丝的电阻率变大 造成测量误差 题型一螺旋测微器的读数 例1 将图2中螺旋测微器的读数写出来 图2 解析 先读出固定尺上的读数 再读出可动尺上的读数 a 8 47 5 0 01 mm 8 475mm b 8 7 5 0 01 mm 8 075mm 0 8075cm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 图3 用螺旋测微器 千分尺 测小球直径时 示数如图3所示 这时读出的数值是 单位是 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 题型二实验器材与电路的选择 例2 2009 广州联考 在 测定金属的电阻率 实验中 若粗估金属丝的电阻rx约为3 为尽可能减小误差 要求金属丝发热功率p 0 75w 备有的部分仪器有 1 实验中用螺旋测微器测量导线直径时 可估读到 mm 用毫米刻度尺测量导线长度时 可估读到 mm 2 在做该实验时 下述器材中应选用的是 用字母代替 a 6v电池组b 电流表 0 0 6a 内阻0 5 c 电流表 0 3a 内阻0 01 d 电压表 0 3v 内阻1k e 电压表 0 15v 内阻5k f 滑动变阻器 0 100 额定电流1a g 滑动变阻器 0 20 额定电流1a 3 在虚框内画出电路图 4 在图4中 将各器材连成实验电路 图4 解析 1 螺旋测微器可估读到0 001mm 毫米刻度尺估读到最小刻度的下一位 即0 1mm 图5 4 图6 答案 1 0 0010 1 2 a b d g 3 如图5所示 4 如图6所示 题后反思 测量电路选择要用比较阻值法确定 当rv rx rx ra时采取外接法 反之采取内接法 控制电路的选择 若rx r0则采取分压式 反之采取限流式 选择仪表 滑动变阻器一定要遵守安全的原则 其次 仪表指针偏角要在满偏的 变阻器要便于控制 检测一个标示值为5 的滑动变阻器 可供使用的器材如下 a 待测滑动变阻器rx 全电阻约5 电阻丝绕制紧密 匝数清晰可数 b 电流表a1 量程0 6a 内阻约0 6 c 电流表a2 量程3a 内阻约0 12 d 电压表v1 量程15v 内阻约15k e 电压表v2 量程3v 内阻约3k f 滑动变阻器r 全电阻约20 g 直流电源e 电动势3v 内阻不计h 游标卡尺i 毫米刻度尺j 电键s 导线若干 1 用伏安法测定rx的全电阻值 所选电流表为 填 a1 或 a2 所选电压表为 填 v1 或 v2 2 画出测量电路的原理图 并根据所画原理图将图7中实物连接成测量电路 图7 3 为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率 需要测量电阻丝的直径和总长度 在不破坏变阻器的前提下 请设计一个实验方案 写出所需器材及操作步骤 并写出直径和总长度的表达式 答案 1 在实验中电流不宜过大 电流表应选a1 电源的电动势3v 电压表应选v2 2 电路原理图和对应的实物连接如图8所示 图8 3 需要的器材 游标卡尺 毫米刻度尺主要操作步骤 数出变阻器线圈缠绕匝数n 用毫米刻度尺 也可以用游标卡尺 测量所有线圈的排列长度l 可得电阻丝的直径为 d l n 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d 可得电阻丝总长度为 l 重复测量三次 求出电阻丝直径和总长度的平均值 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 图9 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9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 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 在 测定金属的电阻率 的实验中 用千分尺测定金属丝的直径 利用伏安法测量金属丝电阻 千分尺示数如图10 1 所示及电流表 电压表的示数如图10 2 所示 则可读出该金属丝的直径是 mm 金属丝的电阻值是 要求保留两位有效数字 除此之外 还需测量的物理量是 电路选择电流表 内 外 接法 图10 答案 1 90025金属丝的长度外 4 要测定某电阻丝 阻值为十几欧 的电阻率 所提供的测量仪器有a 直流电源 内阻不计 输入电压为6v b 直流电源 内阻不计 输入电压为24v c 电流表 量程为0 3a 内阻为0 025 d 电流表 量程为0 0 6a 内阻为0 125 e 电压表 量程为0 3v 内阻为29k f 电压表 量程为0 15v 内阻为15k g 滑动变阻器 阻值为0 10 额定电流为1 0a h 滑动变阻器 阻值为0 1700 额定电流为0 3a 你选用以上哪些仪器 写出仪器前面的字母 该实验中还必需的测量仪器有 答案 adfg螺旋测微器 开关 导线 米尺 5 2009 上海崇明县 如图11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11 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12所示 图12 2 ab 3 根据并联电路的特点可得 i1rx i2r 解得 rx r 4 由图 a 可以看出电阻rx与电压表串联 电阻rx中电流为零 相当于导线 电压表测量的是电阻r两端的电压 6 2008 全国卷 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13所示 该铜丝的直径为 mm 图13 2 图14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 实验步骤如下 图14 调节电阻箱 使它的阻值r0与待测电阻的阻值接近 将滑动变阻器的滑动头调到最右端 合上开关s 将滑动变阻器的滑动头向左端滑动 使两个电压表指针都有明显偏转 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 考虑电压表内阻的影响 用u1 u2 r0 的内阻r1 的内阻r2表示rx的公式为rx 答案 1 4 593 4 592或4 594也可 图15 7 2009 江苏高考 有一根圆台状匀质合金棒如图16所示 某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率 长度l和两底面直径d d有关 他进行了如下实验 图16 1 用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d d和长度l 图17中游标卡尺 游标尺上有20个等分刻度 的读数l cm 图17 2 测量该合金棒电阻的实物电路如图18所示 相关器材的参数已在图中标出 该合金棒的电阻约为几个欧姆 图中有一处连接不当的导线是 用标注在导线旁的数字表示 图18 3 改正电路后 通过实验测得合金棒的电阻r 6 72 根据电阻定律计算电阻率为 长为l 直径分别为d和d的圆柱状合金棒的电阻分别为rd 13 3 rd 3 38 他发现 在误差允许范围内 电阻r满足r2 rd rd 由此推断该圆台状合金棒的电阻r 用 l d d表示 8 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19 图19图20 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 图21 断开开关 合上开关 重复 的操作 3 该小组测得电流