高考物理一轮复习 专题七 测定金属的电阻率实验探究(1).doc

实验七测定金属的电阻率10实验目的1掌握螺旋测微器的原理及读数方法2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3会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率实验原理1游标卡尺(如图731)图731(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外侧量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉 (2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度的比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，k表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xk精确度)mm.2.螺旋测微器(1)构造：如图732，s为固定刻度，h为可动刻度(2)原理：可动刻度h上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm.图732(3)读数：测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(mm)图733如图733所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：20 mm15.00.01 mm2.150 mm.3电阻率的测定原理把金属丝接入如图734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rx计算金属丝的电阻rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积s；根据电阻定律rx，得出计算金属丝电阻率的公式.图7344电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压u测uxua电压表分流i测ixiv电阻测量值r测rxrarx测量值大于真实值r测rx测量值小于真实值适用条件rarxrvrx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干注意事项1测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行2本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法3开关s闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大4电流不宜太大(电流表用00.6 a量程)，通电时间不宜太长5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、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端实验仪器的读数和实验原理(2012山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 a)；电压表：v(量程3 v，内阻约3 k)；电流表：a1(量程0.6 a，内阻约0.2 )；a2(量程3 a，内阻约0.05 )；电源：e1(电动势3 v，内阻不计)；e2(电动势12 v，内阻不计)；滑动变阻器：r(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关s；导线(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图735所示，读数为_mm.图735(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图【解析】(1)螺旋测微器的读数为1.5 mm27.30.01 mm1.773 mm.(2)在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测电阻丝的额定电流为0.5 a，所以电流表选a1，电源选e1即可电路原理如图所示【答案】(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)a1e1电路图见解析电学仪器的选择和电路的设计(1)选择电流表时，既要考虑量程，又要考虑测量结果的准确性(2)测量rx时，要判断是采用电流表“外接法”还是“内接法”，本题中rx较小，故采用“外接法”(3)滑动变阻器的接法有“限流”和“分压”两种方式，本题要采用限流方式.实验数据的分析与处理(2013广东高考)图736(a)是测量电阻rx的原理图学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 a(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.(a)(b)(c)图736(1)根据原理图连接图(b)的实物图(2)断开s2，合上s1；调节电源输出电压为3.0 v时，单位长度电阻丝的电压u_v/cm.记录此时电流表a1的示数(3)保持s1闭合，合上s2；滑动c点改变ac的长度l，同时调节电源输出电压，使电流表a1的示数与步骤记录的值相同，记录长度l和a2的示数i.测量6组l和i值，测量数据已在图(c)中标出，写出rx与l、i、u的关系式rx_；根据图(c)用作图法算出rx_.【解析】(1)根据原理图，实物连接如图(a)所示(a)(2)由于电阻丝均匀，故单位长度电阻丝的电压uv/cm0.1 v/cm.(3)调节电源输出电压，使电流表a1的示数与步骤记录的值相同，即通过电阻丝ac段的电流恒定，则rx两端的电压与电阻丝的长度成正比，即uul，根据欧姆定律得rx的表达式rx.li图象如图(b)所示根据li知图象的斜率k.由图象知，斜率为k60 cm/a，故rxku6 .(b)【答案】(1)如图(a)所示(2)0.1(3)6(1)解答此题要明确伏安法测电阻的基本原理电路的创新设计应依据基本原理进行分析(2)连结实物图要依据电路图，按一定的顺序进行连结(3)应用图象分析实验数据，要弄清图象斜率的物理意义a组双基题组1(2013洛阳一中质检)在“测金属的电阻率”的实验中，分别用游标卡尺和螺旋测微器测出，用金属材料制成的一段圆柱体的长度和横截面的直径，如图737所示则该圆柱体的长度为_ mm，横截面的直径为_mm.图737【解析】根据游标卡尺读数规则，该圆柱体的长度为49 mm30.05 mm49.15 mm，根据螺旋测微器读数规则，圆柱体横截面的直径为4.5 mm20.20.01 mm4.702 mm.【答案】49.154.7022某同学做“测定金属电阻率”的实验(1)需要通过实验直接测量的物理量有：_(写出名称和符号)(2)这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图738所示由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为_.图738【解析】(1)由r、r得.需要直接测量的物理量有u、i、l、d.(2)电压表读数是2.40 v，电流表读数是0.46 a，电阻r 5.22 .【答案】(1)加在金属丝两端的电压u，通过金属丝的电流i，金属丝的长度l，金属丝的直径d(2)5.223(2014广东汕头质检)在“测定金属的电阻率”的实验中，为了安全、准确、方便地完成实验：除电源(电动势为4 v，内阻很小)、电压表v(量程3 v，内阻约3 k)，待测电阻丝(约3 )、导线、开关外，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(选填下列器材的字母符号)a电流表a1(量程600 ma，内阻约1 )电流表a2(量程3 a，内阻约0.02 )b滑动变阻器r1(总阻值10 )滑动变阻器r2(总阻值100 )若用如图739所示的电路测量金属丝的电阻，电压表的左端应与电路中的_点相连(选填“a”或“b”)若某次测量中，金属丝的长度为l，直径为d，电压表和电流表读数分别为u和i，请用上述直接测量的物理量(d、l、u、i)写出电阻率的计算式：_.图739【解析】为了读数精确，操作方便，电流表应选a1，滑动变阻器应选r1由于待测电阻很小，故电压表左端应接b点使电流表外接由ru/i，rl/s，sd2/4，联立解得.【答案】a1、r1bb组高考题组4(2013安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图7310所示，校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm.图7310(2)为了精确测量合金丝的电阻rx，设计出如图7311甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图7311乙中的实物电路连接甲乙图7311【解析】(1)按照螺旋测微器的读数原则得，校零时的读数为0.007 mm，合金丝的直径为0.656 mm0.007 mm0.649 mm(在0.647 mm0.651 mm都算正确)(2)连线如图所示【答案】(1)0.0070.649(在0.647 mm0.651 mm都算正确)(2)见解析5(2012广东高考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图7312(a)和图7312(b)所示，长度为_cm，直径为_mm.图7312(2)按图7312(c)连接电路后，实验操作如下(a)将滑动变阻器r1的阻值置于最_处(填“大”或“小”)；将s2拨向接点1，闭合s1，调节r1，使电流表示数为i0.(b)将电阻箱r2的阻值调至最_(填“大”或“小”)，s2拨向接点2；保持r1不变，调节r2，使电流表示数乍为i0，此时r2阻值为1 280 .(3)由此可知，圆柱体的电阻为_.【解析】(1)长度l5.0 cm1 mm5.01 cm；直径d5 mm31.5 mm5.315