高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 實驗7 測定金屬的電阻率（同時練習(xí)使用螺旋測微器）課件.ppt

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實驗七 測定金屬的電阻率 (同時練習(xí)使用螺旋測微器),一、螺旋測微器 1．構(gòu)造：如圖1所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′和可動刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上。 圖1,,,2．原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01 mm。即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。 3．讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出。 測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)。,二、游標(biāo)卡尺 1．構(gòu)造：如圖3所示，主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。 圖3,,,2．用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。 3．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。 不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其讀數(shù)見下表：,4．讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K精確度)mm。,三、測定金屬的電阻率,注意事項 1．先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量。 2．電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。 3．電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大。,誤差分析,,[例1] (2015海南單科，11)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖4(a)和(b)所示。該工件的直徑為________cm，高度為________mm。,熱點一 測量儀器、儀表的讀數(shù),,圖4 解析 游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d＝12 mm＋40.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋測微器的讀數(shù)為h＝6.5 mm＋36.00.01 mm＝6.860 mm 答案 1.220 6.860,游標(biāo)卡尺的讀數(shù)技巧 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：“三看” (1)第一看→精確度 例如(如圖5所示) 圖5 易錯讀成11 mm＋40.1 mm＝11.40 mm 正確的應(yīng)為11.4 mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零，也不能隨意去零。,例如(如圖6所示) 圖6 易錯讀成10 mm＋120.05 mm＝10.6 mm，正確的應(yīng)為10.60 mm。,,,(2)第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端 例如(如圖7所示) 圖7 易錯讀成11 mm＋100.05 mm＝11.50 mm 正確讀數(shù)為14 mm＋100.05 mm＝14.50 mm (3)第三看→游標(biāo)尺的哪條(第K條)刻度線與主尺上的刻度線對齊,,,[變式訓(xùn)練] 1．(1)如圖8所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從左到右分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分，它們的讀數(shù)依次________mm，________mm。 圖8,,,(2)使用螺旋測微器測量兩個金屬絲的直徑，示數(shù)如圖9所示，則甲、乙金屬絲的直徑分別為______________mm，______________mm。 圖9,,,解析 (1)圖8甲讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是70.1 mm＝0.7 mm，最后結(jié)果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm。乙圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是170.05 mm＝0.85 mm，最后結(jié)果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。 (2)對圖9甲：固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米的從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm＋15.00.01 mm＝2.150 mm。對圖乙：金屬絲的直徑為4.80.01 mm＝0.048 mm。 答案 (1)17.7 23.85 (2)2.150 0.048,熱點二 電阻率的測量及實物連線 [例2] (2014山東理綜，22)實驗室購買了一捆標(biāo)稱長度為100 m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.710－8 Ωm，再利用圖10甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實際長度。 圖10,,,可供使用的器材有： 電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω； 電壓表：量程3 V，內(nèi)阻約9 kΩ； 滑動變阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑動變阻器R2：最大阻值20 Ω； 定值電阻：R0＝3 Ω； 電源：電動勢6 V，內(nèi)阻可不計； 開關(guān)、導(dǎo)線若干。 回答下列問題： (1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________端(填“a”或“b”)。,(2)在實物圖11中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請根據(jù)圖10甲電路完成剩余部分的連接。 圖11,,,(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________ V。 (4)導(dǎo)線實際長度為________ m(保留兩位有效數(shù)字)。 解析 (1)因控制電路是限流式接法，而測量電路總電阻在3.0 Ω以上，為使測量電路有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應(yīng)選用總阻值較大的R2。為了保證開關(guān)閉合時電路的安全，應(yīng)使滑動變阻器接入電路中的阻值最大，即開關(guān)閉合前滑片應(yīng)置于a端。,答案 (1)R2 a (2)如圖所示 (3)2.30(2.29、2.31均正確) (4)94(93、95均正確),,1．儀器選擇的一般步驟 (1)首先選擇唯一性的器材； (2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)； (3)估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材。,2．實物圖連線的基本原則 對限流式電路，一般是從電源的正極開始，把電源、開關(guān)、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可。對分壓式電路，應(yīng)先將電源、開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據(jù)電路中電流的流向?qū)y量電路部分連接起來即可。,[變式訓(xùn)練] 2．要測量一段阻值大約為5 Ω的均勻金屬絲的電阻率，除刻度尺、螺旋測微器、電源E(電動勢為3 V、內(nèi)阻約為0.5 Ω)、最大阻值為20 Ω的滑動變阻器R、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干外，還有電流表和電壓表各兩只供選擇：A1(量程1 A、內(nèi)阻約為1 Ω)、A2(量程0.6 A、內(nèi)阻約為2 Ω)、V1(量程3.0 V、內(nèi)阻約為1 000 Ω)、V2(量程15 V、內(nèi)阻約為3 000 Ω)。,,圖12 圖13,(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖12所示，則金屬絲的直徑為________mm。 (2)為了使測量有盡可能高的精度，電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________。 (3)實驗電路已經(jīng)畫出了一部分，如圖13所示，但尚未完整，請將該電路完整地連接好(Rx表示待測電阻)。 (4)若用刻度尺測得金屬絲的長度為L，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d，電流表的讀數(shù)為I，電壓表的讀數(shù)為U，則該金屬絲的電阻率表達(dá)式為ρ＝________。,(3)因為金屬絲的電阻約為5 Ω，與電流表A2的內(nèi)阻相差不多，因此采用電流表內(nèi)接法誤差較大，所以應(yīng)采用電流表外接法，電路圖如圖所示。,,[例3] 某同學(xué)測量阻值約25 kΩ的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材： A．電流表(量程100 μA，內(nèi)阻約2 kΩ)； B．電流表(量程500 μA，內(nèi)阻約300 Ω)； C．電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約100 kΩ)； D．電壓表(量程50 V，內(nèi)阻約500 kΩ)； E．直流電源(20 V，允許最大電流1 A)； F．滑動變阻器(最大阻值1 kΩ，額定功率1 W)； G．開關(guān)和導(dǎo)線若干。 (1)電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________。(填器材代號),(2)該同學(xué)正確選擇儀器后連接了如圖14所示電路，為保證實驗順利進(jìn)行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題： 圖14 ①________________________________； ②________________________________。,,答案 (1)B C (2)①電流表應(yīng)采用內(nèi)接法 ②滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,[例4] 用以下器材可測量電阻Rx的阻值。 待測電阻Rx，阻值約為600 Ω； 電源E，電動勢約為6.0 V，內(nèi)阻可忽略不計； 電壓表V1，量程為0～500 mV，內(nèi)阻r1＝1 000 Ω； 電壓表V2，量程為0～6 V，內(nèi)阻r2約為10 kΩ； 電流表A，量程為0～0.6 A，內(nèi)阻r3約為1 Ω； 定值電阻R0，R0＝60 Ω； 滑動變阻器R，最大阻值為150 Ω； 單刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。,,[例5] 用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω)，實驗室提供如下器材： 電池組E：電動勢3 V，內(nèi)阻不計； 電流表A1：量程0～15 mA，內(nèi)阻約為100 Ω； 電流表A2：量程0～300 μA，內(nèi)阻約為1 000 Ω； 滑動變阻器R1：阻值范圍0～20 Ω，額定電流2 A； 電阻箱R2，阻值范圍0～9 999 Ω，額定電流1 A； 開關(guān)S、導(dǎo)線若干。 要求實驗中盡可能準(zhǔn)確地測量Rx的阻值，請回答下列問題：,(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表________ (填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到________Ω，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表。 (2)在圖15中畫完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號。 圖15,答案 (1)A2 9 000 (2)電路如圖 (3)8.0 150 187.5 Ω 偏小,,圖17,[例6] (2015新課標(biāo)全國卷Ⅱ，23)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下： 待測電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)2個，導(dǎo)線若干。,(1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完整。,,(2)根據(jù)設(shè)計的電路，寫出實驗步驟： ________________________________________________________________________________________________。 (3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是_____________________。,解析 (1)實驗電路圖如圖所示。,,(2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最??；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏 ；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻。 (3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RV′＞RV 答案 (1)見解析圖 (2)見解析 (3)＞ 理由見解析,[例7] 電流表A1的量程為0～200 μA、內(nèi)電阻約為500 Ω，現(xiàn)要測其內(nèi)阻，除若干開關(guān)、導(dǎo)線之外還有器材如下： 電流表A2：與A1規(guī)格相同 滑動變阻器R1：阻值0～20 Ω 電阻箱R2：阻值0～9 999 Ω 保護(hù)電阻R3：阻值約為3 kΩ 電源：電動勢E約1.5 V、內(nèi)電阻r約2 Ω,(1)如圖22所示，某同學(xué)想用替代法測量電流表內(nèi)阻，他設(shè)計了部分測量電路，在此基礎(chǔ)上請你將滑動變阻器接入電路中，使實驗可以完成。,,圖22,(2)電路補(bǔ)充完整后，請你完善以下測量電流表A1內(nèi)電阻的實驗步驟。 a．先將滑動變阻器R1的滑動端移到使電路安全的位置，再把電阻箱R2的阻值調(diào)到________(填“最大”或“最小”)。 b．閉合開關(guān)S1、S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使兩電流表的指針在滿偏附近，記錄電流表A2的示數(shù)I。 c．?dāng)嚅_S1，保持S閉合、R1不變，再閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R2，使電流表A2的示數(shù)________，讀出此時電阻箱的示數(shù)R2，則電流表A1內(nèi)電阻r＝________。,解析 (1)滑動變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測電流表內(nèi)阻，因此必須采用分壓接法，電路圖如圖所示。 (2)a.實驗前R2應(yīng)該調(diào)節(jié)到最大，以保證電表安全；c.替代法最簡單的操作是讓A2示數(shù)不變，則可直接從R2的讀數(shù)得到電流表的內(nèi)阻值。,答案 (1)如圖所示 (2)a.最大 c．再次為I(或仍為I) R2,