高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 實(shí)驗(yàn)7 測(cè)定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器）課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)七 測(cè)定金屬的電阻率 (同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器),一、螺旋測(cè)微器 1．構(gòu)造：如圖1所示是常用的螺旋測(cè)微器。它的測(cè)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(dòng)刻度E、測(cè)微螺桿F連在一起，通過(guò)精密螺紋套在B上。 圖1,,,2．原理：測(cè)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(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01 mm。即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。 3．讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。 測(cè)量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)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(gè)內(nèi)外測(cè)量爪)、游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺，尺身上還有一個(gè)緊固螺釘。 圖3,,,2．用途：測(cè)量厚度、長(zhǎng)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(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的，其讀數(shù)見(jiàn)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(duì)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(cè)定金屬的電阻率,注意事項(xiàng) 1．先測(cè)直徑，再連電路：為了方便，測(cè)量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測(cè)量。 2．電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)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(guò)大，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬絲溫度過(guò)高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度，測(cè)量結(jié)果如圖4(a)和(b)所示。該工件的直徑為_(kāi)_______cm，高度為_(kāi)_______mm。,熱點(diǎn)一 測(cè)量?jī)x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(cè)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(cuò)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(cuò)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(cuò)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(duì)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(zhǎng)10等分、19 mm長(zhǎng)20等分，它們的讀數(shù)依次________mm，________mm。 圖8,,,(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量?jī)蓚€(gè)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_(kāi)_____________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(duì)圖9甲：固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米的從可動(dòng)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(duì)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(diǎn)二 電阻率的測(cè)量及實(shí)物連線 [例2] (2014山東理綜，22)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買了一捆標(biāo)稱長(zhǎng)度為100 m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其實(shí)際長(zhǎng)度。該同學(xué)首先測(cè)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(cè)出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)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(dòng)變阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值20 Ω； 定值電阻：R0＝3 Ω； 電源：電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻可不計(jì)； 開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。 回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，閉合開(kāi)關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________端(填“a”或“b”)。,(2)在實(shí)物圖11中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)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(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_(kāi)_______ V。 (4)導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度為_(kāi)_______ 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(cè)量電路總電阻在3.0 Ω以上，為使測(cè)量電路有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用總阻值較大的R2。為了保證開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電路的安全，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大，即開(kāi)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(huà)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(guò)其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。,2．實(shí)物圖連線的基本原則 對(duì)限流式電路，一般是從電源的正極開(kāi)始，把電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器以及測(cè)量電路順次連接起來(lái)即可。對(duì)分壓式電路，應(yīng)先將電源、開(kāi)關(guān)和滑動(dòng)變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來(lái)，然后在滑動(dòng)變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個(gè)，依據(jù)電路中電流的流向?qū)y(cè)量電路部分連接起來(lái)即可。,[變式訓(xùn)練] 2．要測(cè)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(cè)微器、電源E(電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻約為0.5 Ω)、最大阻值為20 Ω的滑動(dòng)變阻器R、開(kāi)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(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，如圖12所示，則金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm。 (2)為了使測(cè)量有盡可能高的精度，電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________。 (3)實(shí)驗(yàn)電路已經(jīng)畫(huà)出了一部分，如圖13所示，但尚未完整，請(qǐng)將該電路完整地連接好(Rx表示待測(cè)電阻)。 (4)若用刻度尺測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，用螺旋測(cè)微器測(cè)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?yàn)榻饘俳z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(cè)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(dòng)變阻器(最大阻值1 kΩ，額定功率1 W)； G．開(kāi)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(hào)),(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(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問(wèn)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(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,[例4] 用以下器材可測(cè)量電阻Rx的阻值。 待測(cè)電阻Rx，阻值約為600 Ω； 電源E，電動(dòng)勢(shì)約為6.0 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)； 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(dòng)變阻器R，最大阻值為150 Ω； 單刀單擲開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。,,[例5] 用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω)，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材： 電池組E：電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)； 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(dòng)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(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。 要求實(shí)驗(yàn)中盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量Rx的阻值，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)為了測(cè)量待測(cè)電阻兩端的電壓，可以將電流表________ (填寫(xiě)器材代號(hào))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(gè)量程為3.0 V的電壓表。 (2)在圖15中畫(huà)完整測(cè)量Rx阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號(hào)。 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(guó)卷Ⅱ，23)電壓表滿偏時(shí)通過(guò)該表的電流是半偏時(shí)通過(guò)該表電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下： 待測(cè)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(dòng)變阻器R1(最大阻值100 Ω，額定電流2 A)，電源E(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì))，開(kāi)關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干。,(1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)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(jì)的電路，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟： ________________________________________________________________________________________________。 (3)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是_____________________。,解析 (1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。,,(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏 ；保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，斷開(kāi)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(cè)得的電壓表內(nèi)阻。 (3)斷開(kāi)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(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RV′＞RV 答案 (1)見(jiàn)解析圖 (2)見(jiàn)解析 (3)＞ 理由見(jiàn)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(cè)其內(nèi)阻，除若干開(kāi)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(dòng)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(dòng)勢(shì)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(cè)量電流表內(nèi)阻，他設(shè)計(jì)了部分測(cè)量電路，在此基礎(chǔ)上請(qǐng)你將滑動(dòng)變阻器接入電路中，使實(shí)驗(yàn)可以完成。,,圖22,(2)電路補(bǔ)充完整后，請(qǐng)你完善以下測(cè)量電流表A1內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)步驟。 a．先將滑動(dòng)變阻器R1的滑動(dòng)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(kāi)關(guān)S1、S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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_(kāi)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(shí)電阻箱的示數(shù)R2，則電流表A1內(nèi)電阻r＝________。,解析 (1)滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)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(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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,