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

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(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)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(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(xK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：電流不宜過大，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)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(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_cm，高度為_mm。,熱點(diǎn)一 測(cè)量儀器、儀表的讀數(shù),圖4 解析 游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm 螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為h6.5 mm36.00.01 mm6.860 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 mm40.1 mm11.40 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 mm120.05 mm10.6 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 mm100.05 mm11.50 mm 正確讀數(shù)為14 mm100.05 mm14.50 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(cè)微器測(cè)量兩個(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_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 mm0.7 mm，最后結(jié)果是17 mm0.7 mm17.7 mm。乙圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是170.05 mm0.85 mm，最后結(jié)果是23 mm0.85 mm23.85 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 mm15.00.01 mm2.150 mm。對(duì)圖乙：金屬絲的直徑為4.80.01 mm0.048 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(shí)驗(yàn)測(cè)定其實(shí)際長度。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1.7108 m，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 ； 電壓表：量程3 V，內(nèi)阻約9 k； 滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值5 ； 滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值20 ； 定值電阻：R03 ； 電源：電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻可不計(jì)； 開關(guān)、導(dǎo)線若干。 回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)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(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_ V。 (4)導(dǎo)線實(shí)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(cè)量電路總電阻在3.0 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(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始，把電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器以及測(cè)量電路順次連接起來即可。對(duì)分壓式電路，應(yīng)先將電源、開關(guān)和滑動(dòng)變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來，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即可。,變式訓(xùn)練 2要測(cè)量一段阻值大約為5 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 )、最大阻值為20 的滑動(dòng)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 )、A2(量程0.6 A、內(nèi)阻約為2 )、V1(量程3.0 V、內(nèi)阻約為1 000 )、V2(量程15 V、內(nèi)阻約為3 000 )。,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_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)得金屬絲的長度為L，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_。,(3)因?yàn)榻饘俳z的電阻約為5 ，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 k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材： A電流表(量程100 A，內(nèi)阻約2 k)； B電流表(量程500 A，內(nèi)阻約300 )； C電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約100 k)； D電壓表(量程50 V，內(nèi)阻約500 k)； 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 k，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(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題： 圖14 _； _。,答案 (1)B C (2)電流表應(yīng)采用內(nèi)接法 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 ； 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0500 mV，內(nèi)阻r11 000 ； 電壓表V2，量程為06 V，內(nèi)阻r2約為10 k； 電流表A，量程為00.6 A，內(nèi)阻r3約為1 ； 定值電阻R0，R060 ； 滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為150 ； 單刀單擲開關(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 )，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015 mA，內(nèi)阻約為100 ； 電流表A2：量程0300 A，內(nèi)阻約為1 000 ； 滑動(dòng)變阻器R1：阻值范圍020 ，額定電流2 A； 電阻箱R2，阻值范圍09 999 ，額定電流1 A； 開關(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_ (填寫器材代號(hào))與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到_，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 偏小,圖17,例6 (2015新課標(biāo)全國卷，23)電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表電流的兩倍。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 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì))，開關(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??；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(dòng)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(cè)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(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RVRV 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0200 A、內(nèi)電阻約為500 ，現(xiàn)要測(cè)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(dòng)變阻器R1：阻值020 電阻箱R2：阻值09 999 保護(hù)電阻R3：阻值約為3 k 電源：電動(dòng)勢(shì)E約1.5 V、內(nèi)電阻r約2 ,(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斷開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,