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

實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實驗七測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器) 實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 一、螺旋測微器 1構造：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實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 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每旋轉一周，F(xiàn)前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉動一小格，F(xiàn)前進或后退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)。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 二、游標卡尺 1構造：如圖3所示，主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。 圖3實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 2用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。 3原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。不管游標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。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1 mm的差值精確度(可準確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 4讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結果表達為(xK精確度)mm。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 三、測定金屬的電阻率實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 注意事項 1先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應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，導致電阻率在實驗過程中變大。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 誤差分析實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 例1(2015海南單科，11)某同學利用游標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)實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 圖4解析游標卡尺讀數(shù)為d12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm螺旋測微器的讀數(shù)為h6.5 mm36.00.01 mm6.860 mm答案1.2206.860實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破游標卡尺的讀數(shù)技巧游標卡尺的讀數(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 mm40.1 mm11.40 mm正確的應為11.4 mm，游標卡尺不需估讀，后面不能隨意加零，也不能隨意去零。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破例如(如圖6所示)圖6易錯讀成10 mm120.05 mm10.6 mm，正確的應為10.60 mm。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(2)第二看游標尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與標尺最前端例如(如圖7所示)圖7易錯讀成11 mm100.05 mm11.50 mm正確讀數(shù)為14 mm100.05 mm14.50 mm(3)第三看游標尺的哪條(第K條)刻度線與主尺上的刻度線對齊實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 變式訓練 1(1)如圖8所示的兩把游標卡尺，它們的游標尺從左到右分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分，它們的讀數(shù)依次_mm，_mm。 圖8實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(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實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破解析(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，最后結果是23 mm0.85 mm23.85 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 mm15.00.01 mm2.150 mm。對圖乙：金屬絲的直徑為4.80.01 mm0.048 mm。答案(1)17.723.85(2)2.1500.048實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 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稱長度為100 m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度。該同學首先測得導線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.7108 m，再利用圖10甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度。 圖10實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破可供使用的器材有：電流表：量程0.6 A，內阻約0.2 ；電壓表：量程3 V，內阻約9 k；滑動變阻器R1：最大阻值5 ； 滑動變阻器R2：最大阻值20 ；定值電阻：R03 ；電源：電動勢6 V，內阻可不計；開關、導線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中滑動變阻器應選_(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前應將滑片移至_端(填“a”或“b”)。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(2)在實物圖11中，已正確連接了部分導線，請根據圖10甲電路完成剩余部分的連接。 圖11實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(3)調節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(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 以上，為使測量電路有較大的調節(jié)范圍，滑動變阻器應選用總阻值較大的R2。為了保證開關閉合時電路的安全，應使滑動變阻器接入電路中的阻值最大，即開關閉合前滑片應置于a端。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破答案(1)R2a(2)如圖所示(3)2.30(2.29、2.31均正確)(4)94(93、95均正確)實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破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但不超過其量程的情況下，結合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破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、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，應先將電源、開關和滑動變阻器的全部電阻用導線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據電路中電流的流向將測量電路部分連接起來即可。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 變式訓練 2要測量一段阻值大約為5 的均勻金屬絲的電阻率，除刻度尺、螺旋測微器、電源E(電動勢為3 V、內阻約為0.5 )、最大阻值為20 的滑動變阻器R、開關一只、導線若干外，還有電流表和電壓表各兩只供選擇：A1(量程1 A、內阻約為1 )、A2(量程0.6 A、內阻約為2 )、V1(量程3.0 V、內阻約為1 000 )、V2(量程15 V、內阻約為3 000 )。圖圖12圖圖13實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(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，電流表應選_，電壓表應選_。(3)實驗電路已經畫出了一部分，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式為_。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(3)因為金屬絲的電阻約為5 ，與電流表A2的內阻相差不多，因此采用電流表內接法誤差較大，所以應采用電流表外接法，電路圖如圖所示。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 例3某同學測量阻值約25 k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：A電流表(量程100 A，內阻約2 k)；B電流表(量程500 A，內阻約300 )；C電壓表(量程15 V，內阻約100 k)；D電壓表(量程50 V，內阻約500 k)；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 k，額定功率1 W)；G開關和導線若干。(1)電流表應選_，電壓表應選_。(填器材代號)實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(2)該同學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_；_。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破答案(1)BC(2)電流表應采用內接法滑動變阻器應采用分壓式接法實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 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 ；電源E，電動勢約為6.0 V，內阻可忽略不計；電壓表V1，量程為0500 mV，內阻r11 000 ；電壓表V2，量程為06 V，內阻r2約為10 k；電流表A，量程為00.6 A，內阻r3約為1 ；定值電阻R0，R060 ；滑動變阻器R，最大阻值為150 ；單刀單擲開關S一個，導線若干。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 例5用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 )，實驗室提供如下器材：電池組E：電動勢3 V，內阻不計；電流表A1：量程015 mA，內阻約為100 ；電流表A2：量程0300 A，內阻約為1 000 ；滑動變阻器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S、導線若干。要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下列問題：實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(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)，并將電阻箱阻值調到_，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，并在圖中標明器材代號。 圖15實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破答案(1)A29 000(2)電路如圖(3)8.0150187.5 偏小實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破圖圖17 實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 例6(2015新課標全國卷，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。某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測電壓表(量程3 V，內阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內阻不計)，開關2個，導線若干。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(1)虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(2)根據設計的電路，寫出實驗步驟：_。(3)將這種方法測出的電壓表內阻記為RV，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV_RV(填“”、“”或“”)，主要理由是_。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破解析(1)實驗電路圖如圖所示。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(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小；閉合開關S1、S2，調節(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阻。(3)斷開S2，調節(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，RVRV答案(1)見解析圖(2)見解析(3)理由見解析實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破 例7電流表A1的量程為0200 A、內電阻約為500 ，現(xiàn)要測其內阻，除若干開關、導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020 電阻箱R2：阻值09 999 保護電阻R3：阻值約為3 k電源：電動勢E約1.5 V、內電阻r約2 實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(1)如圖22所示，某同學想用替代法測量電流表內阻，他設計了部分測量電路，在此基礎上請你將滑動變阻器接入電路中，使實驗可以完成。圖圖22 實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破(2)電路補充完整后，請你完善以下測量電流表A1內電阻的實驗步驟。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的阻值調到_(填“最大”或“最小”)。b閉合開關S1、S，調節(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斷開S1，保持S閉合、R1不變，再閉合S2，調節(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內電阻r_。實實 驗驗 基基 礎礎熱熱 點點 突突 破破解析(1)滑動變阻器的阻值遠小于待測電流表內阻，因此必須采用分壓接法，電路圖如圖所示。(2)a.實驗前R2應該調節(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)得到電流表的內阻值。答案(1)如圖所示(2)a.最大c再次為I(或仍為I)R2