年高考物理一轮复习-第八章恒定电流实验八电阻的测量测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)课件

大家好大家好1实验八电阻的测量测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)第八章恒定电流2内容索引过好双基关命题点一教材原型实验命题点二实验拓展创新3过好双基关14一、螺旋测微器的使用一、螺旋测微器的使用1.构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度.2.原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退 mm，即螺旋测微器的精确度为 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.0.5 0.010.0153.读数：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)(mm).如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.0.016二、游标卡尺二、游标卡尺1.构造：主尺、(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图所示)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.游标尺7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，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可精确到)109 mm0.1 mm mm2019 mm0.05 mm mm5049 mm0.02 mm mm0.10.050.0284.读数：若用x表示从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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(xK精确度)mm.三、常用电表的读数三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.(1)03 V的电压表和03 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是 V和 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.0.10.1 9(2)对于015 V量程的电压表，精确度是 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.(3)对于00.6 A量程的电流表，精确度是 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.0.50.02101.实验原理(如图所示)根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的 和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率.长度基本基本实验实验要求要求112.实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(050)，开关，导线若干，毫米刻度尺.3.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路.(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.螺旋测微器12(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值 的位置.(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内.(6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R 和S 中，计算出金属丝的电阻率.最大131.伏安法测电阻的电路选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.(2)临界值计算法Rx 时，用电流表 接法.外内规规律方法律方法总结总结14(3)实验试探法：按图接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表 接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表 接法.2.注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量.(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法.外内15(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大.3.误差分析(1)若为内接法，电流表分压.(2)若为外接法，电压表分流.(3)长度和直径的测量.162命题点一教材原型实验17 某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下：(1)用游标为20 分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为L_mm；【例1】答案解析50.15游标卡尺的固定刻度读数为50 mm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.053 mm0.15 mm，所以最终读数为：50 mm0.15 mm50.15 mm；50 mm318(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径D_mm；答案解析4.700螺旋测微器的固定刻度读数为4.5 mm，可动刻度读数为0.0120.0 mm0.200 mm，所以最终读数为：4.5 mm0.200 mm4.700 mm.40.52019(3)用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为_.答案解析120该电阻的阻值约为12.010 120.1220(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R电流表A1(量程04 mA，内阻约50)电流表A2(量程030 mA，内阻约30)电压表V1(量程03 V，内阻约10 k)电压表V2(量程015 V，内阻约25 k)直流电源E(电动势4 V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围015，允许通过的最大电流2.0 A)21滑动变阻器R2(阻值范围02 k，允许通过的最大电流0.5 A)开关S、导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学设计了如图所示的电路，请指出3处不妥之处：_；_；_.电流表应选A2电流表应采用外接法滑动变阻器应采用分压式接法答案解析22题组阶题组阶梯突破梯突破1.实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7108 m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度.可供使用的器材有：电流表：量程0.6 A，内阻约0.2；电压表：量程3 V，内阻约9 k；滑动变阻器R1：最大阻值5；滑动变阻器R2：最大阻值20；24定值电阻：R03；电源：电动势6 V，内阻可不计；开关、导线若干.回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选_(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至_端(填“a”或“b”).R2a因控制电路是限流式接法，而测量电路总电阻在3 以上，为使测量电路有较大的调节范围，滑动变阻器应选用总阻值较大的R2.为了保证开关闭合时电路的安全，应使滑动变阻器接入电路中的阻值最大，即开关闭合前滑片应置于a端.答案解析25(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接.答案26(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图11乙所示，读数为_V.2.30(2.292.31均正确)答案解析由于电压表量程为03 V，分度值为0.1 V，故读数为2.30 V.(4)导线实际长度为_ m(保留两位有效数字).94(9395均正确)答案解析272.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为_ mm(该值接近多次测量的平均值).螺旋测微器的读数为：0 mm0.01 mm39.70.397 mm(0.3950.399 mm之间均正确).0.397(0.3950.399均可)答案解析28(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1)、电流表(内阻约0.1)、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020，额定电流2 A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.52029考虑到实验测量数据中电压表示数从0.10 V开始，非常小，应考虑使用滑动变阻器分压式接法，故采用的是图甲的电路设计方案.由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的_图(填“甲”或“乙”).答案解析甲30(3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.答案31(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线.由图线得到金属丝的阻值Rx_ (保留两位有效数字).4.5(4.34.7均可)答案解析32(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为_(填选项前的符号).A.1102 m B.1103 mC.1106 m D.1108 m答案解析33(6)任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是_A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统 误差D.用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案解析343命题点二实验拓展创新36电阻测量的六种方法1.伏安法电路图外接法：内接法：特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，测小电阻时应采用外接法测量)372.安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用.(1)如图甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知 的内阻R1，则可测得 的内阻R2 .(2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压UA2UA1时，如果已知 的内阻R1，串联一定值电阻R0后，同样可测得 的电阻R2 .383.伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用.(1)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知 的内阻R1，则可测出 的内阻R2 R1.(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1IV2时，若已知 的内阻R1，并联一定值电阻R0后，同样可得 的内阻R2 .394.等效法测电阻如图所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值.405.比较法测电阻如图所示，读得电阻箱R1的阻值及 、的示数I1、I2，可得Rx .如果考虑电流表内阻的影响，则I1(RxRA1)I2(R1RA2).41实验步骤：(1)断开S2，闭合S1，调节R0，使 的示数满偏为Ig；(2)保持R0不变，闭合S2，调节电阻箱R，使 的示数为 ；(3)由上可得RAR.6.半偏法测电流表内阻电路图如图所示42 要测量某种合金的电阻率.(1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率_.用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为_ mm.【例2】由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5 mm15.00.01 mm0.650 mm；0.650答案解析43(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关.根据原理图在图丙中将实物连线补充完整.答案44(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U11.35 V，I10.30 A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U20.92 V，I20.32 A.根据以上测量数据判断，当S2处于位置_(选填“a”或“b”)时，测量相对准确，测量值Rx_.(结果保留两位有效数字)根据 0.32，而 0.07，可知，电压表分流较大，因此必须采用电流表外接法，即S2处于位置b时，测量相对准确，根据欧姆定律，则有Rx 2.9.b2.9答案解析45 (2016全国卷23)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表 的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9)，滑动变阻器R1(最大阻值50)，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干.【例3】46实验步骤如下：按电路原理图(a)连接线路；将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值.回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”).R1答案解析47(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.答案解析见解析图49(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位).电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则RV4R2 520 2 520答案解析50(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号).A.100 A B.250 A C.500 A D.1 mA答案解析513.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10，R随t的升高而增大，实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度.实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，和电流表的相应示数I1，I2，.然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，.题组阶题组阶梯突破梯突破52(1)有以下两电流表，实验电路中应选用_.A.量程0100 mA，内阻约2 B.量程00.6 A，内阻可忽略电路中电源电动势为1.5 V，金属电阻的阻值约为10，滑动变阻器电阻最大的为10，电流在0.0750.15 A，则电流一般在0.1 A以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程0100 mA的电流表.答案解析53(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 调节至10.0，需旋转图中电阻箱 的 旋 钮“a”、“b”、“c”，正 确 的 操 作 顺 序 是_.将旋钮a由“0”旋转至“1”将旋钮b由“9”旋转至“0”将旋钮c由“9”旋转至“0”调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序是(或).答案解析(或)54(3)实验记录的t和R的数据见下表答案解析温度t()20.040.060.080.0100.0阻值R()9.610.411.112.112.8请根据表中数据，在图方格纸上作出Rt图线.由图线求得R随t的变化关系为R_.0.04t8.8见解析图R0.04t8.8.b=8.8554.某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表.采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5.56(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接_(填a或b)、导线连接_(填c或d).da因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线连接a，导线连接d；答案解析57(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为_.答案解析U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.534.6(4.44.7见解析图均可)58(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的 ，若测R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项).A.连接a，连接c B.连接a，连接dC.连接b，连接c D.连接b，连接d设R1的边长为l，厚度为h，电阻率为，根据电阻定律，得R1R2R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应连接a，连接d，选项B正确.答案解析605.用以下器材测量待测电阻Rx的阻值A.待测电阻Rx：阻值约为200；B.电源E：电动势为3.0 V，内阻可忽略不计；C.电流表A1：量程为010 mA，内电阻r120；D.电流表A2：量程为020 mA，内电阻约为r28；E.定值电阻R0：阻值R080；F.滑动变阻器R1：最大阻值为10；G.滑动变阻器R2：最大阻值为200；H.单刀单掷开关S，导线若干.61(1)为了测量电阻Rx，现有甲、乙、丙三位同学设计了以下的实验电路图(如图)，你认为正确的是_；(填“甲”、“乙”或“丙”)所给的三个电路图中，乙图可明确确定两支路的电流值和含有电流表的支路的电阻值，由此可确定待测阻值.故乙图正确.乙答案解析62(3)若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2.则Rx的表达式为：Rx_.答案解析(2)滑动变阻器应该选_；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_端；(填“a”或“b”)答案解析R1因乙图为滑动变阻器的分压式接法，则应用小阻值的变阻器.故应选R1，闭合开关前要让测量电路电压由小变大，故滑片P应置于b端.b63