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高考总复习物理课件 实验7测定金属的电阻率

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实验七 测定金属的电阻率\n考点一 实验目的1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法;2.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法;3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率.\n考点二 实验原理图1\n把金属丝接入图1所示的电路中,用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝中的电流,根据欧姆定律I=U/R计算金属丝的电阻R;然后用米尺测量金属丝的长度L,用螺旋测微器测量金属丝的直径,计算出横截面积S;根据电阻定律R=ρL/S,得出金属丝电阻率的公式ρ=RS/L.\n考点三 实验器材米尺(最小刻度为毫米)一个、螺旋测微器一个、直流电流表和直流电压表各一个、滑动变阻器(最大阻值50Ω)一个、电池两节、开关一个、一条长度适当的铁铬铝合金、镍铬合金等金属导线(长0.5~1m,直径0.4mm左右,电阻5~10Ω)和连接导线若干.\n考点四 实验步骤1.用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置分别测量金属丝的直径,将测量结果记入表格,求直径的平均值,计算出金属丝的横截面积.2.用米尺测量接入电路中的被测金属丝的长度L,测量三次,将测量结果记入表格中.\n3.按图1所示的电路连接好器材,注意滑动变阻器调在阻值最大的位置,电流表和电压表选择好适当的量程.4.闭合开关S,调节滑动变阻器的滑动触片,读出几组相应的电流表和电压表的示数I和U的值,记入记录表格内.5.打开开关S,拆除电路,整理好实验器材.\n考点五 数据处理根据上面记录的数据,完成以下表格内容:1.金属丝的长度=________cm=________m;实验次数长度L/cm长度平均/cm直径d/mm直径平均/mm横截面积S/mm2123\n2.金属丝的横截面积S=________mm2=________m2.3.金属丝的电阻R=________Ω\n4.金属丝材料的电阻率ρ==________Ω·m.\n考点六 注意事项1.为了减小金属丝横截面积带来的误差,测量直径时用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置各测量一次,取平均值;2.测量金属丝的长度应该在接入电路后且在拉直的状态下进行,为减小误差,测量三次取平均值;3.为了减少由于温度变化而带来的测量误差,实验中注意通电时间不宜过长、电流不宜过大;4.测量电路采用电流表外接法,调节滑动变阻器阻值时注意同时观察两个电表的示数,尽量使表的指针偏转较大,以减少读数误差,但是注意防止超过量程;\n5.为了减小实验误差,测量金属丝的电阻时一般电流I、电压U测量多次,求出对应的电阻后取电阻的平均值,不能对U、I取平均,实验中也可以利用U—I图线求电阻;6.闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻最大的位置;7.对螺旋测微器读数时,注意半毫米刻度线是否露出.\n考点七 误差分析1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一;2.采用伏安法测量金属丝的电阻时,必然带来系统误差;3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差;4.由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差.\n\n题型一 螺旋测微器的读数[例1]将图2中螺旋测微器的读数写出来.图2\n[解析]先读出固定尺上的读数,再读出可动尺上的读数.A.(8+47.5×0.01)mm=8.475mm.B.(8+7.5×0.01)mm=8.075mm=0.8075cm题后反思:读数=固定尺读数+可动尺读数×精度.在读数时一定要注意固定尺上的读数问题,注意是否超过上面刻度,露出了0.5mm刻度线,若露出应加上0.5mm,若不超过上面刻度线,则不能加上0.5mm,读数单位先为mm,最后进行单位换算\n图3\n用螺旋测微器(千分尺)测小球直径时,示数如图3所示.这时读出的数值是________,单位是________.解析:本题解答的关键是掌握螺旋测微器的原理和读数规则.从固定刻度部分可读出毫米数和半毫米数,读数为8mm(半毫米刻度线未露出,无读数),再从转动刻度上读出小数部分:0.469mm,其中千分位为估读数,两部分读数相加为8.469mm.评分标准为8.468~8.470都给分.答案:8.469mm\n题型二 实验器材与电路的选择[例2](2009·广州联考)在“测定金属的电阻率”实验中,若粗估金属丝的电阻Rx约为3Ω,为尽可能减小误差,要求金属丝发热功率P<0.75W,备有的部分仪器有:(1)实验中用螺旋测微器测量导线直径时,可估读到________mm,用毫米刻度尺测量导线长度时,可估读到________mm;(2)在做该实验时,下述器材中应选用的是________(用字母代替);\nA.6V电池组B.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)C.电流表(0~3A,内阻0.01Ω)D.电压表(0~3V,内阻1kΩ)E.电压表(0~15V,内阻5kΩ)F.滑动变阻器(0~100Ω,额定电流1A)G.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)\n(3)在虚框内画出电路图:\n(4)在图4中,将各器材连成实验电路.图4\n[解析](1)螺旋测微器可估读到0.001mm;毫米刻度尺估读到最小刻度的下一位,即0.1mm图5\n\n(4)图6[答案](1)0.0010.1(2)A、B、D、G(3)如图5所示(4)如图6所示\n题后反思:测量电路选择要用比较阻值法确定,当RV/Rx>Rx/RA时采取外接法,反之采取内接法,控制电路的选择;若Rx≫R0则采取分压式,反之采取限流式.选择仪表、滑动变阻器一定要遵守安全的原则,其次,仪表指针偏角要在满偏的,变阻器要便于控制.\n检测一个标示值为5Ω的滑动变阻器.可供使用的器材如下:A.待测滑动变阻器Rx,全电阻约5Ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数)B.电流表A1,量程0.6A,内阻约0.6ΩC.电流表A2,量程3A,内阻约0.12ΩD.电压表V1,量程15V,内阻约15kΩ\nE.电压表V2,量程3V,内阻约3kΩF.滑动变阻器R,全电阻约20ΩG.直流电源E,电动势3V,内阻不计H.游标卡尺I.毫米刻度尺J.电键S、导线若干\n(1)用伏安法测定Rx的全电阻值,所选电流表为________(填“A1”或“A2”),所选电压表为________(填“V1”或“V2”)(2)画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将图7中实物连接成测量电路.图7\n(3)为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率,需要测量电阻丝的直径和总长度,在不破坏变阻器的前提下,请设计一个实验方案,写出所需器材及操作步骤,并写出直径和总长度的表达式.\n答案:(1)在实验中电流不宜过大,电流表应选A1,电源的电动势3V,电压表应选V2;(2)电路原理图和对应的实物连接如图8所示;图8\n(3)需要的器材:游标卡尺、毫米刻度尺主要操作步骤:①数出变阻器线圈缠绕匝数n;②用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度L,可得电阻丝的直径为:d=L/n;③用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D,可得电阻丝总长度为:l=;④重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值.\n1.在做“测定金属电阻率”实验时,下列操作正确的是()A.若待测金属导线是漆包线,应该用火烧去或用小刀刮去漆皮,轻轻抹去灰尘后再测量金属导线的直径,而两端接头部分要用砂布轻轻打磨干净,以保证接触良好图9\nB.用米尺测量金属导线总长度3次,求出平均值l,然后将导线接入测量电路中C.估计待测金属导线电阻值大小,选择合适的仪器和实验电路D.合上开关S(如图9所示),不断增大滑动变阻器接入电路中的阻值,记录几组对应的电流和电压数值,计算出导线的电阻R\n解析:为减小误差,应较准确地测量导线长度和直径,为较准确地测直径可用火烧,不能用砂布打磨或刀刮,A错;测量导线的有效长度3次再求平均值,B错;实验中应不断减小变阻器的阻值,D错,C对.答案:C\n2.在做“测定金属电阻率”的实验时,以下说法正确的是()A.因被测金属导体的电阻值较小,因此在做实验时电流表采用内接法测量误差较小B.因被测金属导体的电阻值较小,因此在做实验时电流表采用外接法测量误差较小C.测量导线的长度时,是指测量被接入电路中的那部分导线的长度,即有效长度,而不是指导线的全部长度D.在闭合开关之前,一定要让滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置\n解析:因被测金属导体的电阻值较小,因此电流表外接误差较小A错、B对;测量长度时应测量接入电路的有效长度,C对;为保护电表不被烧坏,在闭合开关前,要使滑动变阻器连入电路电阻最大,D对.答案:BCD\n3.在“测定金属的电阻率”的实验中,用千分尺测定金属丝的直径,利用伏安法测量金属丝电阻,千分尺示数如图10(1)所示及电流表、电压表的示数如图10(2)所示,则可读出该金属丝的直径是__________mm,金属丝的电阻值是________Ω(要求保留两位有效数字),除此之外,还需测量的物理量是________,电路选择电流表________(内、外)接法.图10\n\n答案:1.90025金属丝的长度 外\n4.要测定某电阻丝(阻值为十几欧)的电阻率,所提供的测量仪器有A.直流电源(内阻不计,输入电压为6V)B.直流电源(内阻不计,输入电压为24V)C.电流表(量程为0~3A,内阻为0.025Ω)D.电流表(量程为0~0.6A,内阻为0.125Ω)E.电压表(量程为0~3V,内阻为29kΩ)F.电压表(量程为0~15V,内阻为15kΩ)G.滑动变阻器(阻值为0~10Ω,额定电流为1.0A)H.滑动变阻器(阻值为0~1700Ω,额定电流为0.3A)\n你选用以上哪些仪器?__________(写出仪器前面的字母).该实验中还必需的测量仪器有________.答案:ADFG螺旋测微器、开关、导线、米尺\n5.(2009·上海崇明县)如图11所示,图(a)为测量电阻的电路,Rx为待测电阻,R的阻值已知,R′为保护电阻,阻值未知.电源E的电动势未知,S1、S2均为单刀双掷开关.A为理想电流表.图11\n(1)按图(a)所示的电路图,在图(b)中完成实物图上的连线.(2)测量Rx的步骤为:将S2向d闭合,S1向________闭合,记下电流表的示数I1,再将S2向c闭合,S1向________闭合,记下电流表示数I2.\n(3)用题中已知量和上述测出的量,写出计算Rx的公式是:Rx=________.(4)如将图(a)中的电流表换成电压表,当S1向a闭合、S2向d闭合时,则此时电压表测量的是________(选填“电源电动势”、“R′两端的电压”、“Rx两端的电压”或“R两端的电压”).\n答案:(1)连线如图12所示图12\n(2)ab(3)根据并联电路的特点可得:I1Rx=I2R,解得:Rx=R(4)由图(a)可以看出电阻Rx与电压表串联,电阻Rx中电流为零,相当于导线,电压表测量的是电阻R两端的电压.\n6.(2008·全国卷Ⅱ)(1)某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径,测微器的示数如图13所示,该铜丝的直径为________mm.图13\n(2)图14为一电学实验的实物连线图.该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值(约500Ω).图中两个电压表量程相同,内阻都很大.实验步骤如下:图14\n①调节电阻箱,使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近;将滑动变阻器的滑动头调到最右端.②合上开关S.③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动,使两个电压表指针都有明显偏转.\n回答下列问题:(Ⅰ)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图,其中电阻箱的符号为,滑动变阻器的符号为,其余器材用通用的符号表示.(Ⅱ)不计电压表内阻的影响,用U1、U2和R0表示Rx的公式为Rx=________.(Ⅲ)考虑电压表内阻的影响,用U1、U2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式为Rx=________.\n答案:(1)4.593(4.592或4.594也可)\n图15\n\n7.(2009·江苏高考)有一根圆台状匀质合金棒如图16所示,某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验:图16\n(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图17中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L=________cm.图17\n(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图18所示(相关器材的参数已在图中标出).该合金棒的电阻约为几个欧姆.图中有一处连接不当的导线是________.(用标注在导线旁的数字表示)图18\n(3)改正电路后,通过实验测得合金棒的电阻R=6.72Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.他发现:在误差允许范围内,电阻R满足R2=Rd·RD,由此推断该圆台状合金棒的电阻R=________.(用ρ、L、d、D表示)\n\n8.(2009·广东高考)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率.所用的器材包括:输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等.\n(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹上一个小金属夹,金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图19.图19图20\n(2)实验的主要步骤如下:①正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;②读出电流表的示数,记录金属夹的位置;图21\n③断开开关,________________,合上开关,重复②的操作.(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图20的关系图线,其斜率为________A-1·m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了________________的电阻之和.(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图21所示.金属丝的直径是________.图20中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为________(保留三位有效数字).\n\n答案:(1)如图22所示\n(2)改变金属丝上金属夹的位置(3)10.5~10.6金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)(4)0.198~0.202mm金属丝电阻率9.69×10-7Ω·m~1.02×10-6Ω·m\n励志名言形成天才的决定因素应该是勤奋\n安全小贴上课间活动注意安全

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发布时间:2022-09-20 13:01:49 页数:68
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文章作者:xihulunjian123

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