2019年高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗八 電阻的測量 測定金屬絲的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）課件.ppt

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實驗八電阻的測量測定金屬絲的電阻率 同時練習使用螺旋測微器 第八章恒定電流 內容索引 過好雙基關 命題點一教材原型實驗 命題點二實驗拓展創(chuàng)新 過好雙基關 1 一 螺旋測微器的使用1 構造 如圖所示 B為固定刻度 E為可動刻度 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 5mm 即旋鈕D每旋轉一周 F前進或后退mm 而可動刻度E上的刻度為50等份 每轉動一小格 F前進或后退mm 即螺旋測微器的精確度為mm 讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 0 5 0 01 0 01 3 讀數(shù) 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 mm 如圖所示 固定刻度示數(shù)為2 0mm 半毫米刻度線未露出 而從可動刻度上讀的示數(shù)為15 0 最后的讀數(shù)為 2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 0 01 二 游標卡尺1 構造 主尺 主尺和游標尺上各有一個內 外測量爪 游標卡尺上還有一個深度尺 如圖所示 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 游標尺 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1mm 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 其規(guī)格見下表 0 1 0 05 0 02 4 讀數(shù) 若用x表示從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度線對齊的游標的格數(shù) 則記錄結果表示為 x K 精確度 mm 三 常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題 首先要弄清電表量程 即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流 然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度 按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可 1 0 3V的電壓表和0 3A的電流表的讀數(shù)方法相同 此量程下的精確度分別是V和A 看清楚指針的實際位置 讀到小數(shù)點后面兩位 0 1 0 1 2 對于0 15V量程的電壓表 精確度是V 在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位 即讀到0 1V 3 對于0 0 6A量程的電流表 精確度是A 在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位 這時要求 半格估讀 即讀到最小刻度的一半0 01A 0 5 0 02 1 實驗原理 如圖所示 根據(jù)電阻定律公式知道只要測出金屬絲的和它的直徑d 計算出橫截面積S 并用伏安法測出電阻Rx 即可計算出金屬絲的電阻率 長度 2 實驗器材被測金屬絲 直流電源 4V 電流表 0 0 6A 電壓表 0 3V 滑動變阻器 0 50 開關 導線若干 毫米刻度尺 3 實驗步驟 1 用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑 求出其平均值d 2 連接好用伏安法測電阻的實驗電路 3 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度 反復測量三次 求出其平均值l 螺旋測微器 4 把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值的位置 5 閉合開關 改變滑動變阻器滑片的位置 讀出幾組相應的電流表 電壓表的示數(shù)I和U的值 填入記錄表格內 6 將測得的Rx l d值 代入公式R 和S 中 計算出金屬絲的電阻率 最大 1 伏安法測電阻的電路選擇 1 阻值比較法 先將待測電阻的估計值與電壓表 電流表內阻進行比較 若Rx較小 宜采用電流表外接法 若Rx較大 宜采用電流表內接法 2 臨界值計算法Rx時 用電流表接法 外 內 3 實驗試探法 按圖接好電路 讓電壓表的一根接線柱P先后與a b處接觸一下 如果電壓表的示數(shù)有較大的變化 而電流表的示數(shù)變化不大 則可采用電流表接法 如果電流表的示數(shù)有較大的變化 而電壓表的示數(shù)變化不大 則可采用電流表接法 2 注意事項 1 先測直徑 再連電路 為了方便 測量直徑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 外 內 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 3 誤差分析 1 若為內接法 電流表分壓 2 若為外接法 電壓表分流 3 長度和直徑的測量 2 命題點一教材原型實驗 某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率 步驟如下 1 用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖甲 由圖可知其長度為L mm 例1 答案 解析 50 15 游標卡尺的固定刻度讀數(shù)為50mm 游標尺上第3個刻度游標讀數(shù)為0 05 3mm 0 15mm 所以最終讀數(shù)為 50mm 0 15mm 50 15mm 50mm 3 2 用螺旋測微器測量其直徑如圖乙 由圖可知其直徑D mm 答案 解析 4 700 螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4 5mm 可動刻度讀數(shù)為0 01 20 0mm 0 200mm 所以最終讀數(shù)為 4 5mm 0 200mm 4 700mm 4 0 5 20 3 用多用電表的電阻 10 擋 按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻R 表盤的示數(shù)如圖 則該電阻的阻值約為 答案 解析 120 該電阻的阻值約為12 0 10 120 12 4 該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R 現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下 待測圓柱體電阻R電流表A1 量程0 4mA 內阻約50 電流表A2 量程0 30mA 內阻約30 電壓表V1 量程0 3V 內阻約10k 電壓表V2 量程0 15V 內阻約25k 直流電源E 電動勢4V 內阻不計 滑動變阻器R1 阻值范圍0 15 允許通過的最大電流2 0A 滑動變阻器R2 阻值范圍0 2k 允許通過的最大電流0 5A 開關S 導線若干為使實驗誤差較小 要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析 某同學設計了如圖所示的電路 請指出3處不妥之處 電流表應選A2 電流表應采用外接法 滑動變阻器應采用分壓式接法 答案 解析 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知 電路中的最大電流為Imax 1000mA 33mA 所以電流表應選A2 由于要求 測得多組數(shù)據(jù) 所以變阻器應用分壓式接法 應選擇阻值小的變阻器R1 由于 所以電流表應用外接法 1 實驗室購買了一捆標稱長度為100m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 0mm2 查得銅的電阻率為1 7 10 8 m 再利用圖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 可供使用的器材有 電流表 量程0 6A 內阻約0 2 電壓表 量程3V 內阻約9k 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 R0 3 電源 電動勢6V 內阻可不計 開關 導線若干 回答下列問題 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 R2 a 因控制電路是限流式接法 而測量電路總電阻在3 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 答案 解析 2 在實物圖中 已正確連接了部分導線 請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接 答案 3 調節(jié)滑動變阻器 當電流表的讀數(shù)為0 50A時 電壓表示數(shù)如圖11乙所示 讀數(shù)為 V 2 30 2 29 2 31均正確 答案 解析 由于電壓表量程為0 3V 分度值為0 1V 故讀數(shù)為2 30V 4 導線實際長度為 m 保留兩位有效數(shù)字 94 93 95均正確 答案 解析 2 在 測定金屬的電阻率 實驗中 所用測量儀器均已校準 待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm 1 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 其中某一次測量結果如圖所示 其讀數(shù)應為 mm 該值接近多次測量的平均值 螺旋測微器的讀數(shù)為 0mm 0 01mm 39 7 0 397mm 0 395 0 399mm之間均正確 0 397 0 395 0 399均可 答案 解析 2 用伏安法測金屬絲的電阻Rx 實驗所用器材為 電池組 電動勢3V 內阻約1 電流表 內阻約0 1 電壓表 內阻約3k 滑動變阻器R 0 20 額定電流2A 開關 導線若干 某小組同學利用以上器材正確連接好電路 進行實驗測量 記錄數(shù)據(jù)如下 考慮到實驗測量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0 10V開始 非常小 應考慮使用滑動變阻器分壓式接法 故采用的是圖甲的電路設計方案 由以上實驗數(shù)據(jù)可知 他們測量Rx是采用圖中的 圖 填 甲 或 乙 答案 解析 甲 3 圖是測量Rx的實驗器材實物圖 圖中已連接了部分導線 滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端 請根據(jù) 2 所選的電路圖 補充完成圖中實物間的連線 并使閉合開關的瞬間 電壓表或電流表不至于被燒壞 答案 4 這個小組的同學在坐標紙上建立U I坐標系 如圖所示 圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點 請在圖中標出第2 4 6次測量數(shù)據(jù)的坐標點 并描繪出U I圖線 由圖線得到金屬絲的阻值Rx 保留兩位有效數(shù)字 4 5 4 3 4 7均可 答案 解析 5 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為 填選項前的符號 A 1 10 2 mB 1 10 3 mC 1 10 6 mD 1 10 8 m 答案 解析 6 任何實驗測量都存在誤差 本實驗所用測量儀器均已校準 下列關于誤差的說法中正確的選項是 A 用螺旋測微器測量金屬絲直徑時 由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B 由電流表和電壓表的內阻引起的誤差屬于偶然誤差C 若將電流表和電壓表的內阻計算在內 可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D 用U I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 答案 解析 由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差 A錯 電流表和電壓表的內阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B錯 由于該實驗原理未考慮電表內阻造成的誤差 因此將電流表和電壓表的內阻計算在內 可以消除由于測量儀表引起的系統(tǒng)誤差 C對 通過U I圖象處理數(shù)據(jù)時已經(jīng)直觀地舍去了第6次實驗數(shù)據(jù) 且多次測量后畫直線的目的就是取平均值 因此用U I圖象處理數(shù)據(jù)更好地減小了偶然誤差 D對 3 命題點二實驗拓展創(chuàng)新 電阻測量的六種方法1 伏安法 電路圖 外接法 內接法 特點 大內小外 內接法測量值偏大 測大電阻時應用內接法測量 測小電阻時應采用外接法測量 2 安安法若電流表內阻已知 則可將其當做電流表 電壓表以及定值電阻來使用 1 如圖甲所示 當兩電流表所能測得的最大電壓接近時 如果已知的內阻R1 則可測得的內阻R2 2 如圖乙所示 當兩電流表的滿偏電壓UA2 UA1時 如果已知的內阻R1 串聯(lián)一定值電阻R0后 同樣可測得的電阻R2 3 伏伏法若電壓表內阻已知 則可將其當做電流表 電壓表和定值電阻來使用 1 如圖甲所示 兩電壓表的滿偏電流接近時 若已知的內阻R1 則可測出的內阻R2 R1 2 如圖乙所示 兩電壓表的滿偏電流IV1 IV2時 若已知的內阻R1 并聯(lián)一定值電阻R0后 同樣可得的內阻R2 4 等效法測電阻如圖所示 先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定的電源上 讀出電流表示數(shù)I 然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上 調節(jié)電阻箱的阻值 使電流表的示數(shù)仍為I 則電阻箱的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值 5 比較法測電阻如圖所示 讀得電阻箱R1的阻值及 的示數(shù)I1 I2 可得Rx 如果考慮電流表內阻的影響 則I1 Rx RA1 I2 R1 RA2 實驗步驟 1 斷開S2 閉合S1 調節(jié)R0 使的示數(shù)滿偏為Ig 2 保持R0不變 閉合S2 調節(jié)電阻箱R 使的示數(shù)為 3 由上可得RA R 6 半偏法測電流表內阻電路圖如圖所示 要測量某種合金的電阻率 1 若合金絲長度為L 直徑為D 阻值為R 則其電阻率 用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示 讀數(shù)為 mm 例2 0 650 答案 解析 2 圖乙是測量合金絲阻值的原理圖 S2是單刀雙擲開關 根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整 答案 3 閉合S1 當S2處于位置a時 電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1 1 35V I1 0 30A 當S2處于位置b時 電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2 0 92V I2 0 32A 根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷 當S2處于位置 選填 a 或 b 時 測量相對準確 測量值Rx 結果保留兩位有效數(shù)字 根據(jù) 0 32 而 0 07 可知 電壓表分流較大 因此必須采用電流表外接法 即S2處于位置b時 測量相對準確 根據(jù)歐姆定律 則有Rx 2 9 b 2 9 答案 解析 2016 全國 卷 23 某同學利用圖 a 所示電路測量量程為2 5V的電壓表的內阻 內阻為數(shù)千歐姆 可供選擇的器材有 電阻箱R 最大阻值99999 9 滑動變阻器R1 最大阻值50 滑動變阻器R2 最大阻值5k 直流電源E 電動勢3V 開關1個 導線若干 例3 實驗步驟如下 按電路原理圖 a 連接線路 將電阻箱阻值調節(jié)為0 將滑動變阻器的滑片移到與圖 a 中最左端所對應的位置 閉合開關S 調節(jié)滑動變阻器 使電壓表滿偏 保持滑動變阻器滑片的位置不變 調節(jié)電阻箱阻值 使電壓表的示數(shù)為2 00V 記下電阻箱的阻值 回答下列問題 1 實驗中應選擇滑動變阻器 填 R1 或 R2 R1 答案 解析 本實驗測電壓表的內阻 實驗中電壓表示數(shù)變化不大 則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大 故需要滑動變阻器的最大阻值較小 故選R1可減小實驗誤差 2 根據(jù)圖 a 所示電路將圖 b 中實物圖連線 答案 解析 見解析圖 3 實驗步驟 中記錄的電阻箱阻值為630 0 若認為調節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變 計算可得電壓表的內阻為 結果保留到個位 電壓表和電阻箱串聯(lián) 兩端電壓分別為2 00V和0 50V 則RV 4R 2520 2520 答案 解析 4 如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構成的 可推斷該表頭的滿刻度電流為 填正確答案標號 A 100 AB 250 AC 500 AD 1mA 答案 解析 3 小明同學通過實驗探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關系 已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10 R隨t的升高而增大 實驗電路如圖所示 控溫箱用以調節(jié)金屬電阻的溫度 實驗時閉合S 先將開關K與1端閉合 調節(jié)金屬電阻的溫度 分別記下溫度t1 t2 和電流表的相應示數(shù)I1 I2 然后將開關K與2端閉合 調節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1 I2 分別記下電阻箱相應的示數(shù)R1 R2 1 有以下兩電流表 實驗電路中應選用 A 量程0 100mA 內阻約2 B 量程0 0 6A 內阻可忽略 電路中電源電動勢為1 5V 金屬電阻的阻值約為10 滑動變阻器電阻最大的為10 電流在0 075 0 15A 則電流一般在0 1A以內調整 為使電流讀數(shù)更準確 應選用量程0 100mA的電流表 答案 解析 2 實驗過程中 要將電阻箱的阻值由9 9 調節(jié)至10 0 需旋轉圖中電阻箱的旋鈕 a b c 正確的操作順序是 將旋鈕a由 0 旋轉至 1 將旋鈕b由 9 旋轉至 0 將旋鈕c由 9 旋轉至 0 調節(jié)電阻箱時按照先調大再調小的原則 旋轉各旋鈕的正確操作順序是 或 答案 解析 或 3 實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表 答案 解析 請根據(jù)表中數(shù)據(jù) 在圖方格紙上作出R t圖線 由圖線求得R隨t的變化關系為R 0 04t 8 8 見解析圖 R 0 04t 8 8 b 8 8 4 某同學用伏安法測量導體的電阻 現(xiàn)有量程為3V 內阻約為3k 的電壓表和量程為0 6A 內阻約為0 1 的電流表 采用分壓電路接線 圖甲是實物的部分連線圖 待測電阻為圖乙中的R1 其阻值約為5 1 測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線 連接 填a或b 導線 連接 填c或d d a 因電壓表的內阻遠大于待測電阻R1的阻值 則電流表采用外接法 而滑動變阻器應采用分壓式接法 故測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線 連接a 導線 連接d 答案 解析 2 正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如表 用作圖法求得R1的阻值為 答案 解析 4 6 4 4 4 7 見解析圖 均可 3 已知圖乙中R2與R1是材料相同 厚度相等 表面為正方形的兩導體 R2的邊長是R1的 若測R2的阻值 則最優(yōu)的連線應選 填選項 A 連接a 連接cB 連接a 連接dC 連接b 連接cD 連接b 連接d 設R1的邊長為l 厚度為h 電阻率為 根據(jù)電阻定律 得R1 R2 R1 要測R2的阻值 與測量R1一樣 最優(yōu)的連線應 連接a 連接d 選項B正確 答案 解析 5 用以下器材測量待測電阻Rx的阻值A 待測電阻Rx 阻值約為200 B 電源E 電動勢為3 0V 內阻可忽略不計 C 電流表A1 量程為0 10mA 內電阻r1 20 D 電流表A2 量程為0 20mA 內電阻約為r2 8 E 定值電阻R0 阻值R0 80 F 滑動變阻器R1 最大阻值為10 G 滑動變阻器R2 最大阻值為200 H 單刀單擲開關S 導線若干 1 為了測量電阻Rx 現(xiàn)有甲 乙 丙三位同學設計了以下的實驗電路圖 如圖 你認為正確的是 填 甲 乙 或 丙 所給的三個電路圖中 乙圖可明確確定兩支路的電流值和含有電流表的支路的電阻值 由此可確定待測阻值 故乙圖正確 乙 答案 解析 3 若某次測量中電流表A1的示數(shù)為I1 電流表A2的示數(shù)為I2 則Rx的表達式為 Rx 答案 解析 2 滑動變阻器應該選 在閉合開關前 滑動變阻器的滑片P應置于 端 填 a 或 b 答案 解析 R1 因乙圖為滑動變阻器的分壓式接法 則應用小阻值的變阻器 故應選R1 閉合開關前要讓測量電路電壓由小變大 故滑片P應置于b端 b