高三一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率資料

高三一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率資料第1頁/共62頁一、螺旋測微器1．構(gòu)造：如圖7-3-1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(diào)旋鈕D′和可動(dòng)刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上．圖7-3-1第2頁/共62頁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(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，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0.01mm.即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)．第3頁/共62頁溫馨提示 螺旋測微器需要估讀

最后一位數(shù)字為估計(jì)數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù) 時(shí)估計(jì)位為有效數(shù)字的最后一位． 例如如圖7-3-2所示，固定刻度示數(shù)為

2.0mm，不足半毫米從可動(dòng)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.圖7-3-2第4頁/共62頁二、游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：如圖7-3-3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7-3-3

第5頁/共62頁2．用途：測量厚度、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1mm.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：第6頁/共62頁刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.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齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm.第7頁/共62頁?游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)看清精確度

例如圖7-3-4所示．易錯(cuò)讀成11＋4×0.1mm＝11.40mm

正確的應(yīng)為11.4mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零．7-3-4第8頁/共62頁例如如圖7-3-5所示圖7-3-5

易錯(cuò)讀成10＋12×0.05mm＝10.6mm，正確的應(yīng)為10.60mm.

第9頁/共62頁(2)區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端例如如圖7-3-6所示易錯(cuò)讀成13＋10×0.05mm＝13.50mm正確讀數(shù)為14＋10×0.05mm＝14.50mm圖7-3-6第10頁/共62頁三、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(shí)電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可．

(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V或0.1A，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位．第11頁/共62頁(2)對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.(3)對于0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.第12頁/共62頁四、伏安法測電阻電流表、電壓表的應(yīng)用第13頁/共62頁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(jì)值與電壓表、電 流表的內(nèi)阻進(jìn)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(nèi)接法．第14頁/共62頁3．實(shí)驗(yàn)試探法：按圖7-3-7接好電路，讓電 壓表接線柱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，則可采用電流表外接法；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，則可采用電流表內(nèi)接法．圖7-3-7

第15頁/共62頁五、測定金屬的電阻率

第16頁/共62頁注意事項(xiàng)1．先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量；2．電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)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(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

第17頁/共62頁熱點(diǎn)一考查讀數(shù)問題【典例1】(1)如圖7-3-8所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺自左至右分別為9mm長10等分、19mm長20等分，它們的讀數(shù)依次為________mm，________mm. (2)使用螺旋測微器測量兩個(gè)金屬絲的直徑，示數(shù)如圖7-3-9所示，則a、b金屬絲的直徑分別為________mm，________mm.第18頁/共62頁圖7-3-9圖7-3-8第19頁/共62頁(3)①圖7-3-10甲用0.6A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表__A，表針的示數(shù)是________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表_____A，圖中表針示數(shù)為__A.②圖7310乙使用較小量程時(shí)，每小格表示________V， 圖中指針的示數(shù)為________V．若使用的是較大量程， 則這時(shí)表盤刻度每小格表示________V，圖中表針指示 的是________V.

圖7-3-10

第20頁/共62頁(4)旋鈕式電阻箱如圖7311所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω.今欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是________．若用兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為________．圖7-3-11

第21頁/共62頁解析(1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.上面右圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.(2)對圖a：固定刻度示數(shù)為2.0mm，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：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.對圖b：b金屬絲的直徑為4.8×0.01mm＝0.048mm.第22頁/共62頁(3)①使用0.6A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02A，指針的示數(shù)為0.44A；當(dāng)換用3A量程時(shí)，每一小格為0.1A，指針示數(shù)為2.20A.②電壓表使用3V量程時(shí)，每小格表示0.1V，指針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格為0.5V，指針示數(shù)為8.5V.(4)電阻為1987Ω.最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0.每個(gè)電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻2×9999Ω＝19998Ω.故兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為0～19998Ω.第23頁/共62頁答案(1)17.7；23.85

(2)2.150

0.048

(3)①0.02；0.44；0.1；2.20②0.1；1.70；0.5；8.5

(4)1987；將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0；0～19998Ω第24頁/共62頁【變式跟蹤1】完成下列讀數(shù)

(1)電流表量程一般有兩種——0～0.6A,0～3A；電壓表量程一般有兩種——0～3V,0～15V．如圖7-3-12

所示：

①接0～3V量程時(shí)讀數(shù)為________V. ②接0～15V量程時(shí)讀數(shù)為________V. ③接0～3A量程時(shí)讀數(shù)為________A. ④接0～0.6A量程時(shí)讀數(shù)為________A.圖7-3-12

第25頁/共62頁(2)a．________mm

b．________mm

c．________mmd．________mm

e．________mm.答案(1)①1.88

②9.4

③0.82

④0.16(2)a.0.484

b．0.532

c．4.078

d．5.666

e．11.14第26頁/共62頁熱點(diǎn)二伏安法測電阻(或電阻率)【典例2】

(2012·北京卷，21)在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)．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(jié)果如圖7-3-13所示，其讀數(shù)應(yīng)為_________mm (該值接近多次測量的平均值)．

圖7-3-13第27頁/共62頁(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx.實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組(電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻約1Ω)，電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干．某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520第28頁/共62頁由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖7-3-14中的________圖(選填“甲”或“乙”)．圖7-3-14

第29頁/共62頁(3)圖7-3-15是測量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)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(bǔ)充完成圖7-3-15中實(shí)物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．圖7-3-15

第30頁/共62頁(4)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖7-3-16所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)．請?jiān)趫D7-3-16中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U-I圖線．，由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．

圖7-3-16

第31頁/共62頁(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為________(填選項(xiàng)前的符號)A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m第32頁/共62頁(6)任何實(shí)驗(yàn)測量都存在誤差．本實(shí)驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項(xiàng)是________(有多個(gè)正確選項(xiàng))．A．用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C．若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，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第33頁/共62頁第34頁/共62頁(3)如圖甲所示．圖甲

第35頁/共62頁(4)選盡可能多的點(diǎn)連成一條直線，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，如圖乙所示．圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，因此金屬絲的電阻值Rx＝4.4Ω.圖乙

第36頁/共62頁(6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于電流表、電壓表內(nèi)阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，則可以消除系統(tǒng)誤差，選項(xiàng)B錯(cuò)誤、選項(xiàng)C正確；利用U-I圖象處理數(shù)據(jù)，相當(dāng)于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，選項(xiàng)D正確．答案(1)0.398(0.395～0.399均正確)

(2)甲(3)如解析圖甲所示(4)如解析圖乙所示4.4(4.3～4.7均正確)

(5)C

(6)CD第37頁/共62頁第38頁/共62頁(3)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．第39頁/共62頁2．控制電路的選擇

(1)滑動(dòng)變阻器兩種接法的對比第40頁/共62頁(2)分壓和限流電路的選擇原則在下列情況下應(yīng)選用分壓式接法：①待測電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值．②題中要求待測電阻上電壓變化范圍大，且要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)．③若選用限流式接法，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流．第41頁/共62頁【變式跟蹤2】某同學(xué)想利用所 學(xué)知識(shí)測量某種圓柱形材料的電阻率，實(shí)驗(yàn)要求必須精確測出該段材料的阻值．除了導(dǎo)線和開關(guān)外，實(shí)驗(yàn)室還備有以下器材可供選用： 電流表A1，量程1A，內(nèi)阻r1約0.5Ω

電流表A2，量程30mA，內(nèi)阻r2約200Ω

電壓表V1，量程6V，內(nèi)阻RV1等于20kΩ

電壓表V2，量程10V，內(nèi)阻RV2約30kΩ

滑動(dòng)變阻器R1,0～20Ω，額定電流2A

滑動(dòng)變阻器R2,0～2000Ω，額定電流1mA

電源E(電動(dòng)勢為12V，內(nèi)阻r約2Ω)第42頁/共62頁(1)請選擇合適的器材，設(shè)計(jì)出便于精確測量的電路圖畫在虛線框中，其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________．(2)若選用其中一組電表的數(shù)據(jù)，設(shè)該段圓柱形材料的長為L，直徑為d，由以上實(shí)驗(yàn)得出這種材料電阻率的表達(dá)式為________________，式中符號的含義為________．

第43頁/共62頁解析(1)由于V1的阻值已知，可當(dāng)電流表使用，故可以采用將待測材料與V1串聯(lián)再與V2并聯(lián)，由于滑動(dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻的阻值，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，為調(diào)節(jié)方便選用小阻值的R1，電路圖如圖所示．第44頁/共62頁第45頁/共62頁熱點(diǎn)三“替代法”測電阻【典例3】(2011·課標(biāo)全國卷，22)

為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻， 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖7-3-17所示的 電路．圖中A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表，

R0和RN分別是滑動(dòng)變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀單擲開關(guān)，E是電池．完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：圖7-3-17第46頁/共62頁(1)將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)________，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)________的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)________，使________，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過程，計(jì)算RN讀數(shù)的________，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值．

第47頁/共62頁解析本題為用替代法測未知電流表的內(nèi)阻，其實(shí)驗(yàn)步驟為：(1)將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)R0，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)RN，使標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過程，計(jì)算RN讀數(shù)的平均值，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值．答案(1)R0

標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)

(2)RN標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I

(3)平均值第48頁/共62頁【變式跟蹤3】科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人們認(rèn)識(shí)自然的重要手段．電學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常需要測量某負(fù)載的電阻．

(1)測電阻的方法有多種，現(xiàn)在有一只標(biāo)有“220V,100W”的燈泡，它正常工作時(shí)的電阻為________Ω.若用多用電表的歐姆擋來測量這只燈泡的電阻，則測出的電阻應(yīng)________燈泡正常工作時(shí)的電阻(填“大于”、“等于”或“小于”)．這是因?yàn)開_________________________．第49頁/共62頁(2)請你用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測定燈泡正常工作時(shí)的電阻．A．220V交流電源B．單刀雙擲開關(guān)一個(gè)C．電阻箱一個(gè)(0～999Ω，額定電流1A)D．交流電流表一個(gè)(0～0.6A)E．導(dǎo)線若干請畫出電路原理圖．第50頁/共62頁第51頁/共62頁答案(1)484

小于燈泡電阻隨溫度變化而變化，溫度越高電阻越大(2)見解析第52頁/共62頁電表內(nèi)阻的測量方法

(1)半偏法

(2)伏安法

(3)等效替代法第53頁/共62頁【典例4】某同學(xué)要測電壓表的內(nèi)阻RV，測量的電路如圖7-3-18a所示，供選擇的器材如下：圖7-3-18第54頁/共62頁①待測電壓表(0～3V，內(nèi)阻約