《新课标2022年高考物理一轮总复习实验八测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器教案201908011111.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标2022年高考物理一轮总复习实验八测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器教案201908011111.docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验八测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验目的1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法2掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率实验原理由电阻定律R得R.金属导线的电阻R用伏安法测量，金属导线的长度l用毫米刻度尺测量，金属导线的横截面积S可由其直径d算出，即S()2，直径d可由螺旋测微器测出实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干实验步骤1直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S.2. 电路连接：按
2、如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路3长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.4U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，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，记入表格内，断开开关S.5拆去实验线路，整理好实验器材数据处理1在求R的平均值时可用两种方法(1)用R分别算出各次的数值，再取平均值(2)用UI图线的斜率求出2计算电阻率将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式R.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
3、差的主要来源之一2采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小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，造成测量误差注意事项1本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法2实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端3测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，
4、求其平均值4测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值5闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置6在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大7求R的平均值时可用两种方法：第一种是用R算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(UI图线)来求出若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑实验改进替代法测电阻1实验原理：用电阻箱替代待测电阻，按如图所示连接好电
5、路，调节电阻箱，使两次电流表示数相等，则电阻箱的示数就等于待测电阻的阻值2本方案的优缺点(1)优点：电路结构简单，调节方便，便于读数，同时可以避免因电表的内阻产生的系统误差(2)缺点：由于电阻箱不能连续调节，从而导致测量值与真实值之间存在误差热点一器材的选取和电路的设计典例1某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究，现有如下器材：电源E(电动势为4 V，内阻约为1 )；电流表A1(量程5 mA，内阻约为10 )；电流表A2(量程0.6 A，内阻约为1 )；电压表V1(量程3 V，内阻约为1 k)；电压表V2(量程15 V，内阻约为3 k)；滑动变阻器R1(阻值02 )；滑动变阻器R2(
6、阻值020 )；开关及导线若干他对电阻丝做了有关测量，数据如下表所示：编号金属线直径D/mm金属丝直径的二次方D2/mm2金属丝长度L/cm电阻R/10.2800.0784100.0016.3020.2800.078450.008.1630.5600.3136100.004.07(1)他在某次测量中，用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图甲所示，此示数为m m.(2)图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图，则该同学应选择电路 (填“A”或“B”)进行测量电流表应选 ，电压表应选 ，滑动变阻器应选 (3)已知电阻丝的电阻率为，请你认真分析表中数据，写出电阻R与L、D间的关系式R .解析：(1)
7、螺旋测微器读数为D0.5 mm1.0×0.01 mm0.510 mm.(2)因电阻丝电阻远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故选A.电路中的最大电流Im A0.5 A，电流表选A2，电源电压为4 V，则电压表选V1，滑动变阻器选择比被测电阻大25倍的，故选R2.(3)由电阻定律R及S()2得R.答案：(1)0.510(2)AA2V1R2(3)1(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图甲所示，则金属丝的直径的读数是mm.(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为010 ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k.电源为干电池(
8、不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势E4.5 V，内阻很小则图乙电路图中 (填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏 (填“大”或“小”)(3)若实验所用的电流表内阻的准确值RA是已知的，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是图乙中的 电路(填电路图下的字母代号)此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx (用题中字母代号表示)解析：(1)螺旋测微器先读固定部分为0.5 mm，可动部分可估读为38.0×0.01 mm0.380 mm，故总示数为：(0.50.380) mm0.880 mm；电流表量程为0.6 A，则最小刻
9、度为0.02，指针所示为0.42 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则读数为2.25 V.(2)因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的内阻约为5 ，故采用电流表外接法误差较小，故选A；在实验中电压表示数准确，但电流测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小(3)因已知电流表准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻；故应选B电路；待测电阻及电流表总电阻R，则待测电阻RxRRARA.答案：(1)0.880(2)A小(3)BRA热点二数据处理及实物连线典例2某同学通过实验测量一种合金的电阻率(1)用
10、螺旋测微器测量合金丝的直径，读数如图所示，可读出合金丝的直径为 mm.(2)现有电源(E4 V，内阻可不计)，滑动变阻器(050 )，电流表(00.6 A，内阻约为1 )，电压表(03 V，内阻约为3 k)，开关和导线若干该同学分别用电流表的两种不同接法测量合金丝的电阻，记录两组不同的数据如下：实验一序号123456电压U/V0.801.201.602.202.502.80电流I/A0.100.150.200.270.310.35实验二序号123456电压U/V0.801.201.602.202.502.80电流I/A0.090.130.180.240.280.31由数据可知，该同学采用滑动变
11、阻器的 接法(填“限流式”或“分压式”)；由数据可知，利用 (填“实验一”或“实验二”)的数据计算所得结果更接近合金丝电阻的真实值解析：(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为：6.0 mm49.5×0.01 mm6.495 mm；(2)由表中实验数据可知，电压与电流不从零开始变化，滑动变阻器采用的是限流接法；由表中实验数据可知，待测电阻阻值约为：Rx 8 ，电流表内阻约为1 ，电压表内阻约为3 k，因Rx，则电流表采用外接法时实验误差较小；当电流表采用外接法时，由于电压表的分流作用，电流的测量值偏大，由表中实验数据可知，在电压相等的情况下，实验一的电流大于实验二的电流值，说明实验一中电
12、流表采用外接法，因此用实验一所示数据测量值更接近真实值答案：(1)6.495(6.4946.496均可)(2)限流式实验一2测定一卷阻值约为30 的金属漆包线的长度，实验室提供下列器材：A电流表A：量程0.6 A，内阻RA约为20 B电压表V：量程15 V，内阻RV约为4 kC学生电源E：可提供030 V直流电压D滑动变阻器R1：阻值范围010 E滑动变阻器R2：阻值范围0500 F开关S及导线若干(1)为了较准确地测量该漆包线的电阻，滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”)，并将方框中的电路图补画完整 (2)根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的示数如图，则电压表的示数U为
13、V，电流表的示数I为 A.(3)已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为，则这一卷漆包线的长度L (用U、I、d、 表示)解析：(1)题目中给出的电源电压为30 V，而给出的电压表量程为15 V，为了便于控制，采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器选小电阻R1.(2)电压表量程为15 V，故最小分度为0.5 V，故读数为13.5 V，电流表量程为0.6 A，最小分度为0.02 A，则指针示数为0.46 A；(3)因由电阻定律可知RL，漆包线的长度L.答案：(1)R1图见解析(2)13.50.46(3)热点三实验的拓展与创新(电阻的测量方法)方法1伏安法测电阻伏安法测电阻是电学实验的基础，是
14、高考考查的热点，也是难点它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等典例3在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：A待测电阻Rx阻值约为10 左右B电压表V1，量程6 V，内阻约2 kC电压表V2，量程15 V，内阻约10 kD电流表A1，量程0.6 A，内阻约0.2 E电流表A2，量程3 A，内阻约0.02 F电源，电动势E12 VG滑动变阻器1，最大阻值10 ，最大电流为2 AH滑动变阻器2，最大阻值50 ，最大电流为0.2 AI导线、开关若干(1)为了较精确测量电阻阻值，尽
15、可能多测几组数据，且两表读数大于量程一半除A、F、I以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材 (填器材前面的字母代号)(2)在虚线框内画出该实验电路图解析：(1)两表量程大于读数一半，根据题意电压表选B.由欧姆定律知电路电流最大值I A0.6 A，故电流表选D，滑动变阻器选阻值较小的G.(2)因待测电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，电路如图所示答案：(1)BDG(2)图见解析方法2伏伏法测电阻(电压表的灵活选用)若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、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V1的内阻R1，则可测出V2的内阻R2R1.
16、(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1IV2时，若已知V1的内阻R1，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻R2.典例4用以下器材可测量电阻Rx的阻值待测电阻Rx，阻值约为600 ；电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计；电压表V1，量程为0500 mV，内阻r11 000 ；电压表V2，量程为06 V内阻r2约为10 k；电流表A，量程为00.6 A，内阻r3约为1 ；定值电阻R0，R060 ；滑动变阻器R，最大阻值为150 ；单刀单掷开关S一个，导线若干(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图.(2)若选择测
17、量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx ，式中各符号的意义是 (所有物理量用题中代表符号表示)解析：(1)电路的最大电流为I0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需要分压式接法，电路如图(2)流过被测电阻的电流为I，被测电阻值为Rx.答案：(1)测量电路见解析图(2)U1为电压表V1的读数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表V1的内阻，R0为定值电阻方法3安安法测电阻(电流表的灵活选用)若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用(1)如图甲所示，当两电流表
18、所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2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A1的内阻R1，A1串联一定值电阻R0后，同样可测得A2的电阻R2.典例5用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组E，电动势3 V，内阻不计；电流表A1，量程015 mA，内阻约为100 ；电流表A2，量程0300 A，内阻为1 000 ；滑动变阻器R1，阻值范围020 ，额定电流2 A；电阻箱R2，阻值范围09 999 ，额定电流1 A；开关S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：(1)为了
19、测量待测电阻两端的电压，可以将电流表 (填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到 ，这样可以改装成一个量程为3.0 V的电压表(2)在图中画出完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是 m A，电流表A2的示数是 A，测得待测电阻Rx的阻值是 解析：(1)把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V，R2 1 000 9 000 .(3)由图可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A，待测电阻阻值为Rx 191 .答案：(1)A29 000(2)电路如图(3)8.0150191 方法
20、4半偏法测电表内阻(1)半偏法近似测量电流表内阻方法一：如图所示，测量电流表的内阻，操作步骤如下：将电阻箱R的电阻调到零；闭合S，调节R0，使表达到满偏I0；保持R0不变，调节R，使表示数为；由上得RAR.方法二：如图所示，测量电流表的内阻，操作步骤如下：断开S2、闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为；由上得RAR.(2)半偏法近似测量电压表内阻方法一：如图所示，测量电压表的内阻，操作步骤如下：闭合S，调节电阻箱阻值为R1时，测得表示数为U1；改变电阻箱阻值为R2时，测得表示数为；由上得RVR22R1.方法二：如图所示，测量电压表的内阻，操作步骤如下：
21、滑动变阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻值调到最大；闭合S1、S2，调节R0，使表示数指到满偏刻度断开S2，保持R0不变，调节R，使表指针指到满刻度的一半；由上得RVR.典例6(2015·全国卷)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整(2
22、)根据设计的电路，写出实验步骤： .(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV RV(填“”“”或“”)，主要理由是 .解析：(1)实验电路图如图所示(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏；读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻(3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV>RV.答案：见解析方法5等效替代法如图
23、所示(1)S接1，调节R2，读出表示数为I；(2)S接2，R2不变，调节电阻箱R1，使表示数仍为I；(3)由以上可得RxR1.该方法的优点是消除了表内阻对测量的影响，缺点是电阻箱的电阻R1不能连续变化典例7电流表A1的量程为0200 A、内电阻约为500 ，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：电流表A2：与A1规格相同滑动变阻器R1：阻值020 电阻箱R2：阻值09 999 保护电阻R3：阻值约为3 k电源：电动势E约1.5 V、内电阻r约2 (1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成(2)电路补充完整后
24、，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置再把电阻箱R2的阻值调到 (填“最大”或“最小”)b.闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I.c.断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数 ，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1内电阻r .解析：(1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法，电路图如图所示(2)a.实验前R2应该调节到最大，以保证电表安全；c.替代法最简单的操作是让A2示数不变，则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值答案：(1)图见
25、解析(2)a.最大C再次为I(或仍为I)R01.某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：(1)游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为 mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为 mm.(3)选用多用电表的电阻“×1”档，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为 .(4)为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：电流表A1(量程300 mA，内阻约为2 )；电流表A2 (量程150 mA，内阻约为10 )；电压表V1(量程1 V，内阻r1 000 )；电压表V2(量程15 V，内阻约为3 000 )；定值电阻R0
26、1 000 滑动变阻器R1(最大阻值为5 )滑动变阻器R2(最大阻值为1 000 )电源E(电动势约为4 V，内阻r约为1 )开关，导线若干为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 (填器材代号)(5)根据你选择的器材，请在线框内画出实验电路图解析：(1)游标卡尺的读数为：主尺游标尺50 mm3×0.05 mm50.15 mm；(2)螺旋测微器的读数为：主尺半毫米转筒读数(40.520.0×0.01)mm4.700 mm；(3)欧姆表的读数为：示数×倍率22×1 22 ；(4)电压表用15 V的指针偏
27、角太小，所以用电压表V1，由电动势和电阻的值知电流最大为180 mA，所以用电流表A2，滑动变阻器用小阻值的，便于调节，所以用滑动变阻器R1，电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法.答案：(1)50.15(2)4.700(3)22(4)V1A2R1(5)图见解析2.如图甲表示某电阻R随摄氏温度t变化的关系，图中R0表示0 时的电阻，k表示图线的斜率若用该电阻与电池(E，r)、内阻为Rg的电流表、变阻器R串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻测温计”(1)实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1t
28、2，则t1的刻度应在t2的 侧(填“左”或“右”); (2)在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系请用E、R0、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式：t ；(3)由(2)知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻(约为200 )已知实验室有下列器材：A.电阻箱(099.99 )B.电阻箱(0999.9 )C.滑线变阻器(020 )D.滑线变阻器(020 k)此外，还有电动势合适的电源、开关、导线等在这个实验电路中，电阻箱应选 ；滑线变阻器应选 (只填代码)请在方框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻Rg的电路解析：(1)在甲图中知，金属温度升高电阻增大，电
29、流计电流减小，可知t1刻度应在t2的右侧(2)由闭合电路欧姆定律知EI(RRRgr)由甲图知RR0kt解得t(RgrRR0)(3)采用半偏法测电阻时，电阻箱的最大阻值应该大于电流表的内阻，同时滑动变阻器应该选择阻值较大的，故电阻箱选择B，变阻器选择D.电路如图.答案：(1)右(2)t(RgrRR0)(3)BD图见解析 3.如图所示电路是测量电流表内阻Rg的实物连接图，实验的操作步骤如下：a.将电阻箱R的电阻调到零b.闭合开关，调节滑动变阻器R1的滑片，使得电流表示数达到满偏电流I0.c.保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电流表的示数为.d.读出电阻箱的电阻R0可求得电流表的内
30、阻Rg.(1)请在方框中画出测量电流表内阻的电路图；(2)电流表的内阻Rg与读出的电阻箱电阻R0关系为 (3)已知电流表的量程50 mA，内阻约为100 ，可供选择的滑动变阻器R1有：A.阻值010 ，允许通过最大电流2 A；B.阻值050 ，允许通过最大电流1.5 A可供选择的电阻箱R有：C.阻值099.9 ，D.阻值0999.9 .为了比较准确地测量出电流表的内阻，应选用的滑动变阻器R1是 ；应选用的电阻箱R是 (填仪器前的字母代号)(4)本实验中电流表的测量值Rg测与电流表内阻的真实值Rg真相比，有 A.Rg测Rg真B.Rg测Rg真C.Rg测Rg真D.Rg测可能大于Rg真，也可能小于Rg真解析：(1)电路图如图(2)在分压式接法中，滑动变阻器的电阻阻值越小，测量电路中的电压也越稳定，可认为电阻箱和电流表的总电压不变，则满偏时：I0，当电流表的示数为时：，解得：R02Rg.(3)在分压式接法中，滑动变阻器的电阻阻值越小，测量电路中的电压也越稳定，所以要选择10 的滑动变阻器A；电流表内阻约为100 ，由2Rg200 ，故电阻箱选D.(4)接入电阻箱后，电流表的支路的电阻增大，因此并联部分的电阻增大，并联部分分担的电压增大，即：(R0Rg)·I0RgI0，所以R02Rg，即：Rg测Rg真，故选A.答案：(1)图见解析(2)R02Rg(3)AD(4)A