《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 實(shí)驗(yàn)2 測(cè)定金屬的電阻率學(xué)案 粵教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 實(shí)驗(yàn)2 測(cè)定金屬的電阻率學(xué)案 粵教版選修3-1（11頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)2測(cè)定金屬的電阻率學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步掌握用伏安法測(cè)電阻的電路的設(shè)計(jì)思想2.掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法3.掌握測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理方法一、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)原理1構(gòu)造及原理如圖所示，它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動(dòng)刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D是與測(cè)微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5 mm，即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿F前進(jìn)或后退0.5mm，可動(dòng)刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm2使用方法當(dāng)A與F并攏時(shí)，可動(dòng)刻度E的零點(diǎn)恰好跟固定刻度B的零點(diǎn)重合，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，將測(cè)微螺桿F旋出，把被測(cè)物體放入A、F之間的夾縫中，再順時(shí)針旋

2、轉(zhuǎn)旋鈕D，F(xiàn)快要接觸被測(cè)物時(shí)，要停止使用旋鈕D，改用微調(diào)旋鈕D，直到聽到“咔、咔”聲3讀數(shù)方法L固定刻度示數(shù)可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)分度值注意：(1)以毫米為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí)，不能省略(2)在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出二、游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法1構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺(如圖所示)2用途：測(cè)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1 mm.常見的游標(biāo)尺上小等

3、分刻度有10個(gè)、20個(gè)、50個(gè)的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度1 mm與每小格的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4.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(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(xK精確度)mm.三、測(cè)定金屬的電阻率1實(shí)驗(yàn)原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R(R)電路原理圖如圖所示(2)用毫米刻度尺測(cè)出金屬絲的長度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S.(3)由電阻定律R，得，求出電阻率2實(shí)驗(yàn)

4、器材螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測(cè)金屬導(dǎo)線、電池、滑動(dòng)變阻器3實(shí)驗(yàn)步驟(1)測(cè)直徑：用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并記錄(2)連電路：按如圖所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路(3)量長度：用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長度，重復(fù)測(cè)量3次，并記錄(4)求電阻：把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S.改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.(5)拆除實(shí)驗(yàn)電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材4數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定：(1

5、)計(jì)算法：利用每次測(cè)量的U、I值分別計(jì)算出電阻，再求出電阻的平均值作為測(cè)量結(jié)果(2)圖象法：可建立IU坐標(biāo)系，將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖象，利用圖象的斜率來求出電阻值R.5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法；(2)本實(shí)驗(yàn)若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大狀態(tài)(3)測(cè)量l時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度)；在金屬絲的3個(gè)不同位置上用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑d.(4)電流不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時(shí)間不宜太長，以免電阻率因溫度升高而變化.【例1】現(xiàn)有一合金制成的圓柱體為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏

6、安法測(cè)量圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長度螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲和乙所示甲乙(1)由圖讀得圓柱體的直徑為_mm，長度為_cm.(2)若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長度分別用D、L表示，則用D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為_解析(1)圓柱體的直徑為1.5 mm34.50.01 mm1.845 mm；長度為42 mm80.05 mm42.40 mm4.240 cm.(2)由歐姆定律R和電阻定律R聯(lián)立得.答案(1)1.845(1.8421.846均可)4.240(2)【例2】在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，

7、所用測(cè)量儀器均已校準(zhǔn)待測(cè)金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為_mm(該值接近多次測(cè)量的平均值)(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx.實(shí)驗(yàn)所用器材為電池組(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻約1 )、電流表(內(nèi)阻約0.1 )、電壓表(內(nèi)阻約3 k)、滑動(dòng)變阻器R(020 ，額定電流2 A)、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(cè)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由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可

8、知，他們測(cè)量Rx是采用圖中的_圖(選填“甲”或“乙”)(3)如圖是測(cè)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(qǐng)根據(jù)(2)所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(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(4)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出UI圖線由圖線得到金屬絲的阻值Rx_(保留兩位有效數(shù)字)(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(hào))A1102mB1103mC1106mD1108m解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為039.8

9、0.01 mm0.398 mm.(2)由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)可知Rx的阻值大約為5 .由題知Rx RV，故電流表外接若滑動(dòng)變阻器為限流式接法，則Rx兩端的電壓最小值UminE0.6 V，而從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知Rx兩端電壓為0.10 V，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法(3)如圖甲所示(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Rx4.4 .(5)根據(jù)R得金屬絲的電阻率m1.09106m，故選項(xiàng)C正確答案(1)0.398(0.3950.399均正確)(2)甲(3)見解析圖甲(4)見解析圖乙4.4(4.34.7均正確)(5)C(1

10、)實(shí)物連接時(shí)，注意導(dǎo)線不能相交叉，并且要注意閉合開關(guān)時(shí)，分壓電路的輸出端電壓要為零(2)對(duì)螺旋測(cè)微器進(jìn)行讀數(shù)時(shí)要注意：以毫米為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí)，不能省略在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出1在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，由可知，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是()A金屬絲直徑d的測(cè)量B電壓U的測(cè)量C電流I的測(cè)量D金屬絲長度l的測(cè)量A四個(gè)選項(xiàng)中的四個(gè)物理量對(duì)金屬絲的電阻率均有影響，但影響最大的是直徑d，因?yàn)樵谟?jì)算式中取直徑的平方2在“測(cè)定金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是()A用米尺測(cè)量金屬絲的全長三次，算出其平均值B用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)

11、不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值C用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用電流表外接法，多次測(cè)量后算出平均值D實(shí)驗(yàn)中保持金屬絲的溫度不變A應(yīng)測(cè)量出金屬絲連入電路的有效長度三次，求平均值，而不是全長，故A錯(cuò)誤；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值，B正確；金屬絲電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使電壓表和金屬絲并聯(lián)，電壓表的分流作用很小，應(yīng)采用電流表外接法，故C正確；金屬絲的電阻率隨溫度的改變而改變，為保持電阻率不變，應(yīng)保持溫度不變，故D正確；故選A.3在測(cè)定阻值較小的金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，并要求在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，在測(cè)量其電阻時(shí)應(yīng)選擇的電

12、路是()D金屬阻值較小，在用伏安法測(cè)電阻時(shí)應(yīng)該用電流表外接法，題干中要求實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，故滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法，D正確4如圖是一個(gè)瓶蓋形的有底的中空?qǐng)A柱形工件，要求用游標(biāo)卡尺測(cè)量其體積工件的內(nèi)徑、外徑、高和孔深分別用d、D、H、h表示，它們應(yīng)依次用游標(biāo)卡尺的_、_、_、_部分來測(cè)量解析工件的內(nèi)徑、外徑、高和孔深分別用d、D、H、h表示，它們應(yīng)依次用游標(biāo)卡尺的：內(nèi)測(cè)腳、外測(cè)腳、外測(cè)腳和深度測(cè)腳進(jìn)行測(cè)量答案內(nèi)測(cè)腳外測(cè)腳外測(cè)腳深度測(cè)腳5在探究“決定導(dǎo)線電阻因素”的實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行以下測(cè)量：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)得導(dǎo)線的直徑如圖甲所示，其讀數(shù)是0.701 mm.請(qǐng)?jiān)趫D中相應(yīng)刻度處的方框

13、內(nèi)填入正確數(shù)字甲(2)欲用伏安法測(cè)定一段電阻絲的電阻，其阻值約為12 ，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，并且電壓、電流測(cè)量范圍盡可能大一些下列器材中：電流表應(yīng)選用(填器材的標(biāo)號(hào)，下同)_，電壓表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_并在如圖乙的虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖A電池組E(6 V，內(nèi)阻很小)B電流表A1(03 A，內(nèi)阻約0.01 )C電流表A2(00.6 A，內(nèi)阻約0.1 )D電壓表V1(03 V，內(nèi)阻約3 k)E電壓表V2(06 V，內(nèi)阻約6 k)F滑動(dòng)變阻器R1(05 ，2 A)G滑動(dòng)變阻器R2(01 k，1 A)H電鍵、導(dǎo)線乙解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.701 mm，故可分解為0.5 mm0

14、.201 mm，即0.5 mm20.10.01 mm，三個(gè)格子里的示數(shù)分別為25，20，15.(2)電源電動(dòng)勢(shì)是6 V，電壓表選V2(06 V，內(nèi)阻6 k)，電路最大電流I0.5 A，則電流表可選A2(00.6 A，內(nèi)阻0.1 )，電壓從零開始，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，由于120500，則電流表采用外接法，滑動(dòng)變阻器的范圍應(yīng)與電阻值差不多，方便調(diào)節(jié)，所以滑動(dòng)變阻器選R1，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示答案(1)252015(2)A2V2R1見解析圖6(1)某同學(xué)為了測(cè)量某阻值約為5 的金屬棒的電阻率，進(jìn)行了如下操作：分別使用10分度游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬棒的長度L和直徑d，某次測(cè)量的示數(shù)如圖甲和乙

15、所示，長度L_ mm，直徑d_ mm.甲乙(2)現(xiàn)備有下列器材：待測(cè)金屬棒：Rx(阻值約5 )；電壓表：V1(量程3 V，內(nèi)阻約3 k)；V2(量程15 V，內(nèi)阻約9 k)；電流表：A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.05 )；電源：E1(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；滑動(dòng)變阻器：R1(最大阻值約20 )；R2(最大阻值約1 000 )；開關(guān)S；導(dǎo)線若干丙丁若滑動(dòng)變阻器采用限流按法，為使測(cè)量盡量精確，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(均選填器材代號(hào))正確選擇儀器后請(qǐng)?jiān)趫D丙中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接用伏安法測(cè)得該電阻的電壓和電流，并作出其UI圖

16、象如圖丁所示，若圖象的斜率為k，則該金屬棒的電阻率_(用題目中所給各個(gè)量的對(duì)應(yīng)字母進(jìn)行表述)解析(1)游標(biāo)卡尺主尺示數(shù)與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)，故長度L為22 mm50.1 mm22.5 mm；螺旋測(cè)微器固定刻度示數(shù)與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測(cè)微器示數(shù)，故直徑d為6.5 mm21.30.01 mm6.713 mm.(2)電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，故電壓表用V1；電流表用A1；由于被測(cè)電阻約為5 ，故滑動(dòng)變阻器用R1；實(shí)物連接圖見答案圖UI圖象的斜率的物理意義為被測(cè)電阻的阻值，即kR，結(jié)合電阻定律可得金屬棒的電阻率表達(dá)式為：.答案(1)22.56.713(6.7126.718均正確)(2)V1A

17、1R1實(shí)物圖如圖所示7利用如圖所示的電路測(cè)量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20 .帶有刻度尺的木板上有a和b兩個(gè)接線柱，把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上在電阻絲上夾上一個(gè)帶有接線柱c的小金屬夾，沿電阻絲移動(dòng)金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長度可供選擇的器材還有：電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V)；電流表A1(量程0100 mA，內(nèi)阻約5 )；電流表A2(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；電阻箱R(0999.9 )；開關(guān)、導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：A用螺旋測(cè)微器在電阻絲上三個(gè)不同的位置分別測(cè)量電阻絲的直徑；B將選用的實(shí)驗(yàn)器材，按照?qǐng)D連接實(shí)驗(yàn)電路；C

18、調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大；D將金屬夾夾在電阻絲上某位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關(guān)記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；E改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿偏重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；F斷開開關(guān)，整理好器材(1)某次測(cè)量電阻絲直徑d時(shí)，螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖所示，則d_mm；(2)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇_(填“A1”或“A2”)；(3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的RL關(guān)系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截距為L0，再結(jié)合測(cè)

19、出的電阻絲直徑d，寫出電阻絲的電阻率表達(dá)式_(用給定的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示)(4)本實(shí)驗(yàn)中，電流表的內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量結(jié)果_影響(填“有”或“無”)解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：d0.5 mm23.00.01 mm0.730 mm.(2)根據(jù)歐姆定律可知，電路中的最大電流為：ImaxA0.15 A150 mA，所以電流表應(yīng)選A1.(3)根據(jù)歐姆定律，應(yīng)有：Ig可得：RRx根據(jù)電阻定律應(yīng)有：Rx聯(lián)立以上兩式可得：RL根據(jù)函數(shù)斜率的概念應(yīng)有：解得：.(4)本題中若考慮電流表內(nèi)阻RA，則有：RLRA，對(duì)圖象的斜率沒有影響，即電流表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量結(jié)果無影響答案(1)0.730(2)A1(3)(4)無- 11 -