高考物理复习课件 专题八(实验九：测定金属的电阻率)

实验九：测定金属的电阻率一、练习使用螺旋测微器和游标卡尺1．螺旋测微器的构造及读数(1)螺旋测微器的构造：如图S9－1所示是常用的螺旋测微器．它的测砧A和固定刻度B固定在U形框架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在B上.智浪教育--普惠英才文库图S9－1(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆P与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．智浪教育--普惠英才文库(3)读数：测量时被测物体长度的整数(或半整数)毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．①测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)．②固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为××.5mm，没露出则为××mm.××表示固定刻度水平线下面的刻度数．③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字．智浪教育--普惠英才文库2．游标卡尺(1)游标卡尺的构造．游标卡尺，是一种测量长度、内外径、深度的量具．游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成．主尺一般以毫米为单位，而游标上则有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺(精确度为0.1mm)、二十分度游标卡尺(精确度为0.05mm)和五十分度游标卡尺(精确度为0.02mm)．游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径．智浪教育--普惠英才文库图S9－2(2)游标卡尺的读数．读数时首先以游标零刻度线为准在主尺上读取整毫米数，即以毫米为单位的整数部分，然后看游标上第几条刻度线与主尺的刻度线对齐，如第6条刻度线与主尺刻度线对齐，则小数部分即为精确度乘以6.①测量值＝整数部分＋小数部分．智浪教育--普惠英才文库②小数部分＝对齐的游标尺上刻度线数×精确度．(3)注意事项：游标卡尺的读数不需要估读，即以毫米作单位，精确度在小数点后有几位数，读数结果小数点后就有几位数．二、测定金属的电阻率1．实验原理：ρ＝RSl.2．实验步骤(1)电路设计：由于被测电阻丝的阻值较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，滑动变阻器可选用限流接法．智浪教育--普惠英才文库S＝—πd2.(2)实验原理电路(如图S9－3所示)：按照实验原理电路连接好各电学元件．图S9－3(3)测出金属丝接入电路部分的长度l，选取三个不同位置测量金属丝的直径d，求d的平均值，计算出导线的横截面积14智浪教育--普惠英才文库3．注意事项(1)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，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直．(2)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0～0.6A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．(4)用伏安法测出金属导线的电阻R＝UI.(5)由电阻定律得金属导线的电阻率ρ＝RSl＝πd2U4lI.智浪教育--普惠英才文库题组1练习使用螺旋测微器和游标卡尺1．(1)用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图S9－4所示，则测量结果应该读作________mm.图S9－410.40智浪教育--普惠英才文库(2)用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图S9－5所示，此示数为________mm.2.720图S9－5智浪教育--普惠英才文库2．图S9－6甲中游标卡尺的读数是________cm.图乙中螺旋测微器的读数是________mm.图S9－610.0503.200智浪教育--普惠英才文库题组2测定金属的电阻率3．(揭阳2012届高三模拟)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，需要用电流表和电压表测出金属丝的电阻R.实验中给定电压表(内阻为50kΩ)、电流表(内阻为40Ω)、滑动变阻(最大阻值为10Ω)、待测金属丝(电阻约为100Ω)、电源、开关及导线若干．两位同学想用伏安法多次测量作出I－U图线求出待测金属丝的阻值，他们设计了如图S9－7甲、乙两个电路，你认为应当采用______图更合理，电压表右端应接在______(填“a”或“b”)点．乙a图S9－7智浪教育--普惠英才文库4．一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L的电线，并测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现阻值小于1Ω.为提高测量的精度，他从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用Rx表示)的电阻．A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计B．电压表V1：量程为0～3.0V，内阻约为2kΩC．电压表V2：量程为0～15.0V，内阻约为6kΩD．电流表A1：量程为0～0.6A，内阻约为1Ω智浪教育--普惠英才文库E．电流表A2：量程为0～3.0A，内阻约为0.1ΩF．滑动变阻器R1：最大阻值5Ω，额定电流2.0AG．滑动变阻器R2：最大阻值1kΩ，额定电流1.0AH．开关S一个，导线若干(1)实验时电压表选________，电流表选________，滑动变阻器选________．(填元件序号)(2)请设计合理的测量电路，把电路图画在虚线框中，在图中标明元件符号．(3)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ＝________.智浪教育--普惠英才文库解析：(1)因为电源电动势为3V，故电压表选3V量程的就够了；电路中最大电流强度I＝ERx＝31A＝3A，故电流表选量程为3A的；滑动变阻器选与待测电阻Rx的值接近的．(2)因为Rx的值很小，所以电流表要外接，滑动变阻器采用限流接法．(3)电阻率ρ＝RSL，电阻R＝UI，横截面积S＝πD24，联立得ρ＝πUD24IL.智浪教育--普惠英才文库答案：(1)BEF(2)如图42所示．(3)πUD24IL图42智浪教育--普惠英才文库题型1螺旋测微器与游标卡尺的读数【例1】(2010年安徽卷)在“测定金属的电阻率”实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图S9－8所示，读数为__________mm.图S9－8解析：0.5mm＋11.7×0.01mm＝0.617mm.答案：0.617智浪教育--普惠英才文库【例2】游标卡尺的读数．图S9－9图S9－104.510.85智浪教育--普惠英才文库1．(2012年深圳高级中学模拟)如图S9－11所示，甲图中螺旋测微器的读数为________mm，乙图中游标卡尺的读数为________cm.图S9－1110.50110.155智浪教育--普惠英才文库题型2测金属电阻率的综合应用【例3】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图S9－12所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻Rx，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．图S9－12(1)从图S9－12中读出金属丝的直径为________mm.智浪教育--普惠英才文库(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A．电压表0～3V，内阻10kΩB．电压表0～15V，内阻50kΩC．电流表0～0.6A，内阻0.05ΩD．电流表0～3A，内阻0.01ΩE．滑动变阻器，0～10ΩF．滑动变阻器，0～100Ω①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)智浪教育--普惠英才文库②实验中实物接线如图S9－13所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．图S9－13错误1：___________________________________________.错误2：___________________________________________.智浪教育--普惠英才文库解析：(1)金属丝的直径为d＝0.5mm＋18.0×0.01mm＝0.680mm.(2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小，所以电压表选A，电流表选C，滑动变阻器限流式控制电路时，其阻值为待测电阻的2～5倍为好，所以选E.(2)①ACE②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误2：采用了电流表内接法错误3：电压表量程接到了15V上(任选两个错误即可)答案：(1)0.680智浪教育--普惠英才文库【例4】(2011年武汉调研)测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度的器材如下：A．待测螺线管L(符号)：绕制螺线管金属丝的电阻率ρ＝5.0×10－7Ω·m，电阻RL约为100ΩB．螺旋测微器C．电流表G：量程100μA，内阻Rg＝500ΩD．电压表V：量程6V，内阻RV＝4kΩE．定值电阻：R0＝50ΩF．滑动变阻器R′：全电阻约为1kΩG．电源E：电动势9V，内阻忽略不计H．开关S一个，导线若干智浪教育--普惠英才文库(1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图S9－14所示，其示数为d＝________.(2)按图S9－15甲所示电路测量金属丝的电阻，请在图乙所示的实物图上连线．图S9－14图S9－15智浪教育--普惠英才文库(3)若测得的金属丝直径用d表示，电流表G的读数用I表示，电压表V的读数用U表示，则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l＝________.解析：(1)读数为0.384～0.386mm.(3)电压表V通过的电流为URV，R0两端的电压为(URV－I)R0，RL两端的电压为IRL＝(URV－I)R0－IRg，又由电阻定律得RL＝ρlS＝ρlπd24，可解得l＝πd24ρUR0RVI－R0－Rg.智浪教育--普惠英才文库答案：(1)0.384～0.386mm均可(2)如图43所示．图43(3)πd24ρUR0RVI－R0－Rg智浪教育--普惠英才文库2．(2010年浙大附中模拟)有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图S9－16所示．此金属管线长约30cm，电阻约10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的横截面积S0，现有如下器材可选：A．毫米刻度尺图S9－16B．螺旋测微器C．电流表A1(600mA,1.0Ω)智浪教育--普惠英才文库D．电流表A2(3A,0.1Ω)E．电压表V(3V,6kΩ)F．滑动变阻器R1(2kΩ，0.5A)G．滑动变阻器R2(10Ω，2A)H．蓄电池E(6V,0.05Ω)I．开关一个，带夹子的导线若干(1)以上器材中，应选用的器材有____________________(只填代号字母)．智浪教育--普惠英才文库(2)在下面虚线框中画出你所设计的电路图，并把图S9－17的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值.图S9－17智浪教育--普惠英才文库(3)实验中要测量的物理量有：__________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)计算金属管线内部中空横截面积S0的表达式为：S0＝____________.＝0.3A，故电流表选量程600mA的A1；滑最大电流约为3V10Ω动变阻器R1最大阻值太大，不便于调节，故应选滑动变阻器R2.解析：(1)电压表只能选量程3V的，因此流过此金属管线智浪教育--普惠英才文库(2)由于Rx＝10Ω＜RARV＝1060Ω，故采用电流表外接法；要求尽可能测出多组有关数值，故应采用滑动变阻器的分压式接法．(4)金属管线横截面积S＝ρLR，R＝UI，S0＝a2－S，联立解得S0＝a2－ρILU.智浪教育--普惠英才文库ρILU(3)用螺旋测微器测横截面边长