一輪復(fù)習(xí)魯科版第42講實(shí)驗(yàn)十一測(cè)量金屬絲的電阻率課件

第四十二講實(shí)驗(yàn)十一

測(cè)量金屬絲的電阻率長(zhǎng)度l實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲，直流電源(4V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0～3V)，滑動(dòng)變阻器(0～50Ω)，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干，____________，毫米刻度尺。

螺旋測(cè)微器實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d。(2)連接好伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。(3)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量三次，求出其平均值l。(4)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值______的位置。(5)閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)。

最大誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一。(2)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值______真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值______。(3)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差。(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變____，造成測(cè)量誤差。小于偏小大注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表______法。(2)實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、被測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在被測(cè)金屬絲的兩端。(3)測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量被測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測(cè)金屬絲長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值。(4)測(cè)金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值。(5)閉合開(kāi)關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值______的位置。

外接最大(6)在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)被測(cè)金屬絲的電流不宜過(guò)大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大。(7)若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地通過(guò)較多的點(diǎn)，其余各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮?！镜淅?】某同學(xué)在進(jìn)行“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)：(1)如圖甲所示，該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑D＝__________mm；(2)該同學(xué)用如圖乙所示電路圖測(cè)量金屬絲Rx的電阻，供選擇的儀器如下：①電流表A1(內(nèi)阻為r)；②電流表A2；③滑動(dòng)變阻器R1(0～1000Ω)；④滑動(dòng)變阻器R2(0～20Ω)；⑤蓄電池(2V)；⑥開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。

(3)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇__________(選填“R1”或“R2”)；在圖丙中按圖乙用連線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖；(4)閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄A1、A2的讀數(shù)I1、I2，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；以I2

為縱坐標(biāo)，

I1為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖像，如圖丁所示。根據(jù)I2－I1圖像的斜率

k及電流表A1內(nèi)阻r，寫(xiě)出金屬絲電阻的表達(dá)式Rx＝__________；(5)測(cè)得金屬絲連入電路的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則金屬絲電阻率ρ＝__________(用k、D、L、r表示)。解析(1)螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑D＝2mm＋50.0×0.01mm＝2.500mm。(3)根據(jù)電路原理圖可知，滑動(dòng)變阻器是分壓式接法，所以滑動(dòng)變阻器要選擇阻值范圍較小的R2；根據(jù)電路原理圖，實(shí)物圖連線如圖所示。

【變式1】

某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)，除被測(cè)金屬絲外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材可供選擇：A.直流電源：電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；B.電流表A：量程0～100mA，內(nèi)阻約為5Ω；C.電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻為3kΩ；D.滑動(dòng)變阻器：最大阻值為100Ω，允許通過(guò)的最大電流為0.5A；E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等。

丙(1)該同學(xué)用刻度尺測(cè)得金屬絲接入電路的長(zhǎng)度L＝0.820m，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm。(2)用多用電表歐姆“×1”擋測(cè)量接入電路部分的金屬絲電阻時(shí)，多用電表的示數(shù)如圖乙所示，從圖中讀出金屬絲電阻約為_(kāi)_______Ω。(3)在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，滑動(dòng)變阻器在電路中能起到限流作用。請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，幫助該同學(xué)完成圖丙中的測(cè)量電路。(4)若該同學(xué)根據(jù)伏安法測(cè)出金屬絲的阻值R＝10.0Ω，則這種金屬材料的電阻率為_(kāi)_______Ω·m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)答案(1)0.787(0.785～0.789)

(2)9

(3)見(jiàn)解析

(4)5.9×10－6(6.0×10－6)解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d＝0.5mm＋28.7×0.01mm＝0.787mm即金屬絲的直徑為0.787mm。(2)歐姆表的讀數(shù)為Rx＝9×1Ω＝9Ω即金屬絲電阻約為9Ω。

(3)由于被測(cè)電阻較小，和電流表內(nèi)阻相接近，所以為了避免電流表分壓過(guò)大，所以采用電流表的外接法，滑動(dòng)變阻器在電路中能起到限流作用，所以滑動(dòng)變阻器采用限流接法，電路圖如圖所示。

【典例2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)河水電阻率的實(shí)驗(yàn)。他在一根粗細(xì)均勻的長(zhǎng)玻璃管兩端裝上兩個(gè)橡膠塞和鉑電極，如圖甲所示，兩電極相距L＝0.314m，其間充滿待測(cè)的河水。他選用了以下儀器測(cè)量玻璃管內(nèi)河水的電阻：

量程15V，內(nèi)阻約300kΩ的電壓表；

量程300μA，內(nèi)阻約50Ω的電流表；

最大阻值1kΩ的滑動(dòng)變阻器；

電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝6Ω的電池組；

開(kāi)關(guān)一只、導(dǎo)線若干。

(1)該同學(xué)裝入河水前先用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖乙所示。玻璃管的內(nèi)徑d＝__________mm。(2)該同學(xué)設(shè)計(jì)了合理的測(cè)量電路，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器阻值測(cè)得了玻璃管兩端的電壓和電流，并在圖丁的U－I坐標(biāo)系內(nèi)描出了9個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D丙的實(shí)物圖中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完善電路的連接。(3)請(qǐng)?jiān)趫D丁中做出U－I圖像，計(jì)算出玻璃管內(nèi)水柱的電阻R＝________Ω，電阻率ρ＝________Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析(1)主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)尺為20分度，分度值為0.05mm，所以游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d＝5mm＋10×0.05mm＝5.50mm。(2)根據(jù)U－I圖像可知電流從零開(kāi)始，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，由于水柱的電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用內(nèi)接法，實(shí)物連線圖如圖所示。(3)根據(jù)描點(diǎn)法，在圖中畫(huà)出U－I圖像，用直線將盡可能多的點(diǎn)連起來(lái)，如圖所示。

答案(1)5.50

(2)見(jiàn)解析圖(3)見(jiàn)解析圖1.00×105

7.56

【典例3】某同學(xué)為了測(cè)量一根鉛筆芯的電阻率，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路測(cè)量該鉛筆芯的電阻值。所用器材有電流表A1、A2，電阻箱R1、滑動(dòng)變阻器R2、待測(cè)鉛筆芯Rx、電源E、開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線等。操作步驟如下：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱的阻值達(dá)到最大；閉合開(kāi)關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱的阻值：記錄兩個(gè)電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)若電流表的內(nèi)阻可忽略，則電流表示數(shù)I2＝______I1時(shí)，電阻箱的阻值等于待測(cè)筆芯的電阻值。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量該筆芯的直徑，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖乙所示，該筆芯的直徑為_(kāi)_________mm。(3)已測(cè)得該筆芯的長(zhǎng)度L＝20.00cm，電阻箱R1的讀數(shù)為5.00Ω，根據(jù)上面測(cè)量的數(shù)據(jù)可計(jì)算出筆芯的電阻率ρ＝__________Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)若電流表A2的內(nèi)阻不能忽略，仍利用(1)中方法，則筆芯電阻的測(cè)量值__________真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)。

【變式2】某同學(xué)用如圖甲所示的電路測(cè)量一段總阻值約為10Ω的均勻電阻絲的電阻率ρ。在刻度尺兩端的接線柱a和b之間接入該電阻絲，金屬夾P夾在電阻絲上，沿電阻絲移動(dòng)金屬夾，從而可改變接入電路的電阻絲長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)提供的器材有：電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻約1Ω)；電流表A1(量程0～0.6A)；電流表A2(量程0～100mA)；電阻箱R(0～99.99Ω)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。

實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：①用螺旋測(cè)微器測(cè)出電阻絲的直徑D；②根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路；③調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值最大，將金屬夾夾在電阻絲某位置上；

④閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表滿偏，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L；⑤改變P的位置，調(diào)整__________，使電流表再次滿偏；⑥重復(fù)多次，記錄每一次的R和L