高三物理(鲁科版)一轮复习配套课件实验7测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)

要点整合热点聚焦一、螺旋测微器1．构造：如图1所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)要点整合热点聚焦图12．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F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。要点整合热点聚焦3．读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。温馨提示螺旋测微器需要估读图2最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位。例如如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。要点整合热点聚焦二、游标卡尺1．构造：如图3所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。图3要点整合热点聚焦2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm要点整合热点聚焦4.读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm。要点整合热点聚焦三、测定金属的电阻率要点整合热点聚焦注意事项1．先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。2．电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。3．电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。要点整合热点聚焦误差分析要点整合热点聚焦热点一测量仪器、仪表的读数【例1】(2014·海南卷，11)现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图4a和b所示。要点整合热点聚焦图4(1)由上图读得圆柱体的直径为______cm，长度为______cm。(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别为D、L，测得D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________。要点整合热点聚焦解析(1)螺旋测微器的读数为1.5mm＋34.4×0.01mm＝1.844mm(1.842～1.846范围内的均可)；游标卡尺的读数为42mm＋8×0.05mm＝42.40mm＝4.240cm；(2)圆柱体的横截面积为S′＝πD22，由电阻定律R＝ρLS和欧姆定律R＝UI可知，ρ＝πD2U4IL。答案(1)0.18444.240(2)πD2U4IL要点整合热点聚焦游标卡尺的读数技巧游标卡尺的读数方法：“三看”(1)第一看→精确度例如(如图5所示)易错读成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正确的应为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。图5要点整合热点聚焦例如(如图6所示)图6易错读成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正确的应为10.60mm。(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端例如(如图7所示)要点整合热点聚焦图7易错读成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正确读数为14mm＋10×0.05mm＝14.50mm(3)第三看→游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐要点整合热点聚焦【变式训练】1．(1)如图8所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左到右分别为9mm长10等分、19mm长20等分，它们的读数依次________mm，________mm。(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图9所示，则甲、乙金属丝的直径分别为______mm，______mm。图8要点整合热点聚焦图9解析(1)图8甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最后结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm。乙图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。要点整合热点聚焦(2)对图9甲：甲固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。对图乙：乙金属丝的直径为4.8×0.01mm＝0.048mm。答案(1)17.723.85(2)2.1500.048要点整合热点聚焦热点二考查电阻率的测量及实物连线【例2】(2014·山东卷，22)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图10甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。图10要点整合热点聚焦可供使用的器材有：电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程3V，内阻约9kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；定值电阻：R0＝3Ω；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干。回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________端(填“a”或“b”)。要点整合热点聚焦(2)在实物图11中，已正确连接了部分导线，请根据图10甲电路完成剩余部分的连接。(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为________V。图11要点整合热点聚焦(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字)。解析(1)由(3)中电流表的读数为0.50A时，电压表的读数为2.30V可知，Rx和R0的总阻值约为4.60欧姆，若选用滑动变阻器R1，电源电压为6伏特，电流表的量程只有0.6A，会把电流表烧坏，故滑动变阻器应该选R2。闭合开关前应将滑片移至a端保证连入电阻最大。(2)见答案图。(3)由于电压表量程0～3V，分度值为0.1V，故读数为2.30V。要点整合热点聚焦答案(1)R2a(2)如图所示(3)2.30(2.29、2.31均正确)(4)94(93、95均正确)(4)Rx的阻值为1.60欧姆，由R＝ρlS可知，l＝RSρ＝1.60×1.0×10－61.7×10－8m≈94m。要点整合热点聚焦仪器选择的基本思路(1)优先考虑安全因素：各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)(2)考虑读数误差因素：一般要求各电表的实际读数不小于其量程的13，以减小读数误差。要点整合热点聚焦(3)仪器选择的一般步骤：①首先选择唯一性的器材；②粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；③估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。要点整合热点聚焦【变式训练】2．(2014·江苏卷，10)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图12所示的部件________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm。图12要点整合热点聚焦图13要点整合热点聚焦(2)图13所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。要点整合热点聚焦解析(1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。螺旋测微器读数＝0＋41.0×0.01mm＝0.410mm。(2)7、9之间发生断路，则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中，此时改变阻值较小的滑动变阻器阻值时，对电压表和电流表的示数影响很小，符合题述现象，同时满足两表读数。(3)因为Rx＝58.7ΩRV·RA＝30Ω，所以应选用电流表内接法。为了减小偶然误差可测量多组电流和电压值，计算电阻的平均值。或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值。要点整合热点聚焦答案(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)要点整合热点聚焦热点三拓展创新实验电阻测量的五种方法1．伏安法特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量)2．安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用。要点整合热点聚焦图14(1)如图14甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝I1R1I2。(2)如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2≫UA1时，串联一定值电阻R0后，同样可测得的电阻R2＝I1（R1＋R0）I2。要点整合热点聚焦3．伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用。(1)如图15甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝U2U1R1。(2)如图乙所示，两电表的满偏电流IV1≪IV2时，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝U2U1R1＋U1R0。图15要点整合热点聚焦4．半偏法测电流表内阻电路图如图16所示步骤：(1)断开S2，闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；(2)保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为I02；(3)由上可得RA＝R。图16要点整合热点聚焦5．等效替代法如图17所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值。图17要点整合热点聚焦【例3】[2014·四川卷，8(2)]图18是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻(10Ω)，R1是电阻箱(0～99.9Ω)，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10图18V，内阻很小)。在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下：(1)连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；(2)闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数为I1＝0.15A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；要点整合热点聚焦(3)重复步骤(2)，再测量6组R1和I2值；(4)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。根据实验回答以下问题：①现有四只供选用的电流表：A．电流表(0～3mA，内阻为2.0Ω)B．电流表(0～3mA，内阻未知)C．电流表(0～0.3A，内阻为5.0Ω)D．电流表(0～0.3A，内阻未知)A1应选用________，A2应选用__