《金版新学案》安徽省2012高三物理一轮 第7章 恒定电流 第三讲精品课件

第三讲实验八：测定金属的电阻率1．掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法．2．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．3．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．1．欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由R＝ρlS，所以金属丝的电阻率ρ＝πd24lR.2．伏安法测电阻(1)电流表、电压表的应用电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝U测I测＝Rx＋RARx测量值大于真实值R测＝U测I测＝RVRx＋RVRx＜Rx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx口诀大内偏大(大电阻用电流表内接法测量，测量值偏大)小外偏小(小电阻用电流表外接法测量，测量值偏小)(2)伏安法测电阻的电路选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．②临界值计算法：RxRVRA时，用电流表外接法．RxRVRA时，用电流表内接法．③实验试探法：按右图所示接好电路，让电压表接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线若干．一、实验步骤1．用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同的位置各测一次直径，求出其平均值d.2．按右图所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路．3．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.4．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，填入记录表格内．断开开关S.二、整理器材、数据处理5．拆除电路，整理好实验器材．6．在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用Rx＝UI分别算出各次的数值，再取平均值．(2)用U－I图线的斜率求出．7．计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝RxSl＝πd2U4lI.1．为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量；2．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．1．测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差．2．由于采用电流表外接法，电压表的分流，造成电阻测量值偏小(若误用内接法，则电流表分压影响更大)．3．通电电流太大，或时间太长，致使电阻丝发热．电阻率随之变化．实验原理及电路选择问题用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ.给定电压表(内阻约为50kΩ)、电流表(内阻约为40Ω)、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻(约为250Ω)及导线若干．(1)画出测量R的电路图．(2)如右图所示中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：_________________.求出的电阻值R＝____________.(保留三位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如甲、乙图所示．由图可知其长度为____________，直径为____________．(4)由以上数据可求出ρ＝________.(保留三位有效数字)解析：(1)RV≈50kΩ，RA≈40Ω，待测电阻R≈250Ω，满足RVR≫RRA，即可忽略电压表的分流影响，将电流表采用外接法．因滑动变阻器规格未知，在满足实验条件前提下，可采用限流或分压式接法．测量R的电路图如下图甲、乙所示．(4)据R＝ρlS，l＝0.800cm＝8×10－3m直径d＝0.194cm＝1.94×10－3m则S＝π4d2代入ρ＝πd2R4L得ρ＝8.46×10－2Ω·m.答案：(1)电路图见解析图(2)①作U－I直线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧．②求该直线斜率k，则R＝k.229Ω(221～237Ω均为正确)(3)0.800cm0.194cm(4)8.46×10－2Ω·m完善实验步骤及实物连线某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等．(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲．(2)实验的主要步骤如下：①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；③断开开关，________合上开关，重复②的操作．(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙的关系图线，其斜率为________A－1·m－1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了____________的电阻之和．(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如右图所示．金属丝的直径是________．上图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是__________．其数值和单位为________(保留三位有效数字)．解析：求斜率用两点法，即在图线上取两个点求解．设外电路电阻箱和电流表的总电阻为R，由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋ρlS，变形得到：1I＝RE＋ρESL，由此可知图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了金属丝电阻为零时的全电路(即电阻箱和电流表)电阻之和，图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是电阻率，代入数据计算即可．答案：(1)如图(2)改变金属丝上金属夹的位置(3)10.5～10.6金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)(4)0.198～0.202mm金属丝的电阻率9.69×10－7～1.02×10－6Ω·m拓展创新实验(2010·新课标全国卷)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图1虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图1所示，图中的电压表内阻很大．RL的测量结果如表1所示．图1表1问题：(1)根据图1所示的电路，在图2所示的实物图上连线．温度t(℃)30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值(Ω)54.351.548.344.741.437.934.7图2(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作RL－t关系图线．(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示．电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻RL的阻值为__________；热敏电阻所处环境的温度约为________．解析：(3)读出电压U＝5.00V，I＝115mA.RL＝UI＝43.5Ω，再由RL－t关系曲线找出RL＝43.5Ω对应的温度t＝64.0℃左右，也可由表1中数据来求出，具体方法是：由图象我们可以看出RL随温度均匀变化，当RL＝43.5Ω时温度t＝60℃＋1044.7－41.4×(44.7－43.5)℃＝64.0℃.答案：(1)连线如图所示(2)RL－t关系曲线如图所示(3)115mA5.00V43.5Ω64.0℃(62～66℃)练规范、练技能、练速度