2020版高考物理一轮复习 第八章 实验八 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）课件 新人教版

实验八测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)高效演练强化提升研透命题点研透命题点命题点一测量仪器、仪表读数1．游标卡尺(1)游标卡尺的读数＝主尺读数＋游标尺读数．(2)游标卡尺的读数方法：“三看”①第一看→精确度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(如图所示)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2．螺旋测微器读数螺旋测微器读数＝固定刻度部分读数(mm)＋可动刻度部分读数×精确度(mm)．3．电压表和电流表(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1V或0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.(3)对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.1．如图所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等份、49mm长50等分，它们的读数依次为_____________mm,_____________mm,_____________mm.17.723.853.18解析：图甲读数：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.图乙读数：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.图丙读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02mm＝0.18mm，最后结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.2．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲所示读数为_________________________________mm，图乙所示读数为_______________________________mm，所测金属板的厚度为_____________________________mm.0.010(0.009或0.011也对)6.870(6.869或6.871也对)6.860(6.858～6.862)解析：依据螺旋测微器读数的基本原理，0.5毫米以上的值在主尺上读出，而在螺旋尺上要估读到千分之一毫米，则甲图读数为0.010mm，图乙读数为6.879mm，故金属板的厚度d＝6.870mm－0.010mm＝6.860mm.3．(1)图甲使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_____________A，图中表针示数是_____________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_____________A，图中表针示数为_____________A.(2)图乙使用较小量程时，每小格表示_____________V，图中表针的示数为_____________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_____________V，图中表针示数为_____________V.0.020.440.12.200.11.700.58.5解析：(1)使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A.(2)电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，表针示数为8.5V.命题点二教材原型实验在测定金属电阻率的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为30Ω.现通过以下实验测量该电阻丝的电阻率．(1)用螺旋测微器测出电阻丝的直径为d.(2)实验中能提供的有开关、若干导线及下列器材：电压表V1(量程为0～3V，内阻约为3kΩ)电压表V2(量程为0～15V，内阻约为15kΩ)电流表A1(量程为0～100mA，内阻约为5Ω)电流表A2(量程为0～0.6A，内阻约为0.1Ω)滑动变阻器R1(0～5Ω)滑动变阻器R2(0～1kΩ)电源(电动势为4.5V，内阻不计)为了便于调节电路并能较准确地测出电阻丝的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________．A1R1(3)如图甲所示，将电阻丝拉直后，将其两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头，触头的另一端为接线柱c，当用手按下触头时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出．实验中改变触头与电阻丝接触的位置并移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数I保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压表的示数U.请在图甲中完成实验电路的连接，部分已连好的线不能改动．(要求：能改变接入电路中的电阻丝的长度和能进行多次测量)【答案】(3)实验电路图见解析图(4)利用测量数据画出U­L图线，如图乙所示，其中(L0，U0)是U­L图线上的一个点的坐标．根据U­L图线，用电阻丝的直径d、电流I和坐标(L0，U0)计算出电阻丝的电阻率ρ＝________.πd2U04IL0【解析】(2)由于电源电动势为4.5V，所以电压表应选V1.采用分压式接法，滑动变阻器选R1.通过调节滑动变阻器能使电阻丝所在支路的电流从零开始变化，电压在0～3V范围内变化，由于电表的最佳使用范围为量程的13到23之间，电流表A2的最佳使用范围为0.2～0.4A，此时金属丝接入电路的阻值范围为2.5～10Ω；电流表A1的最佳使用范围约为33～67mA，此时金属丝接入电路的阻值范围为15～30Ω，故依题意要求电流表应选A1.(3)由Rx满足R2xRARV，可知电流表应采用外接法，又滑动变阻器应采用分压式接法，故电路图如图所示．(4)根据欧姆定律应有Rx＝UI，根据电阻公式应有Rx＝ρLS＝ρLπd22，联立得U＝4ρILπd2，故U­L图线的斜率k＝U0L0＝4ρIπd2，解得ρ＝πd2U04IL0.1实验仪器的选择：根据电源电动势大小选择合适量程的电压表，根据通过待测电阻的最大电流选择合适量程的电流表，根据电路中需要的最大电阻来选择滑动变阻器.2控制电路的选择：当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开始调节时，应采用分压式接法；当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻接近时，可选用限流式接法.命题点三电阻测量的常用方法方法1伏安法及其变式(2018·天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1V，内阻约10kΩ)B．电压表(量程0～10V，内阻约100kΩ)C．电流表(量程0～1mA，内阻约30Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.05Ω)E．电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计)F．电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图．(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是____________________________________________________________．BCF【答案】(2)如图所示大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)【解析】(1)由于Rx的阻值约为10kΩ，电压表内阻应远大于10kΩ，故电压表应选B；电路电流最大值约为1mA，故电流表应选C；电源应选F.(2)因RxRARV，属于大电阻，故电流表采用内接法，而滑动变阻器R0的阻值小于Rx，则滑动变阻器R0采用分压式接法，如答案图所示．(3)由于电压表的读数为电阻Rx和电流表内阻的分压和，而电流表的读数是流过Rx的实际电流，故待测电阻测量值会大于其真实值．(2019·山西太原一模)某同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表(量程为3V，内阻几千欧)和微安表(量程为300μA，内阻约一千欧)的内阻．(1)按实验原理将图乙中的实物连接成实验电路．答案：如图所示(2)实验中，该同学进行了如下操作，完成下列问题：①闭合K1，用伏安法测微安表内阻．为了测量更加准确，定值电阻R0应该选择的是_____________；A．10ΩB．100ΩC．1kΩD．7.8kΩ②闭合K前，为保护电路不受损坏，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于_____________端(选填“左”或“右”)；D左③闭合K1后，调整滑动变阻器R，让电压表和微安表的示数尽可能的大．测得电压表的示数为U1，微安表的示数为I1，定值电阻的值为R0，则微安表的内阻为；④断开K1，调节滑动变阻器和电阻箱，当电阻箱的读数为R1时，电压表的示数为U2，微安表的示数为I2，则电压表的内阻为.U1I1－R0U2I1R1I2U1－I1U2解析：(1)根据电路图连接实物图．(2)①电压表两端电压与R0和微安表的总电压相等，结合欧姆定律分析可知应选D.②闭合K前，为保护电路元件不受损坏，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于左端．③闭合K1，电阻R1被短路，所以电压表测得R0和微安表的总电压，则有U1＝I(R0＋RμA)，可得微安表的阻值RμA＝U1I1－R0.④由U2RV＝I2R0＋RμA－U2R1可得电压表内阻RV＝U2I1R1I2U1－I1U2.内、外接电路的选择方法(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，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．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．(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：按下图所示接好电路，让连接电压表的导线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．方法2半偏法测电阻电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表：量程3V，内阻约为3000Ω；电阻箱R0：最大阻值为99999.9Ω；滑动变阻器R1：最大阻值100Ω，额定电流2A；电源E：电动势6V，内阻不计；开关两个，导线若干．(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_______________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“”“＝”或“”)，主要理由是____________________________________________________________．【答案】见解析【解析】(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法．实验电路如图所示．(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻．(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV′RV(其他合理说法同样给分)．方法3电桥法测电阻电路图原理如图所示，实验中调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相