高中物理課件第09章電路及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)十一測(cè)量金屬絲的電阻率

高中物理課件實(shí)驗(yàn)十一測(cè)量金屬絲的電阻率第九章電路及其應(yīng)用夯實(shí)必備知識(shí)研透命題要點(diǎn)目錄CONTENTS//////////////提升素養(yǎng)能力///////1.實(shí)驗(yàn)原理(如圖1所示)圖12.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(xiàn)若干，____________，毫米刻度尺。螺旋測(cè)微器3.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1.數(shù)據(jù)處理2.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3.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(xiàn)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(xiàn)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，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。外接(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。(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(xiàn)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(xiàn)的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離直線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。最大命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【例1】

(2021·山東日照市模擬)在“測(cè)量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中， (1)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑d時(shí)，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖2甲所示，則該合金絲直徑的測(cè)量值d＝________mm。丙圖2(2)如果測(cè)出合金絲的電阻為r，直徑為d，長(zhǎng)度為l，則該合金電阻率的表達(dá)式ρ＝__________(用上述字母及通用數(shù)學(xué)符號(hào)表示)。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)因電壓表的量程不合適，而使用了量程為15mA的電流表G和電阻箱改裝而成的電壓表。請(qǐng)按圖乙所示的電路圖在圖丙中完成實(shí)物連線(xiàn)(注意：圖中已經(jīng)有的連線(xiàn)不能改動(dòng)，電流表G量程用15mA)。解析

(1)該合金絲直徑的測(cè)量值d＝0.5mm＋27.3×0.01mm＝0.773mm。(3)按圖乙所示的電路圖在圖丙中完成實(shí)物連線(xiàn)如圖所示。題干命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展【例2】

(2021·福建南平市質(zhì)檢)某科學(xué)探究小組在參加廢水處理廠(chǎng)的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)后，準(zhǔn)備測(cè)定廢水的電阻率。該小組用透明塑料板自制了一個(gè)長(zhǎng)方體容器，在容器左、右內(nèi)側(cè)面緊貼金屬銅薄板(板的厚度和電阻的影響可忽略不計(jì))，銅薄板上端分別帶有接線(xiàn)柱M、N，在容器外側(cè)垂直底面粘一透明刻度尺，其0刻度與容器內(nèi)底面對(duì)齊，如圖3所示。容器內(nèi)底面長(zhǎng)、寬分別為a、b。圖3(1)廢水注滿(mǎn)容器后，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)撥到歐姆擋“×100”擋位，正確使用多用電表，測(cè)得廢水的電阻如圖4所示，則廢水的電阻約為_(kāi)_______Ω。圖4(2)為更精確地測(cè)量所取廢水的電阻率，該小組采用如下實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。A.直流電源E(電動(dòng)勢(shì)E約4.5V，內(nèi)阻r0約0.1Ω)；B.電流表A1(量程0～3mA，內(nèi)阻r1＝100Ω)；C.電流表A2(量程0～5mA，內(nèi)阻r2約40Ω)；D.電阻箱R1(0～999.9Ω)E.滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～50Ω，允許通過(guò)的最大電流2.0A)F.開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干。請(qǐng)從下圖中選出最合理的實(shí)驗(yàn)電路圖______。題干(3)根據(jù)合理的實(shí)驗(yàn)電路圖正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，調(diào)節(jié)電阻箱阻值使R1＝900Ω，該實(shí)驗(yàn)小組完成以下操作步驟：①倒出適量廢水，測(cè)出并記錄廢水深度，然后閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，分別記錄電流表A1的讀數(shù)和電流表A2的讀數(shù)；②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，再倒出適量廢水，測(cè)出并記錄廢水深度，然后閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，使電流表A1的讀數(shù)與步驟①中電流表A1的讀數(shù)相同，記錄電流表A2的讀數(shù)；題干③重復(fù)第②步操作多次，記錄每次測(cè)量中的廢水深度h和電流表A2的讀數(shù)I，并描點(diǎn)作出I－h(huán)圖像如圖5所示。④圖中直線(xiàn)的縱截距為I0，斜率為k，則該容器內(nèi)廢水電阻率的表達(dá)式為ρ＝________。(用題中所給物理量的符號(hào)I0、k、a、b、r1、R1表示)圖5解析

(1)由圖可知?dú)W姆表讀數(shù)為Rx＝16.0×100Ω＝1600Ω。題干題干【例3】

(2021·廣東大聯(lián)考)在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行如下一些操作。 (1)用累積法測(cè)電阻絲的直徑，用來(lái)被繞的管選用哪種較好______； A.橫截面圓形直徑大約5mm的硬質(zhì)等大直水筆芯桿 B.橫截面圓形直徑大約2cm的硬質(zhì)等大直塑料水管 C.橫截面正方形或三角形邊長(zhǎng)約1cm的等大直鐵管 (2)繞制過(guò)程中覺(jué)得緊密程度不好，又用游標(biāo)卡尺直接測(cè)量該金屬絲的直徑，如圖6所示，讀數(shù)為_(kāi)_______mm；圖6(3)已知電阻絲的電阻Rx約為10Ω，現(xiàn)備有下列器材供測(cè)電阻時(shí)使用：量程0.2A，內(nèi)阻約0.5Ω的電流表量程3V，內(nèi)阻約6kΩ的電壓表阻值0～5Ω、額定電流2A的滑動(dòng)變阻器干電池兩節(jié)開(kāi)關(guān)一個(gè)導(dǎo)線(xiàn)若干根據(jù)給出的器材應(yīng)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路(要求多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，結(jié)果盡可能精確)______；選填A(yù)、B、C、D)(4)用小燈泡替換電阻絲，選用其中的一個(gè)電路測(cè)量描繪出如圖7所示的小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，根據(jù)圖線(xiàn)判斷，將幾只相同的小燈泡并聯(lián)后直接與電動(dòng)勢(shì)為3.0V、內(nèi)阻為1.0Ω的電源組成閉合電路，要保證電源的效率不低于50%，則并聯(lián)的小燈泡不能超過(guò)______只。圖7題干解析

(1)筆芯桿直徑太小，很難繞線(xiàn)，方形或三角形管繞線(xiàn)時(shí)轉(zhuǎn)角處容易使繞線(xiàn)彎折變形造成纏繞不緊密，故選B。(2)由題圖所示游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)尺是20分度的，游標(biāo)尺的精度是0.05mm，其讀數(shù)為0mm＋10×0.05mm＝0.50mm。(3)由題意可知，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻絲電阻，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用外接法；由于待測(cè)電阻絲阻值大于滑動(dòng)變阻器最大阻值，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，故選圖A所示實(shí)物電路圖。題干由題圖所示圖像可知，燈泡兩端電壓U＝1.5V時(shí)流過(guò)燈泡的電流IL＝0.45A，nIL≤I，則n≤3.3，則不能超過(guò)3只燈泡。答案(1)B

(2)0.50

(3)A

(4)3題干1.(2021·安徽宣城市調(diào)研)某同學(xué)要測(cè)量一較長(zhǎng)金屬絲的電阻率，他的實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖82.(2021·廣東四校聯(lián)考)物理興趣小組的同學(xué)拿到一根陶瓷管，其表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜，(電阻膜均勻布滿(mǎn)圓柱體的外側(cè)面)，管的兩端有導(dǎo)電箍M、N，如圖9甲。該電阻的長(zhǎng)度看作等于陶瓷管的長(zhǎng)度，已知所用電阻膜材料的電阻率為ρ。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量該陶瓷管上電阻膜的厚度d，使用的器材有：毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、電壓表(量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ)、電流表(量程0.6mA，內(nèi)阻約為1Ω)、電池組(電動(dòng)勢(shì)為3V)、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)。請(qǐng)幫助他們解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的以下問(wèn)題： (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量陶瓷管的外徑D，示數(shù)如圖乙，則D＝________mm。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，在方框中?huà)出合適的實(shí)驗(yàn)電路圖(陶瓷管的電阻Rx≈5kΩ，滑動(dòng)變阻器的總阻值為50Ω)。(3)除了測(cè)量出陶瓷管的外徑D和長(zhǎng)度L外，還需要直接測(cè)量的物理量及其符號(hào)為：______________、______________。(4)用(3