2022-2023年高考物理一轮复习 第8章恒定电流实验8测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 第8章恒定电流实验8测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器课件，共40页。PPT课件主要包含了实验解读·核心突破，分类研析·拓展提升等内容，欢迎下载使用。
●注意事项1.螺旋测微器的使用(1)测量前须校对零点.(2)测量时,当测微螺杆将要接触被测物体时,要改用微调旋钮.(3)螺旋测微器应估读一位,即以mm作单位,应读到小数点后面第三位.(4)方法:固定刻度数mm+可动刻度数(估读一位)×0.01 mm.
2.游标卡尺及读数(1)看清精确度:10分度、20分度、50分度的精度分别为0.1,0.05,0.02.(2)主尺上标识的1,2,3等数字单位是厘米,最小刻度是1 mm.(3)读数方法(mm):主尺刻度数(mm)+游标尺与主尺刻度的对齐数×精度.例如读数为(50+4×0.05) mm=50.20 mm.
3.电流表和电压表的读数若刻度盘上每一小格为1,0.1,0.01,…时,需估读到最小刻度值的下一位.其他如每一小格为2,0.2,0.02,…或5,0.5,0.05,…时,只需估读到最小刻度值的位数.
类型一 常规实验[例1] 小张同学打算测量由某种合金材料制成的金属丝的电阻率ρ,待测金属丝的横截面为圆形.实验器材有:毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(内阻约几千欧)、电流表(内阻约几欧)、滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝(电阻约为几欧)及导线若干.(1)用毫米刻度尺测量待测金属丝的长度,用螺旋测微器测量其直径,结果分别如图1和图2所示,可得其长度L=　　　　cm,直径D=　　　　mm. 
(2)该同学要用图象法求出待测金属丝的阻值,要求电压从0开始变化.请将图3所示实物电路图中所缺导线补全.(3)图4是根据实验中测得的6组电流I、电压U的值描绘的点,由图可求出电阻值R=　　　　Ω(保留3位有效数字). (4)请写出待测金属丝的电阻率ρ的表达式ρ=　　　(用测得的物理量符号和已知常数表示). 
解析:(1)待测金属丝长度测量值为59.40 cm;螺旋测微器的读数为0+43.8×0.01 mm=0.438 mm,即待测金属丝直径为0.438 mm.(2)要求电压从0开始变化,故滑动变阻器采用分压接法;待测金属丝电阻较小,电流表采用外接法.实物电路图连接如图(甲)所示.
[例2] (1)游标卡尺的读数为　　　　cm,螺旋测微器的读数为　　　　mm. 
题组训练1.用伏安法测定铁铬铝合金电阻率的实验中,实验器材如下:长度为1 m直径不同的四根铁铬铝合金丝(直径:D1=0.4 mm、D2=0.5 mm、D3=0.7 mm、D4=0.9 mm),电压表(量程0～3 V、内阻约为3 kΩ),电流表(量程0～0.6 A、内阻约为0.05 Ω),两个不同规格的滑动变阻器(R1:最大阻值20 Ω,额定电流2 A;R2:最大阻值1 000 Ω,额定电流0.5 A),干电池两节,开关一个,导线若干.小明采用如图(甲)所示的电路图对四根合金丝分别进行了四次实验,每次实验时滑动变阻器的触头始终处于同一位置(不计合金丝改变引起的电压变化),记录电表数据如下:1.67 V,1.45 V,1.10 V,0.83 V,0.37 A,0.21 A,0.15 A.
(1)还有一个电流表读数如图(乙)所示,则电流为　　　A. (2)实验中滑动变阻器应选择　　　　　(选填“R1”或“R2”).　 (3)ab端接铁铬铝合金丝的直径越大,电流表读数应　　　　(选填“越大”或“越小”). (4)根据上述数据,求得铁铬铝合金的电阻率约为　　　Ω·m.(结果保留两位有效数字) 
答案:(1)0.30　(2)R1　(3)越大　(4)1.4×10-6
2.长郡中学新进了一批电阻丝,每卷长度L=100 m,阻值约为150 Ω,高三物理兴趣小组想尽量准确测岀其电阻率,且实验中要求通过电阻丝的电流从0开始逐渐增大.先用螺旋测微器测岀电阻丝的直径如图所示,然后在实验室找来了下列器材,请协助完成.待测电阻丝1卷电源E(电动势4.5 V,内阻r≈0.5 Ω)电流表A1(量程10 mA,内阻RA1=50 Ω)电流表A2(量程30 mA,内阻RA2≈30 Ω)滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值为50 Ω)定值电阻R3=100 Ω定值电阻R4=400 Ω开关一个、导线若干(1)螺旋测微器测出电阻丝的直径d=　　　　　cm. (2)滑动变阻器应选用　　　　　,定值电阻应选用　　　　　.　 (3)请用笔画线代替导线,将已连接了三根导线的实物图补充成实验线路图.(4)连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器,并记录下多组电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2,以I1为横坐标,I2为纵坐标,描点作图并测得图象的斜率为k,则电阻丝的电阻率为　　　　　(用题中已给出的字母表示),此法测量出的电阻率较真实值　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无系统误差”). 
解析:(1)螺旋测微器的读数由固定刻度和可动刻度两部分组成,直径d=3.0 mm+46.5×0.01 mm=3.465 mm=0.346 5 cm.(2)由于要求通过电阻丝电流从0开始逐渐增大,因此滑动变阻器采用分压接法,则滑动变阻器尽量选择阻值较小的,所以选择R1;由于无电压表,需要用电流表A1串联一个分压电阻改装为量程为4.5 V的电压表使用,所以定值电阻选R4.(3)滑动变阻器选用分压接法,即电流表外接法,实物连线如图所示.
类型二 创新实验[例3] 现测定长金属丝的电阻率.(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是　　　　mm. 
(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻.这段金属丝的电阻Rx约为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号.电源E　　　　(电动势10 V,内阻约为10 Ω)电流表A1(量程0～250 mA,内阻R1=5 Ω)电流表A2(量程0～300 mA,内阻约为5 Ω)滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流2 A)开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=　　　　.从设计原理看,其测量值与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”). 解析:(1)d=20.0×0.01 mm=0.200 mm.(2)本题中测量金属丝的电阻,无电压表,故用已知内阻的电流表A1充当电压表,由于电流表A1的额定电压UA1=ImR1=1.25 V,比电源电动势小得多,故电路采用分压式接法,电路图如图所示.
[例4] 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下:(1)螺旋测微器如图1所示.在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动　　　(选填“A”“B”或“C”),直到听到“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏. 
(2)选择电阻丝的　　　　(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径. (3)如图2甲图中Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙图实物电路中的正确位置.
解析:(1)旋转微调旋钮C.(2)电阻丝的粗细不一定均匀,为保证测量结果准确,应在不同位置测直径,然后取平均值作为测量值.(3)滑动变阻器采用分压式接入电路,注意线不能交叉.(4)将所给的5组数据标注在UI图象中,用过原点的直线把它们连在一起,让尽可能多的点在直线上.
答案:(1)C　(2)不同　(3)如图1所示(4)如图2所示　(5)23.5(23.0～24.0都算对)
题组训练1.为测定电流表内电阻Rg,实验中备用的器件有:A.电流表(量程0～100 μA)B.标准电压表(量程0～5 V)C.电阻箱(阻值范围0～999 Ω)D.电阻箱(阻值范围0～99 999 Ω)E.电源(电动势2 V)F.电源(电动势6 V)G.滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω,额定电流1.5 A),还有若干开关和导线.
(1)如果采用如图所示的电路利用半偏法测定电流表G的内电阻并且想得到较高的精确度,那么从以上备用器件中,可变电阻R1应选用　　　　,可变电阻R2应选用　　　　,电源应选用　　　　(用字母代号填写). (2)如果实验时要进行的步骤有:a.合上开关S1;b.合上开关S2;c.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调到最大;d.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;e.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;f.记下R2的阻值.把以上步骤的字母按实验的合理顺序为　. 
(3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600 Ω,则图中电流表的内电阻Rg的测量值为　　　　Ω. (4)如果再给出:H.电源(电动势8 V);I.电源(电动势12 V),电源应选择　　　　(选填选项前的字母). (5)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件,也可测得电流表内阻Rg,请你分析论证该同学的判断是否可行.　　　 
解析:(1)该实验是半偏电流法测电流表的内阻.要求S2闭合前后加在电流表两端电压几乎不变,则应使R1尽可能大,为此电源选F,R1选D.S2闭合后,调整R2,使电流表半偏时,R2的阻值在几百欧即可,则R2选C.(2)实验前,应将R1的阻值调到最大;合上开关S1;调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;保持R1的阻值不变,合上开关S2;调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;记下R2的阻值.可认为电流表的内阻值就是R2的阻值.因此实验的合理顺序为cadbef.(3)由于f中通过电流表的电流和R2中的电流相等,且两者并联,则电流表的内电阻Rg的测量值等于R2的阻值,即600 Ω.
答案:(1)D　C　F　(2)cadbef　(3)600　(4)H(5)可行
2.某同学在阅读科普资料时发现:输液用的生理盐水电导率为0.8 s/m.他对“电导率”一词产生浓厚的兴趣,经查单位及符号表得知,“s”为电导的单位,它等于电阻单位的倒数,“m”为长度的单位.他又联想到电阻率的单位为“ Ω·m”,经单位对比后他作出一个大胆的假设:电导率一定是电阻率的倒数.为了验证他的假设,他做了如下尝试:取体积为V(m3)的输液用的生理盐水,刚好灌满伸缩性能良好的透明塑料管(两端装有电极),形成一段粗细均匀的封闭盐水柱(长为10.00 cm、横截面积约为1.00 cm2),进行如下实验:
(1)他将盐水柱作为纯电阻R,根据他的假设此段盐水柱的电阻约为　　　Ω. (2)现用以下器材采用伏安法测盐水柱的电阻:A.直流电源E:电动势18 V,内阻很小,额定电流1 A;B.电流表A:量程12 mA,内阻约10 Ω;C.电压表V:量程15 V,内阻约15 kΩ;D.滑动变阻器R0:最大阻值50 Ω;E.开关、导线若干.根据所给的器材,在方框内画出合理的实验电路图(图中已给出盐水柱、电源的符号).
(3)为了较准确地测量电导率,他设计了以下方案:把这段封闭的盐水柱依次均匀拉长(盐水柱的两端始终与电极充分接触),测得盐水柱长度L和对应的电阻R,利用实验数据作出电阻R与长度L2的关系图象如图所示,则盐水的电导率应为　　　　(用该图线的斜率k、体积V表示).若测得电导率约为“0.8”,则说明他的假设是正确的.