物理必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量完整版课件ppt

第十一章电路及其应用

3.实验:导体电阻率的测量

课后篇巩固提升

基础巩固

1.(2020陕西渭南高二上学期期末)现有一合金制成的圆柱体,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甲和图乙所示,由图甲读得圆柱体的直径为　　　　 mm,由图乙读得圆柱体的长度为　　　　 cm。 

解析由题图所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为2.5 mm,游标尺示数为21.0×0.01 mm=0.210 mm,螺旋测微器示数为2.5 mm+0.210 mm=2.710 mm;由题图乙所示可知,游标卡尺主尺示数为3.9 cm=39 mm,游标尺示数为15×0.05 mm=0.75 mm,游标卡尺示数为39 mm+0.75 mm=39.75 mm=3.975 cm。

答案(1)2.710　(2)3.975

2.(2020安徽合肥高二上学期期末检测)(1)用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图甲所示,此示数为　　　　　 mm。 

(2)一游标卡尺的主尺最小分度为1 mm,游标上有10个小等分间隔,现用此卡尺来测量工件的直径,如图乙所示。该工件的直径为　　　　　 mm。 

解析(1)螺旋测微器的固定刻度读数为8 mm,可动刻度读数为0.01×11.7 mm=0.117 mm。

所以最终读数为:8 mm+0.117 mm=8.117 mm,由于需要估读因此在范围8.116~8.118内均正确。

(2)游标卡尺的固定刻度读数为29 mm,游标读数为0.1×8=0.8 mm,所以最终读数为:29 mm+0.8 mm=29.8 mm。

答案(1)8.117(8.116~8.118均可)　(2)29.8

3.(2020湖南张家界高二上学期期末考试)某兴趣小组通过实验测量澧水河水的电阻率,现备有一根均匀长的玻璃管(两端各有一个圆形电极,可装入样品水,接触电阻不计),电压表(量程12 V、内阻约为1 000 Ω),电流表(量程100 μA、内阻约为5 Ω),滑动变阻器(10 Ω、1 A),电池组(电动势为12 V,内阻不计),开关,导线,游标卡尺,螺旋测微器,待测样品水(电阻约为200 kΩ)。

请回答下列问题:

(1)如下图所示,用游标卡尺测量样品水的长度L=　　　　 mm,螺旋测微器测出直径d=　　　　 mm。 

(2)为了精确测量,测量电路图应选　　　　。 

解析(1)用游标卡尺测量样品水的长度L=70 mm+0.05 mm×12=70.60 mm;螺旋测微器测出直径d=6.5 mm+0.01 mm×8.0 mm=6.580 mm。

(2)比较待测水样的电阻、电压表的内阻和电流表的内阻可知,待测水样的电阻远大于电流表的内阻,则应该采用电流表内接;滑动变阻器用分压电路,则电路图D正确。

答案(1)70.60　6.580　(2)D

4.(2020陕西咸阳高二上学期期末教学质量检测)某同学需测量一个圆柱体工件的电阻率,该同学先用螺旋测微器测量圆柱体的直径,游标卡尺测量该圆柱体的长度。

(1)螺旋测微器和游标卡尺的示数如上图,则直径为D=　　　　 mm,圆柱体的长度为L=　　　　 mm; 

(2)为了测量出该金属的电阻,该同学设计了如图甲所示的电路,请按设计的电路完成实物图乙的连线;

(3)如图丙所示,实验中当把电压表的右端分别接于a点和b点,发现电流表的示数有明显的变化。若实验时把电压表的右端接于a点,这时测得的电阻值比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”); 

(4)实验测得工件两端的电压为U,通过的电流为I,写出该工件材料电阻率的表达式ρ=　　　　(用已测量的物理量相应的字母表达)。 

解析(1)螺旋测微器示数为1.5 mm+11.0×0.01 mm=1.610 mm

游标卡尺示数为38 mm+7×0.05 mm=38.35 mm

(2)根据图示电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:

(3)若实验时把电压表的右端接于a点,电压表测量值等于真实值,而电流表测量值大于真实值,因此依据R=,此时测量值偏小。

(4)电阻:R=

由电阻定律可知:R=ρ=ρ

则电阻率为:ρ=

答案(1)1.610　38.35

(2)

(3)小　(4)

能力提升

1.在“金属电阻率的测量”的实验中,提供的电源是一节内阻可不计的干电池,待测金属丝的直径小于1 mm,长度约为80 cm,阻值约为3 Ω,使用的电压表有0~3 V(内阻约为3 kΩ)和0~15 V(内阻约为15 kΩ)两个量程,电流表有0~0.6 A(内阻约为0.1 Ω)和0~3 A(内阻约为0.02 Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有:A.0~10 Ω;B.0~100 Ω;C.0~1 500 Ω三种,可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种。用螺旋测微器测金属丝的直径如图丙所示,则:

(1)螺旋测微器的示数是　　　　 mm。 

(2)为减小测量电阻的误差,应选用　　　　图所示的电路。 

(3)为了便于调节,应选用编号为　　　　的滑动变阻器。 

(4)电压表的量程应选用　　　　 V。 

(5)电流表的量程应选用　　　　 A。 

解析(1)螺旋测微器的读数为0.5 mm+30.6×0.01 mm=0.806 mm;

(2)根据电源电动势为1.5 V可知,电压表应选0~3 V的量程;根据I=可求出通过待测电阻的最大电流为Imax==0.5 A,所以电流表应选0~0.6 A的量程;由于待测电阻满足,可知电流表应用外接法,所以应选图乙所示的电路;

(3)为使实验时调节方便,滑动变阻器应选A;

(4)根据(2)的分析可知,电压表应选0~3 V的量程;

(5)根据(2)的分析可知,电流表应选0~0.6 A的量程。

答案(1)0.806(0.804~0.808均正确)　(2)乙　(3)A

(4)0~3　(5)0~0.6

2.(2020广东汕头高二上学期检测)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:

(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次,求出其平均值l。其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为　　　　 cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为　　　　 mm。 

(2)采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值　　　　(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式ρ=　　　　　　计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。 

(3)请你根据电路图在实物图中进行实物连线。(电流表选0.6 A量程,电压表选3 V量程)

解析(1)由题图刻度尺可知,其分度值为1 mm,示数为24.12~24.16 cm;由图示螺旋测微器可知,其示数为:0.5 mm+1.6×0.01 mm=0.516 mm;

(2)采用安培表外接法,由于电压表的内阻不是无穷大,电压表有分流,从而电流表的测量值大于真实值,由R=可知,电阻的测量值小于真实值;由R=ρ,R=,S=πd2,可得ρ=。

(3)实物连接如下图所示。

答案(1)24.14(24.12~24.16均可)　0.516(0.515~0.518均可)　(2)偏小　　(3)

3.(2020山西运城高二上学期期末)在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍,内三角形为中空。

(1)为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图乙所示,则读数应记为　　　　　 Ω。 

(2)现利用实验室的下列器材,精确测量它的电阻R,以便进一步测出该材料的电阻率ρ:

A.电源E(电动势为3 V,内阻约为1 Ω)

B.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻r1约为1 Ω)

C.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻r2=5 Ω)

D.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R0

E.开关S,导线若干

①请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。

②先将R0调至最大,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下各电表读数,再改变R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据,用测量的量和已知量来计算R时,若A1的示数为I1,A2的示数为I2,则该金属导体的电阻R=　　　　　　。 

③该同学用直尺测量导体的长度为L,用螺旋测微器测量了外三角形的边长a。测边长a时,螺旋测微器读数如图丁所示,则a=　　　　　 mm。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ=　　　　　。 

解析(1)用表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻,由图乙所示表盘可知,读数为:6×1 Ω=6 Ω。

(2)①给出的器材中只有电流表,没有电压表,但其中一个电流表给出了其内阻,可将此电流表当电压表使用,利用伏安法测电阻,测量电路如图所示。

②由欧姆定律可知:I2r2=(I1-I2)R

解得R=

③螺旋测微器读数a=5.5 mm+0.01 mm×16.5=5.665 mm;

由几何关系可得导体的截面积为

S=a2-2=a2

则根据欧姆定律R=ρ,解得ρ=

答案(1)6　(2)①

　②

③5.665(5.663~5.667)