201X年高考物理一輪復習第八章恒定電流實驗八電阻的測量測定金屬絲的電阻率同時練習使用螺旋測微器學案

1、實驗八 電阻的測量 測定金屬絲的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）回歸教材 拿握基本原理和基本方法過好雙基關一、螺旋測微器的使用1構(gòu)造：如圖1所示，拆為網(wǎng)定刻度，£為可動刻度.2 原理：測微螺桿F與同定刻度乃之間的箱密螺紋的螺距為0.5mm,即決鈕Q每旌轉(zhuǎn)一周， F前進或后退05mm,而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退 0.01mm,即螺淀測微器的精確度為他mm逮數(shù)時估諛到毫米的千分位上，因此，螺淀測微 器又叫千分尺.3樓數(shù)：測量定刻度數(shù)（mtn）（注意半毫米刻度線是否憲出）+可動刻度數(shù)（估諛一 位）X0.01 （mm）.如圖2所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,半

2、亳米刻度線耒專出，而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的樓數(shù)為:2.0mm +15.0 X 0.01 mm = 2.150mm.二、游標卡尺1. 構(gòu)造：主尺、游標尺（主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪）、游標卡尺上還有一個深 度尺.（如圖3所示）圖32. 用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.3. 原理：利用主尺的*小分度與游標尺的晟小分度的差值制成.不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同祥多的小等分刻度 少1 mm.t見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其規(guī)格見下 裘：刻度格數(shù)（分度）刻度總長度每小格與1mm的差值精確度（可精確到）1

3、09mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4瀆數(shù)：若用裘示從主尺上讀出的整亳米數(shù)，K表示從游標尺上樓出與主尺上某一刻度線 對齊的潞標的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為（x+ KX精確度）mm.三、常用電表的讀數(shù)對于電壓裘和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻農(nóng)時電表允許通 過的晟大電壓或電流，然后根據(jù)裘競總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位晝迸行樓數(shù) 即可.（1）03V的電壓表和03A的電流裘的讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0JV和 0JA,香清楚指針的實際位雖，逮到小數(shù)點后面兩位.（2）對于015V量程的電壓表，精確度

4、曼gV,在逮數(shù)時只雯求鐵到小數(shù)點后而一位，即逮 到 0.1V.對于00.6A量程的電流表，精確度畏0.02A,在逮數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后而兩位，這 時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.n基本實驗要求1.實驗原理(如圖4所示)根據(jù)電阻定律公式知道只曼測出金厲絲的塑和它的直徑N計算出橫截而積S,并用伏安 法測出電阻心，即可計算出金屬絲的電阻率.甲圖42實驗器材被測金晨絲，直流電源(4V),電流裘(00.6A),電壓喪(03V)，滑動更阻器(05()Q),開關， 導線若干，螺旋測微器,亳米刻度尺.3實驗步驟用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位宜各測一次克徑，求出其平均值d連接好用

5、伏安法測電阻的實臉電路.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均債/(4) 把滑動炎阻#的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置(5) 閉合開關，改芟滑動芟阻翳滑片的位雖，逮出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)/和U 的值，填入記錄表格內(nèi).將測得的盡、人d值，代入公式R=( S=-中，計算出金厲絲的電沮率.Q規(guī)律方法總結(jié)1伏安法測電阻的電路選擇阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流裘內(nèi)阻進行比較，若幾較小，宜采 用電流表外接法；若幾較大，宜采用電流表內(nèi)接法.臨界值計算法陽寸阪時,用電流表世接法；幾7兀時，用電流喪宜接法.實驗試探法：按圖5接好電路，讓電壓

6、表的一根接線柱P先后與弘b處接觸一下，如杲 電壓表的示數(shù)有較大的更化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表處接法；如果電流 裘的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流裘也接法III！圖52. 注意事項先測宜徑，再連電路：為了方便，測量直徑應在金屬絲連入電路之前測量.電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流裘外接法電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導致電阻率在實 驗過程中萸大.3. 謀差分析若為內(nèi)接法，電流表分壓.若為外接法，電壓表分流.(3) 長度和直徑的測量.抓住題眼重審題總結(jié)解題技巧方法研透命題點命題點一教材原型實驗 【例1】某同

7、學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率O步驟如下：用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖6甲，由圖可知其長度為厶=mm；1111=r-厶)2()1 11 1 1w三15乙用摞旋測微器測量其直徑如圖乙，由圖可知其直徑D=mm；用多用電表的電阻"X10"擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻幾 表盤的示數(shù)如圖7,則該電阻的阻值約為Q.圖7（4）該同學想用伏安法更精確地測量其電阻人，現(xiàn)有的器材71其代號和規(guī)格如下：待測圓柱體電阻人電流 A,（量程04mA,內(nèi)阻約50Q）電流表人2（量程03（）mA,內(nèi)阻約300）電壓 V,（ t程0 3V,內(nèi)阻約lOkQ）電壓 V2（t程0 15V

8、,內(nèi)阻約25kQ）直流電源啟電動勢4V,內(nèi)限不計）滑動變阻器人（阻值范圍0 150,允許通過的最大電流2.0A）滑動更阻器心（阻值范圍02M2,允許通過的最大電流0.5A）開關S、導線若干為使實驗誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，慕同學誅計了如圖8所示的電路，請指出3處不妥之處： ； ； 咎案（1）50.15 （2）4.700120 （4）電流裘應選A,電流表應采用外接法滑動交 阻器應采用分壓式接法解析 游標卡尺的固定刻度瀆數(shù)為50mm,游標尺上第3個刻度游標逮數(shù)為0.05X 3mm =0.15mm,所以最終讀敎為：50mm+0.15mm=50.15mm；(2)螺旋測微器的同定刻度逮數(shù)為4.

9、5mm,可動刻廈讀數(shù)為001 X20()mm = 0200m叫 所以呆 終樓數(shù)為:4. 5mm + 0.200mm4.700mm.該電阻的阻值約為12.0X100=1200.E 4(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的呆大電流為X 1000mA33mA,所以電流表應逸屯；由于要求“測得多組數(shù)據(jù)”，所以萸阻器應用分壓式接法，應選擇阻值小的A- R變阻器幾；由于x>7T，所以電流表應用外接法.O題組階梯突破1.實驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度該 同學首先測得導線橫截面枳為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.7X10iQm,再利用圖9甲所 示電路測出銅

10、導線的電阻幾，從而確定導線的實際長度.可供便用的慕材有：電流表：量程0.6A,內(nèi)阻約0.2Q;電壓表：量程3V,內(nèi)阻約9kQ;滑動變阻器人：晟大阻值5Q;滑動變阻器«：晟大阻值20Q;定值電阻：幾=3Q;電源：電動勢6V,內(nèi)阻可不計；開關、導線若干.回各下列問題:實驗中滑動交阻霽應選(填“艮”或“心”)，閉合開關S前應將滑片移至轍填或“b”).(2)在實物圖10中，巳正確連接了部分導線，謫根據(jù)圖9甲電路完成剩余部分的連接.圖10調(diào)節(jié)滑動更阻翳，當電流表的讀數(shù)為0.50A時，電壓表示數(shù)如圖9乙所示，謗數(shù)為V.（4）導線實際長度為m（保留兩位有效數(shù)宇）.咎案人2 “如圖所示2.30（2.

11、29-2.31 均正確）（4）94（93-95 均正確）解析（1）閔控制電路愛限流式接法，而測量電路總電阻在3Q以上，為便測量電路有較大的 調(diào)節(jié)范圍，滑動芟阻翳應選用總阻價較大的心為了保證開關閉合時電路的安全，應便滑動 變阻器接入電路中的阻價*大，即開關閉合前滑片應晝于玄端.實物圖連線如圖所示由于電壓表量程為03V,分度值為0.1V,故諛數(shù)為2.30V.U1RS（4）測量電路的總阻值 幾+幾=了 = 4600,貝i|幾=1.600,由R=斥可知，/= =16OX 1.0X10-61.7X10-K精選2在“測定金晨的電阻率”實驗中，所用測量儀器均巳狡準.待測金屬絲接入電路部分的 長廈約為50cm

12、.用螺旋測微器測量金厲絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖11所示，其讀數(shù)應為mm（該值接近多次測量的平均值）.圖11（2）用伏安法測金晨絲的電阻人實驗所用器材為：電池組（電動勢3V,內(nèi)阻約1Q）、電流喪（內(nèi) 阻約0.10）、電壓裘（內(nèi)阻約3M1）、滑動變阻器7?（02（）Q,額定電流2A）.開關、導線若干. 英小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567L7V0.100.300.701.001.501.702.307/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量盡是采用圖12中的圖（填甲”或“乙”）.圖

13、13愛測量久的實驗器材實物圖，圖中巳連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P雖于燮 阻霽的一端.請根據(jù)所遶的電路圖，補充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間, 電壓表或電流表不至于彼燒壞.圖14(4) 這個小組的同學在坐標紙上建立U、/坐標系，如圖14所示，圖中巳標出了與測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點.請在圖中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點，并描繪出心一丿圖線.由 圖線得到金厲絲的阻值& =C】(保留兩位有效數(shù)宇).(5) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金厲絲的電阻率約為(填逸項前的符號).A. IX l(r'Q mB. 1X10-© mC 1X10-Q mD lXlOfQ m(

14、6) 任何實驗測量擲存在溟差.本實驗所用測量儀器均巳校準，下列關于謀差的說法中正確 的選項是-A. 用螺就測微器測量金屬絲克徑時，由于謨數(shù)引起的誤差厲于系統(tǒng)誤差B. 由電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于僵然謀差C. 若將電流表和電壓喪的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)溟差D. 用L-1圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差咎案(1)0.397(0.395-0.399均可)(2)甲 如圖甲(4)如圖乙4.5(4.34.7均可)C(6)CP甲 "OH 0.10 020 0J4) 0.10 0.50 0.解析 螺就測微器的讀數(shù)為：0mm + 001mmX39.7 = 0397m

15、m(03950399mm之間均正確).(2) 考慮到實驗測量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0.10V開始，非常小，應考慮便用滑動變阻器分壓式 接法，故采用的是圖甲的電路誅計方案.連圖時注意滑動變阻器的分壓式接法，注意電流表和電壓裹的正負枕.(4)將第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點標出來后，畫出一條直線，舍去第6次實驗數(shù)據(jù)點，讓直線過坐標原點，計算出圖線斜率為4.5(43-4.7 間均正確)，即為金屬絲的阻值.I4/(5)根據(jù)電阻定律心=勺=獰，代入數(shù)據(jù)計算得到電阻率0*1X10-©m, C對.由于讀數(shù)引起的誤差屬于侑然誤差，A錯；電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差晨于系統(tǒng)溟差，B錯；由于該實驗原理耒考

16、慮電表內(nèi)阻造成的謀差，因此將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由于測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，C對；通過&一丿圖象處理數(shù)據(jù)時巳經(jīng)直觀地舍去了第6次實驗數(shù)據(jù)，且多次測量后畫亶線 的目的就是取平均值，丙此用V-1圖象處理數(shù)據(jù)更好地減小了偶然誤差，D對.命題點二實驗拓展創(chuàng)新電阻測量的六種方法1. 伏安法外接法：電路圖仁I內(nèi)接法：倚點：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大，測大電阻時應用內(nèi)接法測量，測小電阻時應采用外接 法測量)2. 安安法若電流表內(nèi)阻巳知，則可將其當做電流表、電壓表以氏定值電阻來使用.如圖15甲所示，當兩電流表所能測得的晟大電壓接近時，如栗巳知包的內(nèi)阻幾，則可測 得的內(nèi)阻心=字如圖乙所

17、示，當兩電流表的滿偏電壓心心時，如杲巳知的內(nèi)阻幾，串聯(lián)一定值 電阻幾后，同樣可測得的電阻心='戶3伏伏法若電壓表內(nèi)阻巳知，則可將其當做電流表、電壓裘和定值電阻來便用.如圖16甲所示，兩電壓喪的滿偏電流接近時，若巳知®的內(nèi)阻幾，則可測出的內(nèi)阻(2)如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流7Vi«A-時，若巳知©的內(nèi)阻©并聯(lián)一定值電阻幾后，同樣可得的內(nèi)阻=TT.-+ 4. 等效法測電阻如圖17所示，先讓待測電阻與一電流裘串聯(lián)后接到電動勢恒定的電源上，謬出電流裘示數(shù)1；然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，便電流喪的示數(shù)仍 為厶則電阻箱的讀

18、數(shù)即等于待測電阻的阻值.圖175. 比較法測電阻如圖18所示，讀得電阻箱人的阻值氏、倒的示數(shù)兒厶 可得心=竿.如栗考慮電流表內(nèi)阻的影響，則厶(幾+心) = S +幾2)R,1 b圖186. 半偏法測電流表內(nèi)阻電路圖如圖19所示實驗步驟: 斷開S?,閉合S】，調(diào)節(jié)幾，便©的示數(shù)滿偏為右； 保持幾不芟，閉合S2,調(diào)節(jié)電阻箱人，使©的示數(shù)為扌;(3) 由上可得瓦=人【例2】要測量某種合金的電阻率.若合金絲長度為厶直徑為Q,阻值為人，則其電阻率0=用螺旋測微器測合金絲的亶徑如圖20甲所示，樓數(shù)為mm.圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關.根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補

19、充完整.甲乙圖20閉合S”當S?處于位置彳時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U = 135V, Z = 030A;當S2處于位渥b時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為6；=0.92V, Z=0.32A.根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當S2處于位晝（選填 分 或 第）時，測量相對準確，測量值凡=Q（結(jié)杲保留兩位有效數(shù)宇）冗3咎案=7 °-650如圖所示& 2.9U L L解析金厲絲電阻：R=（r-=n，則電阻率：i>=；“ 2 2由圖示螺建測微器可知，其示數(shù)為：0. 5mm + 15.0X0.01 mm=0.650mm；Z7 1.35-0.922 0.32-0.30根據(jù)三-=032,而=&

20、lt;H<| 0,07,可知，電壓表分流較大，丙此必須采用電流我外接法，即0.92S2處于位置&時，測量相對準確，根據(jù)歐姆定律，則有7?r=(1-2.9Q.【例3】(2016 全國11卷 23)某同學利用0 21(a)所示電路測量量程為2.5V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱&長大阻值99999.9Q),滑動芟阻器局(最大 阻值50Q),滑動變阻器幾(聶大阻值5k£2),亶流電源盡電動勢3V),開關1個，導線若干.(a)(b)圖21實臉步驟如下： 按電路原理圖連接線路； 將電阻箱限值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖中晟左端所對應的位

21、趣，閉合開 關S； 調(diào)節(jié)滑動萸阻器，使電壓裘滿偏； 保持滑動炎阻器滑片的位宣不萸，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，便電壓表的示數(shù)為2.00V,記下電阻箱的阻值.回咎下列問題:實驗中應遶擇滑動炎阻器(填“人”或“尺”)(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線.實驗步驟中記錄的電阻笹阻值為630.00,若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動更阻器上的分壓不變，計算可得電壓裘的內(nèi)阻為Q(結(jié)杲保留到個位).(4) 如杲此電壓表是由一個裘頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為(填正確咎案標號).A. lOOpAB. 250卩AC. 50()|iAD. 1mA咎案幾(2)見解析圖2520 (4)P解析 本實驗測電壓表的內(nèi)

22、阻，實驗中電壓表示數(shù)變化不大，則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大，故需要滑動變阻器的栽大阻值較小，故選人可減小實驗誤差.滑動變阻器為分壓式接法，連接實物電路如圖所示:電壓表和電阻箱串聯(lián)，兩端電壓分別為2.00V和0.50V,則假=4人=252()0U 2.5(4)電壓表的滿偏電流75=AlmA,故選項D正確.0題組階梯突破3小明同學通過實驗探究某一金屬電阻的阻值人隨溫度r的更化關系，巳知該金屬電阻在常溫下的阻值約100,人隨r的升高而增大，實驗電路如圖22所示，控溫箱用以調(diào)節(jié)金厲電 阻的溫度.實驗時閉合S,先將開關K與1端閉合，調(diào)節(jié)金厲電阻的溫度，分別記下溫j L和 電流表的相應示數(shù)厶，4.然

23、后將開關K與2端閉合，凋節(jié)電阻箱便電流表的示數(shù)再次為 兒 厶 ，分別記下電阻箱相應的示數(shù)尺，人2,.有以下兩電流喪，實驗電路中應選用A. 量程0100mA,內(nèi)阻約2(2B. 量程00.6A,內(nèi)阻可忽略實驗過程中，要將電阻箱的阻值由9.9Q調(diào)節(jié)至10.0Q，需鍛轉(zhuǎn)圖中電阻將的放鈕“b”、花”，正確的操作順序是 將旋鈕力由“0”旋轉(zhuǎn)至 將旋鈕&由“9”旋轉(zhuǎn)至“0” 將旋鈕c由“9”建轉(zhuǎn)至“0”C5)實驗記錄的r和人的數(shù)據(jù)見下喪溫度C)20.04().060.080.0100.0阻值人(Q)9.610.411.112.112.8請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖23方格紙上作出Ar圖線.a miSSB由圖

24、線求得人隨r的變化關系為人=Q.咎案(1)A(或)見解析圖0 04f+&8解析(1)電路中電源電動勢為1-5V,金厲電阻的阻值約為10Q,滑動交阻器電阻戰(zhàn)大的為 10Q,電流在0.075-0.15A,則電流一般在0.1A以內(nèi)調(diào)整，為便電流逮數(shù)更準確，應選用量 程0 100mA的電流表.(2) 調(diào)節(jié)電阻箱時按照先調(diào)大再調(diào)小的原則，旋轉(zhuǎn)各就鈕的正確操作順序是(或 ).(3) 人一 r圖象如圖所示f/e/n叫卄H卅卅卄II卅Itfl 以卿卅川"出囲M0MI由 R-t 圖象知,11=0.041+ 8.8Q.4. 某同學用伏安法測量導體的電阻，現(xiàn)有量程為3V、內(nèi)阻約為3kQ的電壓表和量程為0.6A、 內(nèi)阻約為0.1Q的電流裘.采用分壓電路接線，圖24甲是實物的部分連線圖，待測電阻為圖 乙中的幾，其阻值約為5£1尹電流方向測幾阻值的最優(yōu)連接方式為導線連接（填次或b）、導線連接（填c或 切（2）正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得幾的阻值為<167V0.4()0.801.201.602.002.40A0.090.190.270.350.440.53巳知圖乙中人