2022版高考物理總復習第八章恒定電流實驗八測定金屬的電阻率同時練習使用螺旋測微器學案

1、2021版高考物理總復習第八章恒定電流實驗八測定金屬的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）學案PAGE PAGE 31實驗八測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)注意事項1.游標卡尺的讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標格數(shù)，則記錄結(jié)果表達為(xK精確度)mm。2.螺旋測微器的讀數(shù)：方法：固定刻度數(shù)mm可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01 mm。3.先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應在金屬絲連入電路之前測量。4.電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。5.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

2、致電阻率在實驗過程中變大。誤差分析熱點一測量儀器、儀表的讀數(shù)1.游標卡尺(1)游標卡尺的讀數(shù)主尺讀數(shù)游標尺讀數(shù)。(2)游標卡尺的讀數(shù)方法：“三看”第一看精確度第二看游標尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與標尺最前端例如(如圖1所示)圖1第三看游標尺的哪條(第N條)刻度線與主尺上的刻度線對齊2.螺旋測微器讀數(shù)螺旋測微器讀數(shù)固定刻度部分讀數(shù)(mm)可動刻度部分讀數(shù)精確度(mm)。3.電壓表和電流表(1)03 V的電壓表和03 A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位。(2)對于015 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數(shù)時只要求讀

3、到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1 V。(3)對于00.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A?！纠?】(1)如圖2所示的三把游標卡尺，它們的游標卡尺從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為_mm，_mm，_mm。圖2(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖3所示，則金屬絲的直徑是_mm。圖3(3)圖4甲使用0.6 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)是_A；當使用3 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)為_A。圖乙

4、使用較小量程時，每小格表示_V，圖中表針的示數(shù)為_V。若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示_ V，圖中表針示數(shù)為_V。圖4(4)旋鈕式電阻箱如圖5所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_。今欲將接入電路的電阻改為2 087 ，最簡單的操作方法是_。若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為_。圖5解析(1)圖2甲讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是70.1 mm0.7 mm，最后結(jié)果是17 mm0.7 mm17.7 mm。圖2乙讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是170.05 mm0.85 mm，最后結(jié)果是23 mm0.85 mm23.85 mm。圖2丙讀數(shù)：整毫米是3，

5、不足1毫米數(shù)是90.02 mm0.18 mm，最后結(jié)果是3 mm0.18 mm3.18 mm。(2)固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。(3)使用0.6 A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02 A，表針示數(shù)為0.44 A；當使用3 A量程時，每一小格為0.1 A，表針示數(shù)為2.20 A。電壓表使用3 V量程時，每小格表示0.1 V，表針示數(shù)為1.70 V；使用15 V量程時，每小格表示0.5 V，表針示數(shù)為8.5 V。(4)電阻為1 987 。最簡單的操作方法是將“1 k”旋鈕調(diào)到2，再將“1

6、00”旋鈕調(diào)到0。每個電阻箱的最大阻值是9 999 ，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是29 999 19 998 。故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為019 998 。答案(1)17.723.853.18(2)2.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987將“1 k”旋鈕調(diào)到2，再將“100”旋鈕調(diào)到0 019 998 【變式訓練1】某實驗探究小組的同學準備測量電爐絲的電阻率，他們首先用螺旋測微器測出一段電爐絲的直徑和長度如圖6甲、乙所示，則該電爐絲的直徑為_mm，長度為_mm。該小組同學又從標稱為“220 V500 W”“220 V3

7、00 W”“220 V25 W”的3個電爐中任選一個，正確使用多用電表歐姆10擋測量其阻值，結(jié)果如圖丙所示，則該電爐的阻值是_，選標稱功率為_W的電爐絲。圖6解析由圖甲所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0.5 mm，可動刻度示數(shù)為40.00.01 mm0.400 mm，金屬絲直徑為0.5 mm0.400 mm0.900 mm；由圖乙所示游標卡尺可知，主尺示數(shù)為3.3 cm33 mm，游標尺示數(shù)為20.05 mm0.10 mm，金屬絲的長度為33 mm0.10 mm33.10 mm；由圖丙可知，該電爐的阻值是16.510 165 ，根據(jù)Peq f(U2,R)得功率Peq f(48 400,165

8、)293 W，故選標稱功率為300 W的電爐絲。答案0.90033.10165300熱點二教材原型實驗伏安法測電阻電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測eq f(U測,I測)RxRARx，測量值大于真實值R測eq f(U測,I測)eq f(RxRV,RxRV)Rx，測量值小于真實值適用條件RARxRVRx適用于測量大阻值電阻小阻值電阻【例2】某實驗小組嘗試測量一段電阻絲的電阻率。可供選擇的器材有：A.電池組E(電動勢為3 V，內(nèi)阻約5 )；B.電壓表V(量程為03 V，內(nèi)阻約15 k)；C.電阻箱R(0999.9 )；D

9、.開關、導線若干。圖7完成下列填空：(1)把電阻絲拉直后用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，測量結(jié)果如圖7甲所示，其讀數(shù)為d_mm。(2)將電阻絲兩端固定在有刻度尺的接線板兩端的接線柱上，在被固定的電阻絲上夾一個與接線柱c相連的小金屬夾P。實驗要求將a、c端接入電路，且將小金屬夾P右移、電阻箱的阻值減小時，接入電路的電壓表讀數(shù)保持不變，如圖乙所示，請用筆畫線代替導線在圖丙中完成電路的連接。(3)圖乙中電壓表讀數(shù)為U_V。(4)改變金屬夾P與電阻絲接觸點的位置，調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值，使電壓表讀數(shù)保持不變，如圖乙所示。重復多次，記錄每一次電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度L，數(shù)據(jù)如表格所示。斷開

10、開關，整理實驗器材。請在圖丁中描點，并作出RL圖象。R/21.017.013.09.0L/cm20.0040.0060.0080.00(5)根據(jù)RL圖象和已知數(shù)據(jù)，可求出該電阻絲的電阻率為_m。(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)要估讀到0.001 mm，讀數(shù)為0 mm40.00.01 mm0.400 mm。(2)實驗要求a、c接入電路，且P右移、電阻箱阻值減小時，電壓表讀數(shù)保持不變，則電阻箱和電阻絲應該串聯(lián)，電壓表測量兩者的電壓和。實驗電路連接見答案圖甲所示。(3)電壓表估讀到0.01 V，故電壓表讀數(shù)為2.50 V。(4)RL圖象見答案圖乙所示。(5)由作出的RL圖象可知

11、，|k|20 /m，由電阻定律可知|R|L|eq f(,S)，eq blc|rc|(avs4alco1(f(R,L)|k|eq f(,S)，代入題給數(shù)據(jù)得S|k|(0.2103)220 m2.5106 m。答案(1)0.400(2)如圖甲所示(3)2.50(4)如圖乙所示(5)2.5106【變式訓練2】實驗室購買了一捆標稱長度為100 m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積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.7108 m，再利用圖8甲所示的電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度。圖8可供使用的器材有：電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 ；電壓表：量

12、程3 V，內(nèi)阻約9 k；滑動變阻器R1：最大阻值5 ；滑動變阻器R2：最大阻值20 ；定值電阻：R03 ；電源：電動勢6 V，內(nèi)阻可不計；開關、導線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中滑動變阻器應選_(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前應將滑片移至_(填“a”或“b”)端。(2)在實物圖9中，已正確連接了部分導線，請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。圖9(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_V。(4)導線實際長度為_m(保留2位有效數(shù)字)。解析(1)由Req f(L,S)得，銅導線電阻Rx約1.7 ，電路中RxR0約4.7 ，若選R15 的滑動變阻器，

13、則電路中電流將超過電流表量程，故滑動變阻器選R2。為保護電路，閉合開關S前應將滑動變阻器的滑片移至a端，使其電阻為最大。(2)連接圖見答案。(3)電壓表量程3 V，指針在2后第3條刻度線，故讀數(shù)為2.30 V，估讀為2.29或2.31均可。(4)R0Rxeq f(U,I)eq f(2.30,0.5) 4.6 ，Rx1.6 ，由Rxeq f(L,S)得L94 m。答案(1)R2a(2)如圖所示。(3)2.30(2.29、2.31均正確)。(4)94(93、95均正確)。1.儀器選擇的一般步驟(1)首先選擇唯一性的器材。(2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)。(3)估算回路中電流和電壓的最大值，

14、在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材。2.實物圖連線的基本原則對限流式電路，一般是從電源的正極開始，把電源、開關、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可。對分壓式電路，應先將電源、開關和滑動變阻器的全部電阻用導線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據(jù)電路中電流的流向?qū)y量電路部分連接起來即可。熱點三實驗拓展創(chuàng)新1.等效替代法測電阻如圖10所示。圖10(1)S接1，調(diào)節(jié)R2，讀出表示數(shù)為I；(2)S接2，R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使表示數(shù)仍為I；(3)由以上可得RxR1。該方法的優(yōu)點是消除了表內(nèi)阻對測量的影響，缺點

15、是電阻箱的電阻R1不能連續(xù)變化。【例3】電學實驗中經(jīng)常需要測量電阻的阻值：(1)測電阻的方法有很多種，現(xiàn)在有一只標“220 V40 W”的燈泡，它正常工作時的電阻為_。若用多用電表歐姆擋來測量這只燈泡的電阻，則測出的電阻值就_(填“大于”“等于”或“小于”)燈泡正常工作時的電阻值。(2)用下列器材設計一個實驗，測量該燈泡正常工作時的電阻值。A.220 V交流電源B.單刀雙擲開關一只C.電阻箱一只(0999.9 ，額定電流0.5 A)D.固定電阻一只(0.5 k，額定電流0.3 A)E.交流電流表一只(00.3 A)請在方框內(nèi)畫出電路原理圖。解析(1)正常工作時電壓為額定電壓，故有Peq f(U

16、2,R)，所以Req f(U2,P)1 210 ；燈泡在正常工作時發(fā)熱，燈絲電阻率增大，電阻增大，因而用歐姆擋測量時阻值應小于正常工作時的電阻值。(2)應用替代法。因電阻箱的最大阻值小于燈泡正常工作電阻值，故應串聯(lián)一固定電阻，電路原理圖如圖。答案(1)1 210小于(2)見解析圖2.半偏法測電表內(nèi)阻(1)半偏法近似測量電流表內(nèi)阻。方法一：如圖11所示，測量電流表的內(nèi)阻，操作步驟如下：圖11將電阻箱R的電阻調(diào)到零；閉合S，調(diào)節(jié)R0，使表達到滿偏I0；保持R0不變，調(diào)節(jié)R，使表示數(shù)為eq f(I0,2)；由上可得RGR。方法二：如圖12所示，測量電流表的內(nèi)阻，操作步驟如下：圖12斷開S2、閉合S1

17、，調(diào)節(jié)R0，使表滿偏為I0；保持R0不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R，使表讀數(shù)為eq f(I0,2)；由上可得RAR。(2)半偏法近似測量電壓表內(nèi)阻。方法一：如圖13所示，測量電壓表的內(nèi)阻，操作步驟如下：圖13閉合S，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為R1時，測得表示數(shù)為U1；改變電阻箱阻值為R2時，測得表示數(shù)為eq f(U1,2)；由上可得RVR22R1。方法二：如圖14所示，測量電壓表的內(nèi)阻，操作步驟如下：圖14滑動變阻器的滑片滑至最右端，電阻箱的阻值調(diào)到最大；閉合S1、S2，調(diào)節(jié)R0，使表示數(shù)指到滿偏刻度。斷開S2，保持R0不變，調(diào)節(jié)R，使表指針指到滿刻度的一半；由上可得RVR?！纠?】(2015新課標全國卷，23

18、)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關2個，導線若干。(1)虛線框內(nèi)為該同學設計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。(2)根據(jù)設計的電路，寫出實驗步驟：_。(3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_。解析(1)實驗電路圖如圖所示。(2)移動滑

19、動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最??；閉合開關S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏 ；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻。(3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RVRV答案(1)見解析圖(2)見解析(3)理由見解析【變式訓練3】用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 )，實驗室提供如下器材：電池組E：電動勢3 V，內(nèi)阻不計；電流表A1：量程015 mA，內(nèi)阻約為100 ；電流表A2：量程0

20、300 A，內(nèi)阻為1 000 ；滑動變阻器R1：阻值范圍020 ，額定電流2 A；電阻箱R2：阻值范圍09 999 ，額定電流1 A；開關S、導線若干。要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下列問題：(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表_(填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到_，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表。(2)在圖15中畫完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號。圖15(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖16所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是_mA，電流表A2的示數(shù)是_A，測得待測電阻Rx的阻值是_。本次測量存在一定的系統(tǒng)誤差，考慮這個原因測量

21、值比真實值_(填“偏大”或“偏小”)。圖16解析(1)把A2和R2串聯(lián)起來充當電壓表，此電壓表量程為3 V，R2eq f(U,I2)RA2eq f(3,300106) 1 000 9 000 。(3)由圖16可知，電流表A1的示數(shù)為8.0 mA，電流表A2的示數(shù)是150 A，待測電阻阻值為Rxeq f(150106（1 0009 000）,8.0103150106) 187.5 。采用電流表外接法測量的電流值偏大，因此測量的電阻偏小。答案(1)A29 000(2)電路如圖(3)8.0150187.5 偏小電路設計時的兩個技巧(1)電流表的靈活選用已知內(nèi)阻的電流表可做電壓表使用，在缺少合適的電壓

22、表的情況下，常用電流表代替電壓表使用，這是電學設計電路的高頻考點。(2)電壓表的靈活選用已知內(nèi)阻的電壓表可做電流表使用，在缺少合適的電流表的情況下，常用電壓表代替電流表使用，這是設計電路中的高頻考點。1.(2016全國卷，23)某同學利用圖17所示電路測量量程為2.5 V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R(最大阻值99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值50 )，滑動變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動勢3 V)，開關1個，導線若干。圖17實驗步驟如下按電路原理圖17連接線路；將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖17中最左端所對應的位置，閉

23、合開關S；調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中應選擇滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根據(jù)圖17所示電路將圖18中實物圖連線。圖18(3)實驗步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為_(結(jié)果保留到個位)。(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_(填正確答案標號)。A.100 A B.250 A C.500 A D.1 mA解析(1)本實驗測電壓表的內(nèi)阻，實驗中電壓表示數(shù)變化不

24、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最大阻值較小，故選R1可減小實驗誤差。(2)滑動變阻器為分壓式，連接實物電路如圖所示。(3)電壓表和電阻箱串聯(lián)，兩端電壓分別為2.00 V和0.50 V，則RV4R2 520 。(4)電壓表的滿偏電流Igeq f(U,RV)eq f(2.5,2 520) A1 mA，故選項D正確。答案(1)R1(2)見解析圖(3)2 520(4)D2.某研究小組要測量電壓表V1的內(nèi)阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)，現(xiàn)提供如下器材：A.電壓表V1：量程3 V，內(nèi)阻r1待測(約2 000 )B.電壓表V2：量程6 V，內(nèi)阻r24

25、 000 C.電壓表V3：量程4 V，內(nèi)阻r310 000 D.電流表A1：量程0.6 A，內(nèi)阻r40.05 E.滑動變阻器R0：總電阻約50 F.電源E：電動勢15 V，內(nèi)阻很小G.開關S、導線若干(1)請從所給器材中選出適當?shù)钠鞑?，設計電路，在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的符號。(2)根據(jù)所設計的電路圖，寫出待測電壓表V1的內(nèi)阻r1的表達式，即r1_，式中各符號的意義是_。解析(1)由待測電壓表的量程和內(nèi)阻分析可知，通過待測電壓表的最大電流約為eq f(3,2 000) A1.5103 A，該電流遠小于電流表的量程，因此電流表不能用，應將內(nèi)阻已知的電壓表用作電流表。如果選擇電壓表V3

26、，當電壓表V3達到滿量程時，待測電壓表的示數(shù)為0.8 V，偏轉(zhuǎn)角度達不到滿量程的三分之一，因此應選擇電壓表V2用作電流表。又由于滑動變阻器的阻值遠小于待測電壓表的內(nèi)阻，則滑動變阻器用分壓接法，電路設計如答圖所示。(2)由串聯(lián)電路的特點以及歐姆定律可知，待測電壓表的內(nèi)阻應為r1eq f(U1,f(U2,r2)eq f(U1,U2)r2，其中U1為電壓表V1的示數(shù)，U2為電壓表V2的示數(shù)，r2為電壓表V2的內(nèi)阻。答案(1)如圖所示(2)eq f(U1,U2)r2U1為電壓表V1的示數(shù)，U2為電壓表V2的示數(shù)，r2為電壓表V2的內(nèi)阻3.(2017全國卷，23)某同學利用如圖19所示的電路測量一微安表(量程為100 A，內(nèi)阻大約為2 500 )的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠?/p>