專題八 第2講 伏安法測電阻

第2講伏安法測電阻四、游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：如圖實(shí)－1－4所示，主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)外測量爪)，游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺，尺身上還有一個(gè)緊固螺釘．2．用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑．3．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、

20個(gè)的、50個(gè)的，見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4．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(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm.用游標(biāo)為50分度的卡尺(測量值可準(zhǔn)確到0.02mm)測定某圓柱的直徑時(shí)，卡尺上的示數(shù)如圖實(shí)－1－9所示，可讀出圓柱的直徑為____42.12____mm.

(1)螺旋測微器的構(gòu)造：如圖8－2－6所示是常用的螺旋測微器．它的測砧A

和B

固定在U

形框架F

上．旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動(dòng)刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上.圖8－2－6五．螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕K

每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5mm，可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，P

前進(jìn)或后退0.01mm.即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺．(3)讀數(shù)：測量時(shí)被測物體長度的整數(shù)(或半整數(shù))毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出．測量值(毫米)＝固定刻度數(shù)(毫米)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(毫米)．(2)螺旋測微器的原理：測微螺桿P與固定刻度B

之間的精mm，沒露出則為××mm.××表示固定刻度水平線下面的刻度數(shù)． ②可動(dòng)刻度要估讀，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)保留三位有效數(shù)字．

①固定刻度讀數(shù)：半刻度線露出則固定刻度數(shù)應(yīng)為××.5九、注意事項(xiàng)1．螺旋測微器的使用(1)測量前須校對零點(diǎn)：先使測砧A與測微螺桿P并攏，觀察可動(dòng)刻度零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合，以及可動(dòng)刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合，不重合時(shí)，用存放在螺旋測微器盒中的工具調(diào)節(jié)，直到完全重合為止．(2)測量時(shí)，當(dāng)測微螺桿P將要接觸被測物體時(shí)，要停上使用旋紐K，改用微調(diào)旋紐K′，以避免P和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力．這樣，既可以保護(hù)儀器，又能保證測量結(jié)果準(zhǔn)確．當(dāng)聽到“咔、咔…”聲后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即可讀數(shù)．(3)螺旋測微器應(yīng)估讀一位，即以mm作單位，應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后面第三位．

用螺旋測微器測圓柱體的直徑時(shí)，示數(shù)如圖實(shí)－1－8所示，此示數(shù)為________mm.[答案]

8.116

【例2】(2010年安徽卷)在測定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖8－2－13所示，讀數(shù)為______________mm.熱點(diǎn)2螺旋測微器的原理與讀數(shù)圖8－2－13解析：0.5mm＋11.7×0.01mm＝0.617mm.

2．(2010年肇慶二模)用螺旋測微器測定一金屬絲的直徑如圖8－2－14所示，該金屬絲的直徑是____________mm.

圖8－3－14解析：0.5mm＋48.0×0.01mm＝0.980mm.答案：0.980考點(diǎn)2伏安法測電阻1．伏安法測電阻的兩種電路接法2.兩種控制電路(1)兩種控制電路比較(2)兩種控制電路的選擇①下列三種情況必須選用分壓式接法a．要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路)；

b．當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時(shí)；(因?yàn)槿粲孟蘖鞣?，RL兩端電壓變化不明顯)c．若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓(或電流)的最小值仍超過RL

的額定值時(shí)，只能采用分壓接法．②下列情況可選用限流式接法

a．測量時(shí)電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且RL與R0

接近或RL

略小于R0，采用限流式接法； b．沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流式接法．電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻0.2Ω)；電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻0.05Ω)；電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ)；電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻15kΩ)；滑動(dòng)變阻器R0(0～50Ω)，蓄電池(電動(dòng)勢為6V)、開關(guān)、導(dǎo)線． 為了較準(zhǔn)確測量Rx

阻值，電壓表、電流表應(yīng)選______________，并在下面畫出實(shí)驗(yàn)電路圖． 3．用伏安法測量某一電阻Rx

的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測電阻Rx(阻值約5Ω，額定功率為1W)；圖28A．電流表A1(量程300mA，內(nèi)阻約1Ω)B．電流表A2(量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω)C．電壓表V1(量程3.0V，內(nèi)阻約3kΩ)D．電壓表V2(量程5.0V，內(nèi)阻約5kΩ)E．滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為50Ω)F．滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為500Ω)G．電源E(電動(dòng)勢4V，內(nèi)阻可忽略)H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 4．某電阻額定電壓為3V(阻值大約為10Ω)．為測量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材：動(dòng)變阻器________．

(2)應(yīng)采用的電路圖為下列圖中的________．

(1)為了盡可能提高測量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇的器材為(只需填器材前面的字母即可)：電流表________．電壓表________．滑

答案：(1)A

C

E

(2)B

解析：額定電壓為3V(阻值大約為10Ω)，由I＝，電流約為300mA，電流表選A.額定電壓為3V，所以電壓表選擇C.電源的電動(dòng)勢(4V)略大于額定電壓，所以采用分壓接法，使電壓調(diào)節(jié)范圍大，易判斷Rx＜，用外接法，所以電路選B，滑動(dòng)變阻器要選電阻小的E，調(diào)節(jié)電壓更容易．2．步驟(1)測出金屬導(dǎo)線的長度l和它的直徑d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S＝πd 42

；

(2)用伏安法測出金屬導(dǎo)線的電阻；

(3)由電阻定律算出金屬導(dǎo)線的電阻率 3．注意事項(xiàng)(1)用伏安法測電阻時(shí)，由于被測電阻絲的電阻較小，所以考點(diǎn)3測定金屬的電阻率1．實(shí)驗(yàn)原理：ρ＝RS .(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器) l選用電流表外接法；本實(shí)驗(yàn)不要求電壓調(diào)節(jié)范圍，可選用限流電路．

(2)測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測導(dǎo)線的長度，測量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直．

(3)在用伏安法測電阻時(shí)，通過待測導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大． 6．在“測金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需測量的量為金屬絲的長度l，直徑

d，電阻

Rx.(用上述各字母表

(1)金屬絲電阻率的表達(dá)式為ρ＝示)．(2)實(shí)驗(yàn)中測量金屬絲的長度和直徑時(shí)，刻度尺和螺旋測微器的示數(shù)如圖8－2－7所示，則金屬絲的長度l＝cm，金屬絲的直徑d＝0.797～0.799

圖8－2－7 (3)用電流表和電壓表測金屬絲的電阻時(shí)，不論使用電流表內(nèi)接法還是外接法，都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差．按如圖8－2－8所示的電路進(jìn)行測量，可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差．利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過程是：mm.36.47-36.50圖8－2－8

第一步：將R2

的滑頭調(diào)到最左端，S2

向1閉合，再閉合S1，調(diào)節(jié)R1

和R2，使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過其量程)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1.第二步：保持兩滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭位置不變，將S2

向2閉合，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2.寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算Rx

的表達(dá)式：Rx＝（1）①5.015.315②（a）大（b）大③1280考點(diǎn)4描繪小電珠(小燈泡)的伏安特性曲線

1．實(shí)驗(yàn)原理 電路如圖8－2－4甲所示，因?yàn)樾‰娭?小燈泡)的電阻較小(10Ω左右)，所以應(yīng)該選用安培表外接法．圖8－2－42．用分壓接法

小燈泡的電阻會(huì)隨著電壓的升高(燈絲溫度隨之升高)而增大，所以U－I

曲線不是直線．為了反映這一變化過程，燈泡兩端的電壓應(yīng)該由零逐漸增大到額定電壓．所以必須選用分壓接法．開始時(shí)應(yīng)該使小燈泡兩端的電壓為零．3．I－U

曲線由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I－U

曲線如圖8－2－4乙所示，說明燈絲的電阻隨溫度升高而增大．(若用U－I

曲線，則曲線的彎曲方向相反) 4．電表量程選擇若選用的是標(biāo)有“3.8V0.3A”的小燈泡，電流表應(yīng)選用0～0.6A量程；電壓表開始時(shí)應(yīng)選用0～3V量程，當(dāng)電壓調(diào)到接近3V時(shí)，再改用0～15V量程．電路，其他部分連接正確，接通電源后，小燈泡的發(fā)光情況是____________．若本實(shí)驗(yàn)給定電壓表(內(nèi)阻約為5kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為4Ω)、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)、小燈泡(額定電壓3.8V)及導(dǎo)線若干，要求小燈泡的電壓從零開始增大，實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇圖乙中的電路圖是________．該同學(xué)描出的伏安特性曲線如圖丙所示，從圖中可知小燈泡的阻值隨小燈泡兩端的電壓的增大而________，當(dāng)給小電燈泡加額定電壓3.8V時(shí)，其電阻為________(答案取三位有效數(shù)字). 5．(2010年湛江二模)某同學(xué)在做描繪小電燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤將電流表和電壓表接成如圖8－2－5甲所示的圖8－2－5

答案：(1)不亮b逐漸增大(或增大)

11.9Ω

解析：因電壓表內(nèi)阻很大，通過燈泡的電流太小，所以小燈泡不亮．描繪小燈泡伏安特性曲線需電壓從零開始變化，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路選b.從圖中可知電壓增大(3)(9分)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，除有一標(biāo)有“6V，1.5W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：A．直流電源6V(內(nèi)阻不計(jì))B．直流電流表0～3A(內(nèi)阻0.1Ω以下)C．直流電流表0～300mA(內(nèi)阻約為5Ω)D．直流電壓表0～10V(內(nèi)阻約為15kΩ)E．滑動(dòng)變阻器10Ω，2AF．滑動(dòng)變阻器1kΩ，0.5A實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量．①.實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均用序號表示)②.畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．③.試將圖所示未完成連接器材連成實(shí)驗(yàn)電路．（3）①C

E(各2分共4分)②實(shí)驗(yàn)電路如圖所示(3分)

③.實(shí)物圖連線如圖所示(3分)

（2）小明同學(xué)用下列器材描繪額定電壓為3.0V的小燈泡伏安特性圖線(要求電壓變化從零開始)，并研究小燈泡實(shí)際功率及燈絲溫度等問題。A．電流表（0.6A，1Ω）B．電壓表（3V，1kΩ）C．滑動(dòng)變阻器（10