2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 7.3 實(shí)驗(yàn)七 測定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器） 新人教版

1、第3講實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí) 使用螺旋測微器)一、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的使用1螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)(1)螺旋測微器的構(gòu)造如圖731所示是常用的螺旋測微器它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D和可動(dòng)刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上圖731(2)螺旋測微器的原理測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5 mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01 mm.即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.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)

2、被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出測量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)溫馨提示螺旋測微器需要估讀圖732最后一位數(shù)字為估計(jì)數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時(shí)估計(jì)位為有效數(shù)字的最后一位例如如圖732所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.2游標(biāo)卡尺(如圖733所示)(1)構(gòu)造：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)緊固螺釘圖733(2)用途：測量厚度

3、、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不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.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，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1 mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)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(xK×精確度)mm.溫馨提示游標(biāo)

4、卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)看清精確度例如圖734所示圖734易錯(cuò)讀成114×0.1 mm11.40 mm正確的應(yīng)為11.4 mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零例如圖735所示圖735易錯(cuò)讀成1012×0.05 mm10.6 mm，正確的應(yīng)為10.60 mm(2)主尺上的單位應(yīng)為厘米主尺上標(biāo)識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如圖736所示圖736易錯(cuò)讀成(54×0.05)mm5.20 mm正確的應(yīng)為(504×0.05)mm50.20 mm(3)區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端例如圖737所示

5、圖737易錯(cuò)讀成1310×0.05 mm13.50 mm正確讀數(shù)為1410×0.05 mm14.50 mm.二、常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可(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(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)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(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1 V.(3) 對于0.6 A量程的電流表，精確度是0

6、.02 A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.三、伏安法測電阻(1)電流表、電壓表的應(yīng)用電流表內(nèi)接法電流表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RxRARx測量值大于真實(shí)值R測Rx測量值小于真實(shí)值適用條件RARxRVRx口訣大內(nèi)偏大(大電阻用內(nèi)接法測量，測量值偏大)小外偏小(小電阻用外接法測量，測量值偏小)(2)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(jì)值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法臨界值計(jì)算法：Rx時(shí)，用電流表外接法Rx時(shí)

7、，用電流表內(nèi)接法圖738實(shí)驗(yàn)試探法：按圖738接好電路，讓電壓表接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法四、測定金屬的電阻率注意事項(xiàng)(1)先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量；(2)電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法；(3)電流控制：電流不宜過大，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大誤差分析考查讀數(shù)問題【例1】 (1)如圖739所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺自左至右分

8、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.(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖7310所示，則金屬絲的直徑是_mm.圖739圖7310圖7311(3)圖7311甲用0.6 A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表_A，表針的示數(shù)是_A；當(dāng)使用3 A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)為_A.圖7311乙使用較小量程時(shí)，每小格表示_V，圖中指針的示數(shù)為_V若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示_ V，圖中表針指示的是_V.圖7312(4)旋鈕式電阻箱如圖7312所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路

9、的電阻為_.今欲將接入電路的電阻改為208 7，最簡單的操作方法是_若用兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為_解析(1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1 mm0.7 mm，最后結(jié)果是17 mm0.7 mm17.7 mm.中間圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是17×0.05 mm0.85 mm，最后結(jié)果是23 mm0.85 mm23.85 mm.最下面圖讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9×0.02 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(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0

10、，最后的讀數(shù)為：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.(3)使用0.6 A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02 A，指針的示數(shù)為0.44 A；當(dāng)換用3 A量程時(shí)，每一小格為0.1 A，指針示數(shù)為2.20 A.電壓表使用3 V量程時(shí)，每小格表示0.1 V，指針示數(shù)為1.70 V；使用15 V量程時(shí)，每小格為0.5 V，指針示數(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“×100”旋鈕調(diào)到0.每個(gè)電阻箱的最大阻值是999 9，用這樣兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻2×9 999 19 998 .故兩

11、個(gè)這樣的電阻箱，則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0019 998 考查器材、電路的選擇及實(shí)物連線【例2】 (2011·濟(jì)南三模)在“測定金屬導(dǎo)體的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測金屬絲的電阻Rx約為5 ，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材A電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約為15 k)B電壓表(量程015 V，內(nèi)阻約為75 k)C電流表(量程03 A，內(nèi)阻約為0.2 )D電流表(量程00.6A，內(nèi)阻約為11

12、 )E變阻器R1(0100 ，0.6 A)F變阻器R2(02 000 ，0.1 A)G電池組E(電動(dòng)勢為3 V，內(nèi)阻約為0.3 )H開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有(填代號)_(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖7313中_(填甲或乙)為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖7314中的實(shí)物圖用線連接起來圖7313圖7314(3)若用毫米刻度尺測得金屬絲長度為60.00 cm，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖7315所示，則金屬絲的直徑為_mm，電阻值為_.圖7315解析掌握本實(shí)驗(yàn)的原理和方法(1)由于電源的電動(dòng)勢為3 V，所以電壓表應(yīng)選A，被測電阻阻值

13、約為5 ，電路中的最大電流約為IA0.6 A，電流表應(yīng)選D，根據(jù)變阻器允許通過的最大電流可知，變阻器應(yīng)選E，還要選用電池和開關(guān)，導(dǎo)線若干故應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有ADEGH.(2)由于>，應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選乙所示電路，實(shí)物連接如下圖所示(3)從螺旋測微器可以讀出金屬絲的直徑為0.635 mm，從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20 V，從電流表可以讀出流過電阻的電流為0.50 A，被測電阻的阻值為Rx 2.4 .答案(1)ADEGH(2)乙如解析圖所示(3)0.6352.4考查“替代法”測電阻【例3】 (2011·課標(biāo)全國卷，22)為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖7

14、316所示的電路圖中A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表，R0和RN分別是滑動(dòng)變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀單擲開關(guān)，E是電池完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：圖7316(1)將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)_，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)_的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)_，使_，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過程，計(jì)算RN讀數(shù)的_，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值解析本題為用替代法測未知電流表的內(nèi)阻，其實(shí)驗(yàn)步驟為：(1)將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)R0，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)RN，使標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0

15、)的讀數(shù)仍為I，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過程，計(jì)算RN讀數(shù)的平均值，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值答案(1)R0標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)(2)RN標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值圖7317【例4】 某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”現(xiàn)用如圖7317所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 )電流表A1(0.6 A，內(nèi)阻r15 )電流表A2(0.6 A，內(nèi)阻約為1 )定值電阻R0(1)為了比較準(zhǔn)確測量電阻

16、Rx，請完成電路圖中虛線框內(nèi)的部分(2)在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)K，記下電表讀數(shù)，得Rx_；(3)改變力的大小，得到不同的Rx值然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成圖象如圖7318所示，除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F增大而均勻減小外，還可得到的結(jié)論是： _.圖7318當(dāng)F豎直向下時(shí)可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx_.(4)定值電阻R0應(yīng)選用()A1 B5 C10 D20 解析本題考查電學(xué)實(shí)驗(yàn)由于Rx電阻從幾歐到幾十歐，故用電流表A1作為電壓表使用，電流表A2連在干路上，即可測出Rx的電阻值；從圖象可以看出壓力方向改

17、變，其阻值不變，其電阻與壓力關(guān)系為一次函數(shù)；由I可知，當(dāng)A2滿偏時(shí)R0阻值為5 ，選項(xiàng)B正確本題屬于中檔題答案(1)如圖(2)(3)壓力反向，阻值不變Rx162F(4)B1某同學(xué)做“測定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)(1)需要通過實(shí)驗(yàn)直接測量的物理量有：_(寫出名稱和符號)(2)這位同學(xué)在一次測量時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)如圖7319所示由圖中電流表、電壓表的讀數(shù)可計(jì)算出金屬絲的電阻為_ .圖7319解析(1)由R、R得.需要直接測量的物理量有U、I、l、d.(2)電壓表讀數(shù)是2.40 V，電流表讀數(shù)是0.46 A，電阻R 5.22 .答案(1)加在金屬絲兩端的電壓U，通過金屬絲的電流I，金屬絲的長度l，金

18、屬絲的直徑d(2)5.222“探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長度、橫截面積、材料的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路如圖7320所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲現(xiàn)有四根鎳鉻合金絲和兩根康銅合金絲，其規(guī)格如下表所示圖7320編號材料長度/m橫截面積/mm2A鎳鉻合金0.80.8B鎳鉻合金0.50.5C鎳鉻合金0.30.5D鎳鉻合金0.31.0E康銅合金0.30.5F康銅合金0.80.8(1)電路中四種金屬絲應(yīng)分別選用上表中的_(用編號表示)(2)某學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析歸納出：電路圖中四種金屬絲的電阻R與長度L、橫截面積S的關(guān)系可用比例式R來表示你認(rèn)為是否正確，為什么？(3)在交流合作時(shí)，有位同學(xué)提出用如圖7321所示的電

19、路，只要將圖中P端分別和1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，也能探究出導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，請你對其作出評價(jià)圖7321解析(1)本實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法，分別選用導(dǎo)體材料相同、橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體的長度不同，B、C符合要求；選用導(dǎo)體材料相同、長度相同時(shí)，導(dǎo)體的橫截面積不同，C、D符合要求；選用導(dǎo)體橫截面積相同、長度相同時(shí)，導(dǎo)體的材料不同，C、E符合要求故選BCDE.答案(1)BCDE(2)不正確，因?yàn)樗鼈兊牟牧喜煌耆嗤?3)不能探究出. 實(shí)驗(yàn)過程中無法保證每次金屬絲兩端的電壓相等；電流表的內(nèi)阻與金屬絲相比不能忽略，對實(shí)驗(yàn)影響較大3(2012·廣東江門

20、模擬)在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖7322所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率圖7322(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列器材：A電壓表03 V，內(nèi)阻10 kB電壓表015 V，內(nèi)阻50 kC電流表00.6 A，內(nèi)阻0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻0.01 E滑動(dòng)變阻器，010 F滑動(dòng)變阻器，0100 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填序號)實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖7

21、323所示，請指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤圖7323錯(cuò)誤1： _錯(cuò)誤2：_(3)若測得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率_.解析(1)從螺旋測微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度線已經(jīng)露出來，因此主尺上應(yīng)讀0.5 mm，可動(dòng)刻度上接近第18個(gè)刻度線，可以估讀0.180 mm(或0.179 mm)，所以該金屬絲直徑應(yīng)為0.5 mm0.180 mm(或0.179 mm)0.680 mm(或0.679 mm)(2)由電路圖知電源是兩節(jié)干電池，電動(dòng)勢是3 V，用3 V量程的電壓表A；因?yàn)殡娮杞z的電阻大約為5 ，如果把3 V的電動(dòng)勢全加在電阻絲上，電流才是0.6 A，因此用量

22、程是0.6 A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5 ，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選10 的滑動(dòng)變阻器E.(3)由R可得：.答案(1)0.680(或0.679)(2)ACE錯(cuò)誤1：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上錯(cuò)誤2：采用了電流表內(nèi)接法(3)4(2011·天津卷，9(2)(4)圖7324(1)用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結(jié)果如圖7324所示，該金屬絲的直徑是_mm.(2)某同學(xué)測量阻值約為25 k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：A電流表(量程100 A，內(nèi)阻約2 k)；B電流表(量程500 A，內(nèi)阻約300 )；C電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約100 k)；D電壓表(量程50 V，內(nèi)阻約500

23、k)；E直流電源(20 V，允許最大電流1 A)；F滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 k，額定功率1 W)；G開關(guān)和導(dǎo)線若干電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_(填字母代號)該同學(xué)正確選擇儀器后連接了以下電路，如圖7325所示，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請你檢查該電路，指出電路在連線上存在的問題：_；_.圖7325解析(1)D1 mm0.5 mm20.6×0.01 mm1.706 mm.(2)由于電源電壓為20 V，為測量精確應(yīng)選電壓表C，此時(shí)電路中電流表的最大電流Im0.6 mA600 A，為保證安全，需選電流表B.，故Rx是大電阻，故電流表應(yīng)采用內(nèi)接式接法滑動(dòng)變阻器最大阻值1

24、k，待測電阻約25 k，限流式接法變阻器調(diào)節(jié)范圍很小，起不到應(yīng)有作用，故應(yīng)采用分壓式接法答案(1)1.706(1.7041.708均可)(2)BC電流表應(yīng)采用內(nèi)接的方式滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法5如圖7326所示是一些準(zhǔn)備用來測量待測電阻Rx阻值的實(shí)驗(yàn)器材，器材及其規(guī)格列表如下：器材規(guī)格待測電阻Rx阻值在900 1 000 之間電源E具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢約9.0 V電壓表V1量程2.0 V，內(nèi)阻r11 000 電壓表V2量程5.0 V，內(nèi)阻r22 500 電流表A量程3.0 A，內(nèi)阻r0.10 滑動(dòng)變阻器R最大阻值約100 ，額定電流0.5 A開關(guān)S、導(dǎo)線若干為了能正常進(jìn)行測量并盡可能減小測量誤差，實(shí)驗(yàn)要求測量時(shí)電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化請用實(shí)線代替導(dǎo)線，在所給的實(shí)驗(yàn)器材中選擇合適的器材，連成滿足要求的測量Rx阻值的電路圖7326解析由于待測電阻約1 000 ，滑動(dòng)變阻器最大電阻為100 ，要使電表讀數(shù)發(fā)生變化，滑動(dòng)變阻器必須使用分壓式接法當(dāng)電源電動(dòng)勢全部加在待測電阻上時(shí)，流過的電流約為