高考物理復(fù)習(xí)第八章恒定電流實(shí)驗(yàn)八電阻的測量測定金屬絲的電阻率同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器市賽課公開課一等獎

試驗(yàn)八電阻測量測定金屬絲電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器)第八章恒定電流1/62內(nèi)容索引過好雙基關(guān)命題點(diǎn)一

教材原型試驗(yàn)命題點(diǎn)二

試驗(yàn)拓展創(chuàng)新2/62過好雙基關(guān)13/62一、螺旋測微器使用1.結(jié)構(gòu)：如圖所表示，B為固定刻度，E為可動刻度.2.原理：測微螺桿F與固定刻度B之間精密螺紋螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退

mm，而可動刻度E上刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退

mm，即螺旋測微器準(zhǔn)確度為

mm.讀數(shù)時(shí)估讀到毫米千分位上，所以，螺旋測微器又叫千分尺.0.50.010.014/623.讀數(shù)：測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×

(mm).如圖所表示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，半毫米刻度線未露出，而從可動刻度上讀示數(shù)為15.0，最終讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.0.015/62二、游標(biāo)卡尺1.結(jié)構(gòu)：主尺、

(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺.(如圖所表示)2.用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.3.原理：利用主尺最小分度與游標(biāo)尺最小分度差值制成.游標(biāo)尺6/62不論游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它刻度部分總長度比主尺上一樣多小等分刻度少1mm.常見游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)、20個(gè)、50個(gè)，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm差值準(zhǔn)確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm

mm2019mm0.05mm

mm5049mm0.02mm

mm0.10.050.027/624.讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊游標(biāo)格數(shù)，則統(tǒng)計(jì)結(jié)果表示為(x＋K×準(zhǔn)確度)mm.三、慣用電表讀數(shù)對于電壓表和電流表讀數(shù)問題，首先要搞清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)電表允許經(jīng)過最大電壓或電流，然后依據(jù)表盤總刻度數(shù)確定準(zhǔn)確度，按照指針實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可.(1)0～3V電壓表和0～3A電流表讀數(shù)方法相同，此量程下準(zhǔn)確度分別是

V和

A，看清楚指針實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位.0.10.18/62(2)對于0～15V量程電壓表，準(zhǔn)確度是

V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.(3)對于0～0.6A量程電流表，準(zhǔn)確度是

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”，即讀到最小刻度二分之一0.01A.0.50.029/621.試驗(yàn)原理(如圖所表示)依據(jù)電阻定律公式知道只要測出金屬絲

和它直徑d，計(jì)算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計(jì)算出金屬絲電阻率.長度基本試驗(yàn)要求10/622.試驗(yàn)器材被測金屬絲，直流電源(4V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0～3V)，滑動變阻器(0～50Ω)，開關(guān)，導(dǎo)線若干，

，毫米刻度尺.3.試驗(yàn)步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬絲上三個(gè)不一樣位置各測一次直徑，求出其平均值d.(2)連接好用伏安法測電阻試驗(yàn)電路.(3)用毫米刻度尺測量接入電路中被測金屬絲有效長度，重復(fù)測量三次，求出其平均值l.螺旋測微器11/62(4)把滑動變阻器滑片調(diào)整到使接入電路中電阻值

位置.(5)閉合開關(guān)，改變滑動變阻器滑片位置，讀出幾組對應(yīng)電流表、電壓表示數(shù)I和U值，填入統(tǒng)計(jì)表格內(nèi).(6)將測得Rx、l、d值，代入公式R＝

和S＝

中，計(jì)算出金屬絲電阻率.最大12/621.伏安法測電阻電路選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻預(yù)計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采取電流表外接法；若Rx較大，宜采取電流表內(nèi)接法.(2)臨界值計(jì)算法Rx< 時(shí)，用電流表

接法；Rx> 時(shí)，用電流表

接法.外內(nèi)規(guī)律方法總結(jié)13/62(3)試驗(yàn)試探法：按圖接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，假如電壓表示數(shù)有較大改變，而電流表示數(shù)改變不大，則可采取電流表

接法；假如電流表示數(shù)有較大改變，而電壓表示數(shù)改變不大，則可采取電流表

接法.2.注意事項(xiàng)(1)先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量.(2)電流表外接法：本試驗(yàn)中被測金屬絲阻值較小，故采取電流表外接法.外內(nèi)14/62(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，造成電阻率在試驗(yàn)過程中變大.3.誤差分析(1)若為內(nèi)接法，電流表分壓.(2)若為外接法，電壓表分流.(3)長度和直徑測量.15/622命題點(diǎn)一教材原型試驗(yàn)16/62

某同學(xué)要測量一均勻新材料制成圓柱體電阻率ρ.步驟以下：(1)用游標(biāo)為20分度卡尺測量其長度如圖甲，由圖可知其長度為L＝________mm；【例1】答案解析50.15游標(biāo)卡尺固定刻度讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3mm＝0.15mm，所以最終讀數(shù)為：50mm＋0.15mm＝50.15mm；50mm317/62(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙，由圖可知其直徑D＝________mm；答案解析4.700螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm＝0.200mm，所以最終讀數(shù)為：4.5mm＋0.200mm＝4.700mm.40.52018/62(3)用多用電表電阻“×10”擋，按正確操作步驟測此圓柱體電阻R，表盤示數(shù)如圖，則該電阻阻值約為_____Ω.答案解析120該電阻阻值約為12.0×10Ω＝120Ω.1219/62(4)該同學(xué)想用伏安法更準(zhǔn)確地測量其電阻R，現(xiàn)有器材及其代號和規(guī)格以下：待測圓柱體電阻R電流表A1(量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω)電流表A2(量程0～30mA，內(nèi)阻約30Ω)電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ)電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ)直流電源E(電動勢4V，內(nèi)阻不計(jì))滑動變阻器R1(阻值范圍0～15Ω，允許經(jīng)過最大電流2.0A)20/62滑動變阻器R2(阻值范圍0～2kΩ，允許經(jīng)過最大電流0.5A)開關(guān)S、導(dǎo)線若干為使試驗(yàn)誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所表示電路，請指出3處不妥之處：①_______________；②_____________________；③_____________________________.電流表應(yīng)選A2電流表應(yīng)采取外接法滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法答案解析21/62依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中最大電流為Imax＝

×1000mA≈33mA，所以電流表應(yīng)選A2；因?yàn)橐蟆皽y得多組數(shù)據(jù)”，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小變阻器R1；因?yàn)?/p>

，所以電流表應(yīng)用外接法.22/62題組階梯突破1.試驗(yàn)室購置了一捆標(biāo)稱長度為100m銅導(dǎo)線，某同學(xué)想經(jīng)過試驗(yàn)測定其實(shí)際長度.該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2，查得銅電阻率為1.7×10－8Ω·m，再利用圖甲所表示電路測出銅導(dǎo)線電阻Rx，從而確定導(dǎo)線實(shí)際長度.可供使用器材有：電流表：量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω；電壓表：量程3V，內(nèi)阻約9kΩ；滑動變阻器R1：最大阻值5Ω；滑動變阻器R2：最大阻值20Ω；23/62定值電阻：R0＝3Ω；電源：電動勢6V，內(nèi)阻可不計(jì)；開關(guān)、導(dǎo)線若干.回答以下問題：(1)試驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選____(填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至___端(填“a”或“b”).R2a因控制電路是限流式接法，而測量電路總電阻在3Ω以上，為使測量電路有較大調(diào)整范圍，滑動變阻器應(yīng)選取總阻值較大R2.為了確保開關(guān)閉合時(shí)電路安全，應(yīng)使滑動變阻器接入電路中阻值最大，即開關(guān)閉合前滑片應(yīng)置于a端.答案解析24/62(2)在實(shí)物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請依據(jù)圖甲電路完成剩下部分連接.答案25/62(3)調(diào)整滑動變阻器，當(dāng)電流表讀數(shù)為0.50A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖11乙所表示，讀數(shù)為______________________V.2.30(2.29～2.31均正確)

答案解析因?yàn)殡妷罕砹砍虨?～3V，分度值為0.1V，故讀數(shù)為2.30V.(4)導(dǎo)線實(shí)際長度為__________________m(保留兩位有效數(shù)字).94(93～95均正確)答案解析26/622.在“測定金屬電阻率”試驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn).待測金屬絲接入電路部分長度約為50cm.(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖所表示，其讀數(shù)應(yīng)為_________________________mm(該值靠近屢次測量平均值).螺旋測微器讀數(shù)為：0mm＋0.01mm×39.7＝0.397mm(0.395～0.399mm之間均正確).0.397(0.395～0.399均可)

答案解析27/62(2)用伏安法測金屬絲電阻Rx.試驗(yàn)所用器材為：電池組(電動勢3V，內(nèi)阻約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干.某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行試驗(yàn)測量，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.52028/62考慮到試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0.10V開始，非常小，應(yīng)考慮使用滑動變阻器分壓式接法，故采取是圖甲電路設(shè)計(jì)方案.由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采取圖中_____圖(填“甲”或“乙”).答案解析甲29/62(3)圖是測量Rx試驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器滑片P置于變阻器一端.請依據(jù)(2)所選電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間連線，并使閉合開關(guān)瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞.答案30/62(4)這個(gè)小組同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖所表示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn).請?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U－I圖線.由圖線得到金屬絲阻值Rx＝__________________

Ω(保留兩位有效數(shù)字).4.5(4.3～4.7均可)答案解析

31/62(5)依據(jù)以上數(shù)據(jù)能夠估算出金屬絲電阻率約為________(填選項(xiàng)前符號).A.1×10－2Ω·m B.1×10－3Ω·mC.1×10－6Ω·m D.1×10－8Ω·m答案解析√32/62(6)任何試驗(yàn)測量都存在誤差．本試驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn)，以下關(guān)于誤差說法中正確選項(xiàng)是________．A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)，因?yàn)樽x數(shù)引發(fā)誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由電流表和電壓表內(nèi)阻引發(fā)誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，能夠消除由測量儀表引發(fā)系統(tǒng)

誤差D.用U－I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻能夠減小偶然誤差答案解析√√33/62因?yàn)樽x數(shù)引發(fā)誤差屬于偶然誤差，A錯(cuò)；電流表和電壓表內(nèi)阻引發(fā)誤差屬于系統(tǒng)誤差，B錯(cuò)；因?yàn)樵撛囼?yàn)原理未考慮電表內(nèi)阻造成誤差，所以將電流表和電壓表內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，能夠消除因?yàn)闇y量儀表引發(fā)系統(tǒng)誤差，C對；經(jīng)過U－I圖象處理數(shù)據(jù)時(shí)已經(jīng)直觀地舍去了第6次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，且屢次測量后畫直線目標(biāo)就是取平均值，所以用U－I圖象處理數(shù)據(jù)更加好地減小了偶然誤差，D對．34/623命題點(diǎn)二試驗(yàn)拓展創(chuàng)新35/62電阻測量六種方法1.伏安法電路圖外接法：內(nèi)接法：特點(diǎn)：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大，測大電阻時(shí)應(yīng)用內(nèi)接法測量，測小電阻時(shí)應(yīng)采取外接法測量)36/622.安安法若電流表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)做電流表、電壓表以及定值電阻來使用.(1)如圖甲所表示，當(dāng)兩電流表所能測得最大電壓靠近時(shí)，假如已知

內(nèi)阻R1，則可測得

內(nèi)阻R2＝.(2)如圖乙所表示，當(dāng)兩電流表滿偏電壓UA2?UA1時(shí)，假如已知

內(nèi)阻R1，

串聯(lián)一定值電阻R0后，一樣可測得

電阻R2＝.37/623.伏伏法若電壓表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)做電流表、電壓表和定值電阻來使用.(1)如圖甲所表示，兩電壓表滿偏電流靠近時(shí)，若已知

內(nèi)阻R1，則可測出

內(nèi)阻R2＝

R1.(2)如圖乙所表示，兩電壓表滿偏電流IV1?IV2時(shí)，若已知

內(nèi)阻R1，

并聯(lián)一定值電阻R0后，一樣可得

內(nèi)阻R2＝.38/624.等效法測電阻如圖所表示，先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定電源上，讀出電流表示數(shù)I；然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)整電阻箱阻值，使電流表示數(shù)仍為I，則電阻箱讀數(shù)即等于待測電阻阻值.39/625.比較法測電阻如圖所表示，讀得電阻箱R1阻值及

、

示數(shù)I1、I2，可得Rx＝.假如考慮電流表內(nèi)阻影響，則I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2).40/62試驗(yàn)步驟：(1)斷開S2，閉合S1，調(diào)整R0，使

示數(shù)滿偏為Ig；(2)保持R0不變，閉合S2，調(diào)整電阻箱R，使

示數(shù)為

；(3)由上可得RA＝R.6.半偏法測電流表內(nèi)阻電路圖如圖所表示41/62

要測量某種合金電阻率.(1)若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝_______.用螺旋測微器測合金絲直徑如圖甲所表示，讀數(shù)為________mm.【例2】由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm；0.650答案解析42/62(2)圖乙是測量合金絲阻值原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān).依據(jù)原理圖在圖丙中將實(shí)物連線補(bǔ)充完整.答案43/62(3)閉合S1，當(dāng)S2處于位置a時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)分別為U1＝1.35V，I1＝0.30A；當(dāng)S2處于位置b時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)分別為U2＝0.92V，I2＝0.32A.依據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)S2處于位置____(選填“a”或“b”)時(shí)，測量相對準(zhǔn)確，測量值Rx＝_____Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)依據(jù)

≈0.32，而

≈0.07，可知，電壓表分流較大，所以必須采取電流表外接法，即S2處于位置b時(shí)，測量相對準(zhǔn)確，依據(jù)歐姆定律，則有Rx＝Ω≈2.9Ω.b2.9答案解析44/62(·全國Ⅱ卷·23)某同學(xué)利用圖(a)所表示電路測量量程為2.5V電壓表

內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇器材有：電阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流電源E(電動勢3V)，開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干.【例3】45/62試驗(yàn)步驟以下：①按電路原理圖(a)連接線路；②將電阻箱阻值調(diào)整為0，將滑動變阻器滑片移到與圖(a)中最左端所對應(yīng)位置，閉合開關(guān)S；③調(diào)整滑動變阻器，使電壓表滿偏；④保持滑動變阻器滑片位置不變，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表示數(shù)為2.00V，記下電阻箱阻值.回答以下問題：(1)試驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動變阻器____(填“R1”或“R2”).R1答案解析46/62本試驗(yàn)測電壓表內(nèi)阻，試驗(yàn)中電壓表示數(shù)改變不大，則接入電阻箱后電路總電阻改變不大，故需要滑動變阻器最大阻值較小，故選R1可減小試驗(yàn)誤差.47/62(2)依據(jù)圖(a)所表示電路將圖(b)中實(shí)物圖連線.答案解析看法析圖48/62(3)試驗(yàn)步驟④中統(tǒng)計(jì)電阻箱阻值為630.0Ω，若認(rèn)為調(diào)整電阻箱時(shí)滑動變阻器上分壓不變，計(jì)算可得電壓表內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位).電壓表和電阻箱串聯(lián)，兩端電壓分別為2.00V和0.50V，則RV＝4R＝2520Ω2520答案解析49/62(4)假如此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)組成，可推斷該表頭滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號).A.100μA B.250μAC.500μA D.1mA答案解析√50/623.小明同學(xué)經(jīng)過試驗(yàn)探究某一金屬電阻阻值R隨溫度t改變關(guān)系，已知該金屬電阻在常溫下阻值約10Ω，R隨t升高而增大，試驗(yàn)電路如圖所表示，控溫箱用以調(diào)整金屬電阻溫度.試驗(yàn)時(shí)閉合S，先將開關(guān)K與1端閉合，調(diào)整金屬電阻溫度，分別記下溫度t1，t2，…和電流表對應(yīng)示數(shù)I1，I2，….然后將開關(guān)K與2端閉合，調(diào)整電阻箱使電流表示數(shù)再次為I1，I2，…，分別記下電阻箱對應(yīng)示數(shù)R1，R2，….題組階梯突破51/62(1)有以下兩電流表，試驗(yàn)電路中應(yīng)選取________.A.量程0～100mA，內(nèi)阻約2ΩB.量程0～0.6A，內(nèi)阻可忽略電路中電源電動勢為1.5V，金屬電阻阻值約為10Ω，滑動變阻器電阻最大為10Ω，電流在0.075～0.15A，則電流普通在0.1A以內(nèi)調(diào)整，為使電流讀數(shù)更準(zhǔn)確，應(yīng)選取量程0～100mA電流表.答案解析√52/62(2)試驗(yàn)過程中，要將電阻箱阻值由9.9Ω調(diào)整至10.0Ω，需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱旋鈕“a”、“b”、“c”，正確操作次序是____________________.①將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”②將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”③將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”調(diào)整電阻箱時(shí)按照先調(diào)大再調(diào)小標(biāo)準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)各旋鈕正確操作次序是①②③(或①③②).答案解析①②③(或①③②)53/62(3)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)t和R數(shù)據(jù)見下表答案解析溫度t(℃)20.040.060.080.0100.0阻值R(Ω)9.610.411.112.112.8請依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖方格紙上作出R－t圖線.由圖線求得R隨t改變關(guān)系為R＝___________Ω.0.04t＋8.8看法析圖R＝0.04t＋8.8Ω.b=8.8

54/624.某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體電阻，現(xiàn)有量程為3V、內(nèi)阻約為3kΩ電壓表和量程為0.6A、內(nèi)阻約為0.1Ω電流表.采取分壓電路接線，圖甲是實(shí)物部分連線圖，待測電阻為圖乙中R1，其阻值約為5Ω.55/62(1)測R1阻值最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接____(填a或b)、導(dǎo)線②連接___(填c或d).da因電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻R1阻值，則電流表采取外接法，而滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法，故測R1阻值最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接a，導(dǎo)線②連接d；答案解析56/62(2)正確接線測得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1阻值為___________________Ω.答案解析U/V0.400