201X年高考物理一轮复习第八章恒定电流实验八电阻的测量测定金属丝的电阻率同时练习使用螺旋测微器学案

1、实验八 电阻的测量 测定金属丝的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）回归教材 拿握基本原理和基本方法过好双基关一、螺旋测微器的使用1构造：如图1所示，拆为网定刻度，£为可动刻度.2 原理：测微螺杆F与同定刻度乃之间的箱密螺纹的螺距为0.5mm,即決钮Q每旌转一周， F前进或后退05mm,而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退 0.01mm,即螺淀测微器的精确度为他mm逮数时估谀到毫米的千分位上，因此，螺淀测微 器又叫千分尺.3樓数：测量定刻度數（mtn）（注意半毫米刻度线是否憲出）+可动刻度数（估谀一 位）X0.01 （mm）.如图2所示,固定刻度示数为2.0mm,半

2、亳米刻度线耒專出，而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的樓数为:2.0mm +15.0 X 0.01 mm = 2.150mm.二、游标卡尺1. 构造：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个內、外测量爪）、游标卡尺上还有一个深 度尺.（如图3所示）图32. 用途：测量厚度、长度、深度、內径、外径.3. 原理：利用主尺的*小分度与游标尺的晟小分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同祥多的小等分刻度 少1 mm.t见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下 裘：刻度格数（分度）刻度总长度每小格与1mm的差值精确度（可精确到）1

3、09mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4渎数：若用裘示从主尺上读出的整亳米數，K表示从游标尺上樓出与主尺上某一刻度线 对齐的潞标的格數，则记录结果表示为（x+ KX精确度）mm.三、常用电表的读數对于电压裘和电流表的读數问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻農时电表允许通 过的晟大电压或电流，然后根据裘竞总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位昼迸行樓数 即可.（1）03V的电压表和03A的电流裘的读數方法相同，此量程下的精确度分别是0JV和 0JA,香清楚指针的实际位虽，逮到小數点后面两位.（2）对于015V量程的电压表，精确度

4、曼gV,在逮數时只雯求铁到小數点后而一位，即逮 到 0.1V.对于00.6A量程的电流表，精确度畏0.02A,在逮數时只要求读到小数点后而两位，这 时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.n基本实验要求1.实验原理(如图4所示)根据电阻定律公式知道只曼测出金厲丝的塑和它的直径N计算出橫截而积S,并用伏安 法测出电阻心，即可计算出金属丝的电阻率.甲图42实验器材被测金晨丝，直流电源(4V),电流裘(00.6A),电压丧(03V)，滑动更阻器(05()Q),开关， 导线若干，螺旋测微器,亳米刻度尺.3实验步骤用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位宜各测一次克径，求出其平均值d连接好用

5、伏安法测电阻的实脸电路.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均債/(4) 把滑动炎阻#的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置(5) 闭合开关，改芟滑动芟阻翳滑片的位虽，逮出几组相应的电流表、电压表的示數/和U 的值，填入记录表格内.将测得的尽、人d值，代入公式R=( S=-中，计算出金厲丝的电沮率.Q规律方法总结1伏安法测电阻的电路选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流裘內阻进行比较，若几较小，宜采 用电流表外接法；若几较大，宜采用电流表內接法.临界值计算法阳寸阪时,用电流表世接法；几7兀时，用电流丧宜接法.实验试探法：按图5接好电路，让电压

6、表的一根接线柱P先后与弘b处接触一下，如杲 电压表的示数有较大的更化，而电流表的示數变化不大，则可采用电流表处接法；如果电流 裘的示數有较大的变化，而电压表的示數变化不大，则可采用电流裘也接法III！图52. 注意事项先测宜径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量.电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流裘外接法电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实 验过程中萸大.3. 谋差分析若为内接法，电流表分压.若为外接法，电压表分流.(3) 长度和直径的測量.抓住题眼重审题总结解题技巧方法研透命题点命题点一教材原型实验 【例1】某同

7、学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率O步骤如下：用游标为20分度的卡尺测量其长度如图6甲，由图可知其长度为厶=mm；1111=r-厶)2()1 11 1 1w三15乙用摞旋测微器測量其直径如图乙，由图可知其直径D=mm；用多用电表的电阻"X10"挡，按正确的操作步骤測此圆柱体的电阻几 表盘的示数如图7,则该电阻的阻值约为Q.图7（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻人，现有的器材71其代号和规格如下：待测圆柱体电阻人电流 A,（量程04mA,内阻约50Q）电流表人2（量程03（）mA,内阻约300）电压 V,（ t程0 3V,内阻约lOkQ）电压 V2（t程0 15V

8、,内阻约25kQ）直流电源啟电动势4V,內限不计）滑动变阻器人（阻值范围0 150,允许通过的最大电流2.0A）滑动更阻器心（阻值范围02M2,允许通过的最大电流0.5A）开关S、导线若干为使实验误差较小，要求测得多组數据进行分析，慕同学诛计了如图8所示的电路，请指出3处不妥之处： ； ； 咎案（1）50.15 （2）4.700120 （4）电流裘应选A,电流表应采用外接法滑动交 阻器应采用分压式接法解析 游标卡尺的固定刻度渎數为50mm,游标尺上第3个刻度游标逮数为0.05X 3mm =0.15mm,所以最终读敎为：50mm+0.15mm=50.15mm；(2)螺旋測微器的同定刻度逮数为4.

9、5mm,可动刻廈读數为001 X20()mm = 0200m叫 所以呆 终樓数为:4. 5mm + 0.200mm4.700mm.该电阻的阻值约为12.0X100=1200.E 4(4)根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的呆大电流为X 1000mA33mA,所以电流表应逸屯；由于要求“测得多组數据”，所以萸阻器应用分压式接法，应选择阻值小的A- R变阻器几；由于x>7T，所以电流表应用外接法.O题组阶梯突破1.实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度该 同学首先测得导线横截面枳为1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7X10iQm,再利用图9甲所 示电路测出铜

10、导线的电阻几，从而确定导线的实际长度.可供便用的慕材有：电流表：量程0.6A,內阻约0.2Q;电压表：量程3V,內阻约9kQ;滑动变阻器人：晟大阻值5Q;滑动变阻器«：晟大阻值20Q;定值电阻：几=3Q;电源：电动势6V,內阻可不计；开关、导线若干.回各下列问题:实验中滑动交阻霁应选(填“艮”或“心”)，闭合开关S前应将滑片移至轍填或“b”).(2)在实物图10中，巳正确连接了部分导线，谪根据图9甲电路完成剩余部分的连接.图10调节滑动更阻翳，当电流表的读數为0.50A时，电压表示數如图9乙所示，谤数为V.（4）导线实际长度为m（保留两位有效數宇）.咎案人2 “如图所示2.30（2.

11、29-2.31 均正确）（4）94（93-95 均正确）解析（1）闵控制电路爱限流式接法，而测量电路总电阻在3Q以上，为便测量电路有较大的 调节范围，滑动芟阻翳应选用总阻價较大的心为了保证开关闭合时电路的安全，应便滑动 变阻器接入电路中的阻價*大，即开关闭合前滑片应昼于玄端.实物图连线如图所示由于电压表量程为03V,分度值为0.1V,故谀数为2.30V.U1RS（4）测量电路的总阻值 几+几=了 = 4600,贝i|几=1.600,由R=斥可知，/= =16OX 1.0X10-61.7X10-K精选2在“测定金晨的电阻率”实验中，所用测量仪器均巳狡准.待测金属丝接入电路部分的 长厦约为50cm

12、.用螺旋测微器測量金厲丝的直径，其中某一次测量结果如图11所示，其读數应为mm（该值接近多次测量的平均值）.图11（2）用伏安法测金晨丝的电阻人实验所用器材为：电池组（电动势3V,內阻约1Q）、电流丧（内 阻约0.10）、电压裘（内阻约3M1）、滑动变阻器7?（02（）Q,额定电流2A）.开关、导线若干. 英小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次數1234567L7V0.100.300.701.001.501.702.307/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量尽是采用图12中的图（填甲”或“乙”）.图

13、13爱测量久的实验器材实物图，图中巳连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P虽于燮 阻霁的一端.请根据所遶的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间, 电压表或电流表不至于彼烧坏.图14(4) 这个小组的同学在坐标纸上建立U、/坐标系，如图14所示，图中巳标出了与測量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出心一丿图线.由 图线得到金厲丝的阻值& =C】(保留两位有效數宇).(5) 根据以上数据可以估算出金厲丝的电阻率约为(填逸项前的符号).A. IX l(r'Q mB. 1X10-© mC 1X10-Q mD lXlOfQ m(

14、6) 任何实验测量掷存在溟差.本实验所用测量仪器均巳校准，下列关于谋差的说法中正确 的选项是-A. 用螺就测微器测量金属丝克径时，由于谟數引起的误差厲于系统误差B. 由电流表和电压表的內阻引起的误差属于僵然谋差C. 若将电流表和电压丧的內阻计算在內，可以消除由测量仪表引起的系统溟差D. 用L-1图象处理數据求金属丝电阻可以减小偶然误差咎案(1)0.397(0.395-0.399均可)(2)甲 如图甲(4)如图乙4.5(4.34.7均可)C(6)CP甲 "OH 0.10 020 0J4) 0.10 0.50 0.解析 螺就測微器的读数为：0mm + 001mmX39.7 = 0397m

15、m(03950399mm之间均正确).(2) 考虑到实验測量数据中电压表示數从0.10V开始，非常小，应考虑便用滑动变阻器分压式 接法，故采用的是图甲的电路诛计方案.连图时注意滑动变阻器的分压式接法，注意电流表和电压裹的正负枕.(4)将第2、4、6次测量数据的坐标点标出来后，画出一条直线，舍去第6次实验数据点，让直线过坐标原点，计算出图线斜率为4.5(43-4.7 间均正确)，即为金属丝的阻值.I4/(5)根据电阻定律心=勺=狞，代入数据计算得到电阻率0*1X10-©m, C对.由于读数引起的误差属于侑然误差，A错；电流表和电压表的內阻引起的误差晨于系统溟差，B错；由于该实验原理耒考

16、虑电表内阻造成的谋差，因此将电流表和电压表的内阻计算在內，可以消除由于测量仪表引起的系统误差，C对；通过&一丿图象处理数据时巳经直观地舍去了第6次实验數据，且多次测量后画亶线 的目的就是取平均值，丙此用V-1图象处理數据更好地减小了偶然误差，D对.命题点二实验拓展创新电阻测量的六种方法1. 伏安法外接法：电路图仁I內接法：倚点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用內接法测量，测小电阻时应采用外接 法测量)2. 安安法若电流表內阻巳知，则可将其当做电流表、电压表以氏定值电阻来使用.如图15甲所示，当两电流表所能测得的晟大电压接近时，如栗巳知包的內阻几，则可测 得的内阻心=字如图乙所

17、示，当两电流表的满偏电压心心时，如杲巳知的内阻几，串联一定值 电阻几后，同样可测得的电阻心='戶3伏伏法若电压表內阻巳知，则可将其当做电流表、电压裘和定值电阻来便用.如图16甲所示，两电压丧的满偏电流接近时，若巳知®的内阻几，则可测出的內阻(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流7Vi«A-时，若巳知©的内阻©并联一定值电阻几后，同样可得的内阻=TT.-+ 4. 等效法测电阻如图17所示，先让待测电阻与一电流裘串联后接到电动势恒定的电源上，谬出电流裘示数1；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，便电流丧的示數仍 为厶则电阻箱的读

18、数即等于待测电阻的阻值.图175. 比较法测电阻如图18所示，读得电阻箱人的阻值氏、倒的示数儿厶 可得心=竿.如栗考虑电流表內阻的影响，则厶(几+心) = S +几2)R,1 b图186. 半偏法测电流表内阻电路图如图19所示实验步骤: 断开S?,闭合S】，调节几，便©的示數满偏为右； 保持几不芟，闭合S2,调节电阻箱人，使©的示數为扌;(3) 由上可得瓦=人【例2】要测量某种合金的电阻率.若合金丝长度为厶直径为Q,阻值为人，则其电阻率0=用螺旋测微器测合金丝的亶径如图20甲所示，樓数为mm.图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关.根据原理图在图丙中将实物连线补

19、充完整.甲乙图20闭合S”当S?处于位置彳时，电压表和电流表的示数分别为U = 135V, Z = 030A;当S2处于位渥b时，电压表和电流表的示数分别为6；=0.92V, Z=0.32A.根据以上测量数据判断，当S2处于位昼（选填 分 或 第）时，测量相对准确，测量值凡=Q（结杲保留两位有效數宇）冗3咎案=7 °-650如图所示& 2.9U L L解析金厲丝电阻：R=（r-=n，则电阻率：i>=；“ 2 2由图示螺建测微器可知，其示数为：0. 5mm + 15.0X0.01 mm=0.650mm；Z7 1.35-0.922 0.32-0.30根据三-=032,而=&

20、lt;H<| 0,07,可知，电压表分流较大，丙此必须采用电流我外接法，即0.92S2处于位置&时，测量相对准确，根据欧姆定律，则有7?r=(1-2.9Q.【例3】(2016 全国11卷 23)某同学利用0 21(a)所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻(内阻为數千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱&長大阻值99999.9Q),滑动芟阻器局(最大 阻值50Q),滑动变阻器几(聂大阻值5k£2),亶流电源尽电动势3V),开关1个，导线若干.(a)(b)图21实脸步骤如下： 按电路原理图连接线路； 将电阻箱限值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图中晟左端所对应的位

21、趣，闭合开 关S； 调节滑动萸阻器，使电压裘满偏； 保持滑动炎阻器滑片的位宣不萸，调节电阻箱阻值，便电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值.回咎下列问题:实验中应遶择滑动炎阻器(填“人”或“尺”)(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.实验步骤中记录的电阻笹阻值为630.00,若认为调节电阻箱时滑动更阻器上的分压不变，计算可得电压裘的内阻为Q(结杲保留到个位).(4) 如杲此电压表是由一个裘头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为(填正确咎案标号).A. lOOpAB. 250卩AC. 50()|iAD. 1mA咎案几(2)见解析图2520 (4)P解析 本实验测电压表的內

22、阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的栽大阻值较小，故选人可减小实验误差.滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示:电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00V和0.50V,则假=4人=252()0U 2.5(4)电压表的满偏电流75=AlmA,故选项D正确.0题组阶梯突破3小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值人随温度r的更化关系，巳知该金属电阻在常温下的阻值约100,人随r的升高而增大，实验电路如图22所示，控温箱用以调节金厲电 阻的温度.实验时闭合S,先将开关K与1端闭合，调节金厲电阻的温度，分别记下温j L和 电流表的相应示數厶，4.然

23、后将开关K与2端闭合，凋节电阻箱便电流表的示數再次为 儿 厶 ，分别记下电阻箱相应的示数尺，人2,.有以下两电流丧，实验电路中应选用A. 量程0100mA,內阻约2(2B. 量程00.6A,内阻可忽略实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9Q调节至10.0Q，需锻转图中电阻將的放钮“b”、花”，正确的操作顺序是 将旋钮力由“0”旋转至 将旋钮&由“9”旋转至“0” 将旋钮c由“9”建转至“0”C5)实验记录的r和人的數据见下丧温度C)20.04().060.080.0100.0阻值人(Q)9.610.411.112.112.8请根据表中数据，在图23方格纸上作出Ar图线.a miSSB由图

24、线求得人随r的变化关系为人=Q.咎案(1)A(或)见解析图0 04f+&8解析(1)电路中电源电动势为1-5V,金厲电阻的阻值约为10Q,滑动交阻器电阻战大的为 10Q,电流在0.075-0.15A,则电流一般在0.1A以内调整，为便电流逮数更准确，应选用量 程0 100mA的电流表.(2) 调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各就钮的正确操作顺序是(或 ).(3) 人一 r图象如图所示f/e/n叫卄H卅卅卄II卅Itfl 以卿卅川"出囲M0MI由 R-t 图象知,11=0.041+ 8.8Q.4. 某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3V、內阻约为3kQ的电压表和量程为0.6A、 內阻约为0.1Q的电流裘.采用分压电路接线，图24甲是实物的部分连线图，待测电阻为图 乙中的几，其阻值约为5£1尹电流方向测几阻值的最优连接方式为导线连接（填次或b）、导线连接（填c或 切（2）正确接线测得实验数据如表，用作图法求得几的阻值为<167V0.4()0.801.201.602.002.40A0.090.190.270.350.440.53巳知图乙中人