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),第八章 恒定电流,内容索引,过好双基关,命题点一 教材原型实验,命题点二 实验拓展创新,过好双基关,1,一、螺旋测微器的使用 1.构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度.,2.原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的 螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退mm，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 mm，即螺旋测微器的精确度为 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.,0.5,0.01,0.01,3.读数：测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出
2、)可动刻度数(估读一位) (mm). 如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.,0.01,二、游标卡尺 1.构造：主尺、 (主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图所示),2.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径. 3.原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.,游标尺,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样多的小等分刻度少1 mm.常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
3、下表：,0.1,0.05,0.02,4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(xK精确度)mm. 三、常用电表的读数 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可. (1)03 V的电压表和03 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是 V和 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.,0.1,0.1,(2)对于015 V量程的电压表，精确度是 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到
4、0.1 V. (3)对于00.6 A量程的电流表，精确度是 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.,0.5,0.02,1.实验原理(如图所示) 根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的 和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率.,长度,2.实验器材 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(050 )，开关，导线若干， ，毫米刻度尺. 3.实验步骤 (1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d. (2)连接好用伏安法测电阻的实验
5、电路. (3)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，求出其平均值l.,螺旋测微器,(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值 的位置. (5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内. (6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R 和S 中，计算出金属丝的电阻率.,最大,1.伏安法测电阻的电路选择 (1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法. (2)临界值计算法 Rx 时，用电流表 接法.,外,内,(3)实验试探法：按图接
6、好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表 接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表 接法. 2.注意事项 (1)先测直径，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. (2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法.,外,内,(3)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变大. 3.误差分析 (1)若为内接法，电流表分压. (2)若为外接法，电压表分流. (3)长度和直径的测量.,2,命题点一 教材原
7、型实验,某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下：(1)用游标为20 分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为L_mm；,【例1】,答案,解析,50.15,游标卡尺的固定刻度读数为50 mm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.053 mm0.15 mm，所以最终读数为：50 mm0.15 mm50.15 mm；,50 mm,3,(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径D_mm；,答案,解析,4.700,螺旋测微器的固定刻度读数为4.5 mm，可动刻度读数为0.0120.0 mm0.200 mm，所以最终读数为：4.5 mm0.200 mm4.700 mm.,4,0.5
8、,20,(3)用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为_.,答案,解析,120,该电阻的阻值约为12.010 120 .,12,(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下： 待测圆柱体电阻R 电流表A1(量程04 mA，内阻约50 ) 电流表A2(量程030 mA，内阻约30 ) 电压表V1(量程03 V，内阻约10 k) 电压表V2(量程015 V，内阻约25 k) 直流电源E(电动势4 V，内阻不计) 滑动变阻器R1(阻值范围015 ，允许通过的最大电流2.0 A),滑动变阻器R2(阻值范围02 k，允
9、许通过的最大电流0.5 A) 开关S、导线若干 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学设计了如图所示的电路，请指出3处不妥之处： _； _； _.,电流表应选A2,电流表应采用外接法,滑动变阻器应采用分压式接法,答案,解析,根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最大电流为Imax 1 000 mA33 mA，所以电流表应选A2；由于要求“测得多组数据”，所以变阻器应用分压式接法，应选择阻值小的变阻器R1；由于 ，所以电流表应用外接法.,1.实验室购买了一捆标称长度为100 m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积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.710
10、8 m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度. 可供使用的器材有： 电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 ； 电压表：量程3 V，内阻约9 k； 滑动变阻器R1：最大阻值5 ； 滑动变阻器R2：最大阻值20 ；,定值电阻：R03 ； 电源：电动势6 V，内阻可不计； 开关、导线若干. 回答下列问题： (1)实验中滑动变阻器应选_(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至_端(填“a”或“b”).,R2,a,因控制电路是限流式接法，而测量电路总电阻在3 以上，为使测量电路有较大的调节范围，滑动变阻器应选用总阻值较大的R2.为了保证开关闭合时电路的安全，应使滑动变
11、阻器接入电路中的阻值最大，即开关闭合前滑片应置于a端.,答案,解析,(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接.,答案,(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图11乙所示，读数为_V.,2.30(2.292.31均正确),答案,解析,由于电压表量程为03 V，分度值为0.1 V，故读数为2.30 V.,(4)导线实际长度为_ m(保留两位有效数字).,94(9395均正确),答案,解析,2.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm. (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量
12、结果如图所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值).,螺旋测微器的读数为：0 mm0.01 mm39.70.397 mm(0.3950.399 mm之间均正确).,0.397(0.3950.399均可),答案,解析,(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内 阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(0 20 ，额定电流2 A)、开关、导线若干. 某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：,考虑到实验测量数据中电压表示数从0.10 V开始，非常小，应考虑使用滑动变阻器分压式接法，故采用的是图甲的电
13、路设计方案.,由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的_图(填“甲”或“乙”).,答案,解析,甲,(3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，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被烧坏.,答案,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的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UI图线.由图线得到金属丝的阻值Rx_ (保留两位有效数字).,4.5(4.3,4.7均可),答案,解析,(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻
14、率约为_(填选项前的符号). A.1102 m B.1103 m C.1106 m D.1108 m,答案,解析,(6)任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是_ A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,答案,解析,由于读数引起的误差属于偶然误差，A错； 电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差，B错； 由于该实验原理未考虑电表内阻造成的误差，因此将电流
15、表和电压表的内阻计算在内，可以消除由于测量仪表引起的系统误差，C对； 通过UI图象处理数据时已经直观地舍去了第6次实验数据，且多次测量后画直线的目的就是取平均值，因此用UI图象处理数据更好地减小了偶然误差，D对,3,命题点二 实验拓展创新,电阻测量的六种方法 1.伏安法,电路图,外接法：,内接法：,特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，测小电阻时应采用外接法测量),2.安安法 若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用. (1)如图甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知 的内阻R1，则可测得 的内阻R2 . (2)如图乙所示，当两电流表的
16、满偏电压UA2UA1时，如果已知 的内阻R1， 串联一定值电阻R0后，同样可测得 的电阻R2 .,3.伏伏法 若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用. (1)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知 的内阻R1，则可测出 的内阻R2 R1. (2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1IV2时，若已知 的内阻R1， 并 联一定值电阻R0后，同样可得 的内阻R2 .,4.等效法测电阻 如图所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；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，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻
17、的阻值.,5.比较法测电阻 如图所示，读得电阻箱R1的阻值及 、 的示数I1、I2，可得Rx . 如果考虑电流表内阻的影响，则I1(RxRA1)I2(R1RA2).,实验步骤： (1)断开S2，闭合S1，调节R0，使 的示数满偏为Ig； (2)保持R0不变，闭合S2，调节电阻箱R，使 的示数为 ； (3)由上可得RAR.,6.半偏法测电流表内阻 电路图如图所示,要测量某种合金的电阻率. (1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率_.用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为_ mm.,【例2】,0.650,答案,解析,(2)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
18、理图在图丙中将实物连线补充完整.,答案,(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U11.35 V，I10.30 A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U20.92 V，I20.32 A.根据以上测量数据判断，当S2处于位置_(选填“a”或“b”)时，测量相对准确，测量值Rx_ .(结果保留两位有效数字),根据 0.32，而 0.07，可知，电压表 分流较大，因此必须采用电流表外接法，即S2处于位置b时，测量相对准 确，根据欧姆定律，则有Rx 2.9 .,b,2.9,答案,解析,(2016全国卷23)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表 的内阻
19、(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值 5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干.,【例3】,实验步骤如下： 按电路原理图(a)连接线路； 将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S； 调节滑动变阻器，使电压表满偏； 保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值. 回答下列问题： (1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”).,R1,答案,解析,本实验测电压表的内阻，实验中电压表示
20、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最大阻值较小，故选R1可减小实验误差.,(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.,答案,解析,见解析图,(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位).,电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V， 则RV4R2 520 ,2 520,答案,解析,(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号). A.100 A B.250 A C.500 A D.1 mA,答案,解析,
21、3.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10 ，R随t的升高而增大，实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度. 实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金 属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，和电流 表的相应示数I1，I2，.然后将开关K与2端闭合， 调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2， 分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，.,(1)有以下两电流表，实验电路中应选用_. A.量程0100 mA，内阻约2 B.量程00.6 A，内阻可忽略,电路中电源电动势为1.5 V，金属电阻的阻值约为10 ，滑动变阻器电阻最大的为10 ，电流
22、在0.0750.15 A，则电流一般在0.1 A以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程0100 mA的电流表.,答案,解析,(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 调节至10.0 ，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是_. 将旋钮a由“0”旋转至“1” 将旋钮b由“9”旋转至“0” 将旋钮c由“9”旋转至“0”,调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序是(或).,答案,解析,(或),(3)实验记录的t和R的数据见下表,答案,解析,请根据表中数据，在图方格纸上作出Rt图线. 由图线求得R随t的变化关系为R_.,0.04t8.8,见解析图,R0.
23、04t8.8 .,b=8.8,4.某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表.采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 .,(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接_(填a或b)、导线连接_(填c或d).,d,a,因电压表的内阻远大于待测电 阻R1的阻值，则电流表采用 外接法，而滑动变阻器应 采用分压式接法，故测R1阻 值的最优连接方式为 导线连接a，导线连接d；,答案,解析,(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为_ _.,答案,解析,4.6(4.44.7,见解析图,
24、均可),(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的 ，若测R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项). A.连接a，连接c B.连接a，连接d C.连接b，连接c D.连接b，连接d,设R1的边长为l，厚度为h，电阻率为，根据电阻定律，得R1 R2 R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应 连接a，连接d，选项B正确.,答案,解析,5.用以下器材测量待测电阻Rx的阻值 A.待测电阻Rx：阻值约为200 ； B.电源E：电动势为3.0 V，内阻可忽略不计； C.电流表A1：量程为010 mA，内电阻r120 ； D.电流表A2：量程为020
25、mA，内电阻约为r28 ； E.定值电阻R0：阻值R080 ； F.滑动变阻器R1：最大阻值为10 ； G.滑动变阻器R2：最大阻值为200 ； H.单刀单掷开关S，导线若干.,(1)为了测量电阻Rx，现有甲、乙、丙三位同学设计了以下的实验电路图(如图)，你认为正确的是_；(填“甲”、“乙”或“丙”),所给的三个电路图中，乙图可明确确定两支路的电流值和含有电流表的支路的电阻值，由此可确定待测阻值.故乙图正确.,乙,答案,解析,(3)若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2.则Rx的表达式为：Rx_.,答案,解析,(2)滑动变阻器应该选_；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_端；(填“a”或“b”),答案,解析,R1,因乙图为滑动变阻器的分压式接法，则应用小阻值的变阻器.故应选R1，闭合开关前要让测量电路电压由小变大，故滑片P应置于b端.,b,
