测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)(深度思考+考点突破+提能训练,21页,含解析)

1、实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)考纲解读 1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法.2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.3.会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率一、螺旋测微器的使用1构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度图12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0.5 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0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 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3读数：(1)测量时被测物体长度的半毫米数

2、由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出(2)测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)(3)如图2所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.图2二、游标卡尺1构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标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、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

3、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，其读数见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(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值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度

4、，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的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位(2)对于015 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.(3)对于00.6 A量程的电流表，精确度是0.02 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.基本实验要求1实验原理根据电阻定律公式知道只要测量出金属丝的长度和它的直径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2实验器材被测金属丝，直流电源(4

5、 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(50 )，开关，导线若干，螺旋测微器，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)接好用伏安法测电阻的实验电路(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.(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置(5)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Rx中，计算出金属丝的电阻率4电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路

6、图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRA>Rx测量值大于真实值R测<Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx规律方法总结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，用电流表外接法；Rx>时，用电流表内接法(3)实验试探法：按图4接好电路，让电压表一根接线柱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，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数 图4有较大的变化，而电

7、压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法2注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时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(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)长度和直径的测量考点一测量仪器、仪表的读数例1(1)如图5所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为_mm，_mm，_mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径

8、，示数如图6所示，则金属丝的直径是_mm.图5图6(3)图7使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数是_A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为_A.图8使用较小量程时，每小格表示_V，图中表针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针示数为_ V.图7图8(4)旋钮式电阻箱如图9所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_.今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_图9游标卡尺的读数应注意以下几点：(1)看清精确度例如(图10)图10易错成

9、(114×0.1) mm11.40 mm正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零例如(图11)图11易错成(1012×0.05) mm10.6 mm，正确的应为10.60 mm.(2)主尺上的单位应为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如(图12)图12易错成(54×0.05) mm5.20 mm，正确的应为(504×0.05) mm50.20 mm(3)区分零刻度与标尺最前端例如(图13)图13易错成(1310×0.05) mm13.50 mm正确读

10、数为(1410×0.05) mm14.50 mm考点二对实验操作及实验数据处理的考查例2(2012·北京理综·21)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，其中某一次测量结果如图14所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值)图14(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(020 ，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

11、，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图15中的_图(选填“甲”或“乙”)图15(3)图16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图16(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图17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

12、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)图17(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号)A1×102 ·m B1×103 ·mC1×106 ·m D1×108 ·m(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_(有多个正确选项)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由于电流表和电压表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

13、阻可以减小偶然误差考点三对测电阻的方法的考查例3实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图18所示供选择的仪器如下：图18待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )；电流表G2(010 mA，内阻约100 )；定值电阻R1(300 )；定值电阻R2(10 )；滑动变阻器R3(01 000 )；滑动变阻器R4(020 )；干电池(1.5 V)；电键S及导线若干(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_(在空格内填写序号)(2)用线条在图19中把实物图补充连接完整图19(3)补全实验步骤：按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最_端(填“左”或“右”

14、)；闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图20所示图20(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_1.仪器选择的基本思路(1)优先考虑安全因素各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流(一般假设滑动变阻器采用限流接法时进行估算)如：用伏安法作出标有“6 V,0.6 W”字样的小灯泡的UI图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最大值不能超过6 V.

15、(2)考虑读数误差因素一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差(3)仪器选择的一般步骤首先选择唯一性的器材；粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材2处理实验图象题目的方法(1)根据题给实验原理与规律，尝试写出表示图象纵、横坐标物理量的函数关系式(2)结合函数关系式，找出图象的斜率、截距对应的数值或表达式，进而求出未知量电阻测量方法荟萃1伏安法：电路图特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻应用内接法测量)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

16、定值电阻来使用(1)如图21甲所示，当两电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，当两电表的满偏电压UA2UA1时，串联一定值电阻R0后，同样可测得的电阻R2.图213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22甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2R1.(2)如图乙所示，两电表的满偏电流IV1IV2时，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2.图224比较法测电阻如图23所示，测得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2，可得Rx.图23如果考虑电表内阻的影响，则I1(RxRA1)

17、I2(R1RA2)5半偏法测电流表内阻电路图如图24所示图24步骤：a断开S2，闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；b保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为；c由上可得RAR.特别提醒当R0RA时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且阻值的测量值偏小；电源电动势应选大些的，这样表满偏时R0才足够大，闭合S2时总电流变化才足够小，误差才小.38等效替代法测电阻 如图25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的阻值例4(2012&#

18、183;广东理综·34(1)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要图25测量圆柱体的尺寸和电阻分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数分别如图26(a)、(b)所示，长度为_ cm，直径为_ mm.图26按图(c)连接电路后，实验操作如下(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最_(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 .由此可知，圆柱体的电阻为_.1(2012·课标全国

19、3;22)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度该螺旋测微器校零时的示数如图27(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示图(a)所示读数为_mm，图(b)所示读数为_ mm，所测金属板的厚度为_mm.图272在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作错误的是()A用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变3(2012·山东理综·21(2)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金

20、属丝：Rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 )；A2(量程3 A，内阻约0.05 )；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图28所示，读数为_mm.图28若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图答案1.773(1.7711.775均正确)A1E1电路原理图见解析图4(2011·新课标全国

21、·22)为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图29所示的电路图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池完成下列实验步骤中的填空：图29(1)将S拨向接点1，接通S1，调节_，使待测微安表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数I；(2)然后将S拨向接点2，调节_，使_，记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的_，此即为待测微安表头内阻的测量值5现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：标准电流表A1(量程250 mA，内阻r15 )；电流表A2(量程300 mA，内阻r2约为5 )；待测电阻R1(阻值

22、约为100 )；滑动变阻器R2(最大阻值10 )；电源E(电动势约为6 V，内阻r约为1 )；单刀单掷开关，导线若干(1)要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号(2)实验中，需要直接测量的物理量有_，用测得的量表示待测电阻R1的阻值R1_.6为了测定电流表A1的内阻，某同学采用如图30所示的实验电路其中：图30A1是待测电流表，量程为300 A，内阻约为100 ；A2是标准电流表，量程是200 A；R1是电阻箱，阻值范围是0999.9 ；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为6 V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关(1)实验中滑

23、动变阻器采用_接法(填“分压”或“限流”)根据如图所示电路的实物图，请在下面虚线框中画出实验电路图(2)请将该同学的操作补充完整：连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最_(填“左端”或“右端”)；将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调节滑动变阻器R2，使电流表A2的示数是150 A.将开关S2扳到接点b处，_，使电流表A2的示数仍是150 A.若此时电阻箱各旋钮的位置如图31所示，则待测电流表A1的内阻Rg_.图31(3)上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用_(填写阻值前相应的字母)A300 k B30 k C

24、15 k D150 k7某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值200 ·m)如图32所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成， 图32左右两侧带有接线柱容器内表面长a40 cm，宽b20 cm，高c10 cm.将水样注满容器后，进行以下操作：(1)分别用多用电表欧姆挡的“×100”、“×1 k”两挡粗测水样的电阻值时，表盘上指针分别如图33所示，则所测水样的电阻约为_ .图33(2)为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器

25、材：A电流表(量程5 mA，电阻RA为50 )B电压表(量程15 V，电阻RV约为10 k)C滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)D电源(12 V，内阻约10 )E开关一只、导线若干请在实物图34中完成电路连接图34(3)正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，测出一系列数据如表所示，请在如图35所示的坐标纸中作出UI关系图线.U/V2.03.86.88.010.211.6I/mA0.731.362.202.893.664.15图35(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为_ ·m.据此可知，所得水样在电阻率这一指标上_(选填“达标”

26、或“不达标”)1解析(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1 mm0.7 mm，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm.中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm0.85 mm，最后结果是23 mm0.85 mm23.85 mm.最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02 mm0.18 mm，最后结果是3 mm0.18 mm3.18 mm.(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.(3)使用0.6

27、A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V.(4)电阻为1 987 .最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 19 998 .故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为019 998 .答案(1)17.723.853.18(

28、2)2.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0019 998 答案(1)0.398(0.3950.399均正确)(2)甲(3)见解析图(4)见解析图4.4(4.34.7均正确)(5)C(6)CD2解析(1)螺旋测微器的读数为0 mm39.8×0.01 mm0.398 mm.(2)由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 .由题知RxRV，故电流表外接若滑动变阻器接为限流的形式，则Rx两端电压的最小值UminE0.6 V，而从实验数据可知Rx两端电压可为0.10 V，因此

29、滑动变阻器应采用分压的形式(3)如图所示(4)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx4.4 .(5)根据Rx得金属丝的电阻率 ·m1.09×106 ·m，故选项C正确，选项A、B、D错误(6)由读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误，选项C正确；利用UI图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确3解析(1)根据所给电路图知，定值电阻应与G1并联，再与G

30、2串联，由于R210 ，与G1、G2内阻相差太多，因此不选R2，而选用R1300 ；同时从题图I2I1图象知，I2、I1要有多组数据才能描点连线画I2I1图象，因此滑动变阻器应用分压式接法；为方便调节，滑动变阻器应选较小的R4.(3)将滑动变阻器的滑动触头移至最左端时，加在G1、G2上的电压为零(4)由电路图可知：(I2I1)R1I1r1，变形可得I2I1(1)，即I2I1图线的斜率k1，所以r1(k1)R1.答案(1)(2)如图所示(3)左(4)r1(k1)R14解析长度l5.0 cm1× mm5.01 cm；直径d5 mm31.5× mm5.315 mm.(a)为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处(b)为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示甲乙将S2拨向接点2时，其等效电路图如图乙所示由闭合电路欧姆定律知I，当两次I相同均为I0时，R2R圆柱体，所以R圆柱体1 280 .答案5.015.315(a)大(b)大1 2801答案0.0106.8706.860解析题图(a)的读数为1.0×0.01 mm0.010 mm.题图(b)的读数为6.5 mm37.0