高考物理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市赛课公开课一等奖

试验八电阻测量测定金属丝电阻率(同时练习使用螺旋测微器)第八章恒定电流1/62内容索引过好双基关命题点一

教材原型试验命题点二

试验拓展创新2/62过好双基关13/62一、螺旋测微器使用1.结构：如图所表示，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之间精密螺纹螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退

mm，而可动刻度E上刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退

mm，即螺旋测微器准确度为

mm.读数时估读到毫米千分位上，所以，螺旋测微器又叫千分尺.0.50.010.014/623.读数：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)×

(mm).如图所表示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读示数为15.0，最终读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.0.015/62二、游标卡尺1.结构：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.(如图所表示)2.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.3.原理：利用主尺最小分度与游标尺最小分度差值制成.游标尺6/62不论游标尺上有多少个小等分刻度，它刻度部分总长度比主尺上一样多小等分刻度少1mm.常见游标卡尺游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm差值准确度(可准确到)109mm0.1mm

mm2019mm0.05mm

mm5049mm0.02mm

mm0.10.050.027/624.读数：若用x表示从主尺上读出整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐游标格数，则统计结果表示为(x＋K×准确度)mm.三、惯用电表读数对于电压表和电流表读数问题，首先要搞清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许经过最大电压或电流，然后依据表盘总刻度数确定准确度，按照指针实际位置进行读数即可.(1)0～3V电压表和0～3A电流表读数方法相同，此量程下准确度分别是

V和

A，看清楚指针实际位置，读到小数点后面两位.0.10.18/62(2)对于0～15V量程电压表，准确度是

V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.(3)对于0～0.6A量程电流表，准确度是

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”，即读到最小刻度二分之一0.01A.0.50.029/621.试验原理(如图所表示)依据电阻定律公式知道只要测出金属丝

和它直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝电阻率.长度基本试验要求10/622.试验器材被测金属丝，直流电源(4V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0～3V)，滑动变阻器(0～50Ω)，开关，导线若干，

，毫米刻度尺.3.试验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上三个不一样位置各测一次直径，求出其平均值d.(2)连接好用伏安法测电阻试验电路.(3)用毫米刻度尺测量接入电路中被测金属丝有效长度，重复测量三次，求出其平均值l.螺旋测微器11/62(4)把滑动变阻器滑片调整到使接入电路中电阻值

位置.(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片位置，读出几组对应电流表、电压表示数I和U值，填入统计表格内.(6)将测得Rx、l、d值，代入公式R＝

和S＝

中，计算出金属丝电阻率.最大12/621.伏安法测电阻电路选择(1)阻值比较法：先将待测电阻预计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采取电流表外接法；若Rx较大，宜采取电流表内接法.(2)临界值计算法Rx< 时，用电流表

接法；Rx> 时，用电流表

接法.外内规律方法总结13/62(3)试验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，假如电压表示数有较大改变，而电流表示数改变不大，则可采取电流表

接法；假如电流表示数有较大改变，而电压表示数改变不大，则可采取电流表

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：本试验中被测金属丝阻值较小，故采取电流表外接法.外内14/62(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，造成电阻率在试验过程中变大.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)长度和直径测量.15/622命题点一教材原型试验16/62

某同学要测量一均匀新材料制成圆柱体电阻率ρ.步骤以下：(1)用游标为20分度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游标卡尺固定刻度读数为50mm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.05×3mm＝0.15mm，所以最终读数为：50mm＋0.15mm＝50.15mm；50mm317/62(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螺旋测微器固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为0.01×20.0mm＝0.200mm，所以最终读数为：4.5mm＋0.200mm＝4.700mm.40.52018/62(3)用多用电表电阻“×10”挡，按正确操作步骤测此圆柱体电阻R，表盘示数如图，则该电阻阻值约为_____Ω.答案解析120该电阻阻值约为12.0×10Ω＝120Ω.1219/62(4)该同学想用伏安法更准确地测量其电阻R，现有器材及其代号和规格以下：待测圆柱体电阻R电流表A1(量程0～4mA，内阻约50Ω)电流表A2(量程0～30mA，内阻约30Ω)电压表V1(量程0～3V，内阻约10kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻约25kΩ)直流电源E(电动势4V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，允许经过最大电流2.0A)20/62滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，允许经过最大电流0.5A)开关S、导线若干为使试验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学设计了如图所表示电路，请指出3处不妥之处：①_______________；②_____________________；③_____________________________.电流表应选A2电流表应采取外接法滑动变阻器应采取分压式接法答案解析21/62依据闭合电路欧姆定律可知，电路中最大电流为Imax＝

×1000mA≈33mA，所以电流表应选A2；因为要求“测得多组数据”，所以变阻器应用分压式接法，应选择阻值小变阻器R1；因为

，所以电流表应用外接法.22/62题组阶梯突破1.试验室购置了一捆标称长度为100m铜导线，某同学想经过试验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所表示电路测出铜导线电阻Rx，从而确定导线实际长度.可供使用器材有：电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程3V，内阻约9kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；23/62定值电阻：R0＝3Ω；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干.回答以下问题：(1)试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”).R2a因控制电路是限流式接法，而测量电路总电阻在3Ω以上，为使测量电路有较大调整范围，滑动变阻器应选取总阻值较大R2.为了确保开关闭合时电路安全，应使滑动变阻器接入电路中阻值最大，即开关闭合前滑片应置于a端.答案解析24/62(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请依据图甲电路完成剩下部分连接.答案25/62(3)调整滑动变阻器，当电流表读数为0.50A时，电压表示数如图11乙所表示，读数为______________________V.2.30(2.29～2.31均正确)

答案解析因为电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，故读数为2.30V.(4)导线实际长度为__________________m(保留两位有效数字).94(93～95均正确)答案解析26/622.在“测定金属电阻率”试验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分长度约为50cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝直径，其中某一次测量结果如图所表示，其读数应为_________________________mm(该值靠近屡次测量平均值).螺旋测微器读数为：0mm＋0.01mm×39.7＝0.397mm(0.395～0.399mm之间均正确).0.397(0.395～0.399均可)

答案解析27/62(2)用伏安法测金属丝电阻Rx.试验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行试验测量，统计数据以下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.52028/62考虑到试验测量数据中电压表示数从0.10V开始，非常小，应考虑使用滑动变阻器分压式接法，故采取是图甲电路设计方案.由以上试验数据可知，他们测量Rx是采取图中_____图(填“甲”或“乙”).答案解析甲29/62(3)图是测量Rx试验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑片P置于变阻器一端.请依据(2)所选电路图，补充完成图中实物间连线，并使闭合开关瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.答案30/62(4)这个小组同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所表示，图中已标出了与测量数据对应4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝阻值Rx＝__________________

Ω(保留两位有效数字).4.5(4.3～4.7均可)答案解析

31/62(5)依据以上数据能够估算出金属丝电阻率约为________(填选项前符号).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)任何试验测量都存在误差．本试验所用测量仪器均已校准，以下关于误差说法中正确选项是________．A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，因为读数引发误差属于系统误差B.由电流表和电压表内阻引发误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表内阻计算在内，能够消除由测量仪表引发系统

误差D.用U－I图象处理数据求金属丝电阻能够减小偶然误差答案解析√√33/62因为读数引发误差属于偶然误差，A错；电流表和电压表内阻引发误差属于系统误差，B错；因为该试验原理未考虑电表内阻造成误差，所以将电流表和电压表内阻计算在内，能够消除因为测量仪表引发系统误差，C对；经过U－I图象处理数据时已经直观地舍去了第6次试验数据，且屡次测量后画直线目标就是取平均值，所以用U－I图象处理数据更加好地减小了偶然误差，D对．34/623命题点二试验拓展创新35/62电阻测量六种方法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，测小电阻时应采取外接法测量)36/622.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)如图甲所表示，当两电流表所能测得最大电压靠近时，假如已知

内阻R1，则可测得

内阻R2＝.(2)如图乙所表示，当两电流表满偏电压UA2≫UA1时，假如已知

内阻R1，

串联一定值电阻R0后，一样可测得

电阻R2＝.37/623.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)如图甲所表示，两电压表满偏电流靠近时，若已知

内阻R1，则可测出

内阻R2＝

R1.(2)如图乙所表示，两电压表满偏电流IV1≪IV2时，若已知

内阻R1，

并联一定值电阻R0后，一样可得

内阻R2＝.38/624.等效法测电阻如图所表示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定电源上，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，调整电阻箱阻值，使电流表示数仍为I，则电阻箱读数即等于待测电阻阻值.39/625.比较法测电阻如图所表示，读得电阻箱R1阻值及

、

示数I1、I2，可得Rx＝.假如考虑电流表内阻影响，则I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2).40/62试验步骤：(1)断开S2，闭合S1，调整R0，使

示数满偏为Ig；(2)保持R0不变，闭合S2，调整电阻箱R，使

示数为

；(3)由上可得RA＝R.6.半偏法测电流表内阻电路图如图所表示41/62

要测量某种合金电阻率.(1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率ρ＝_______.用螺旋测微器测合金丝直径如图甲所表示，读数为________mm.【例2】由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm；0.650答案解析42/62(2)图乙是测量合金丝阻值原理图，S2是单刀双掷开关.依据原理图在图丙中将实物连线补充完整.答案43/62(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表示数分别为U1＝1.35V，I1＝0.30A；当S2处于位置b时，电压表和电流表示数分别为U2＝0.92V，I2＝0.32A.依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＝_____Ω.(结果保留两位有效数字)依据

≈0.32，而

≈0.07，可知，电压表分流较大，所以必须采取电流表外接法，即S2处于位置b时，测量相对准确，依据欧姆定律，则有Rx＝Ω≈2.9Ω.b2.9答案解析44/62(·全国Ⅱ卷·23)某同学利用图(a)所表示电路测量量程为2.5V电压表

内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择器材有：电阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流电源E(电动势3V)，开关1个，导线若干.【例3】45/62试验步骤以下：①按电路原理图(a)连接线路；②将电阻箱阻值调整为0，将滑动变阻器滑片移到与图(a)中最左端所对应位置，闭合开关S；③调整滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片位置不变，调整电阻箱阻值，使电压表示数为2.00V，记下电阻箱阻值.回答以下问题：(1)试验中应选择滑动变阻器____(填“R1”或“R2”).R1答案解析46/62本试验测电压表内阻，试验中电压表示数改变不大，则接入电阻箱后电路总电阻改变不大，故需要滑动变阻器最大阻值较小，故选R1可减小试验误差.47/62(2)依据图(a)所表示电路将图(b)中实物图连线.答案解析看法析图48/62(3)试验步骤④中统计电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调整电阻箱时滑动变阻器上分压不变，计算可得电压表内阻为________Ω(结果保留到个位).电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00V和0.50V，则RV＝4R＝2520Ω2520答案解析49/62(4)假如此电压表是由一个表头和电阻串联组成，可推断该表头满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100μA B.250μAC.500μA D.1mA答案解析√50/623.小明同学经过试验探究某一金属电阻阻值R随温度t改变关系，已知该金属电阻在常温下阻值约10Ω，R随t升高而增大，试验电路如图所表示，控温箱用以调整金属电阻温度.试验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调整金属电阻温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表对应示数I1，I2，….然后将开关K与2端闭合，调整电阻箱使电流表示数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱对应示数R1，R2，….题组阶梯突破51/62(1)有以下两电流表，试验电路中应选取________.A.量程0～100mA，内阻约2ΩB.量程0～0.6A，内阻可忽略电路中电源电动势为1.5V，金属电阻阻值约为10Ω，滑动变阻器电阻最大为10Ω，电流在0.075～0.15A，则电流普通在0.1A以内调整，为使电流读数更准确，应选取量程0～100mA电流表.答案解析√52/62(2)试验过程中，要将电阻箱阻值由9.9Ω调整至10.0Ω，需旋转图中电阻箱旋钮“a”、“b”、“c”，正确操作次序是____________________.①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”调整电阻箱时按照先调大再调小标准，旋转各旋钮正确操作次序是①②③(或①③②).答案解析①②③(或①③②)53/62(3)试验统计t和R数据见下表答案解析温度t(℃)20.040.060.080.0100.0阻值R(Ω)9.610.411.112.112.8请依据表中数据，在图方格纸上作出R－t图线.由图线求得R随t改变关系为R＝___________Ω.0.04t＋8.8看法析图R＝0.04t＋8.8Ω.b=8.8

54/624.某同学用伏安法测量导体电阻，现有量程为3V、内阻约为3kΩ电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω电流表.采取分压电路接线，图甲是实物部分连线图，待测电阻为图乙中R1，其阻值约为5Ω.55/62(1)测R1阻值最优连接方式为导线①连接____(填a或b)、导线②连接___(填c或d).da因电压表内阻远大于待测电阻R1阻值，则电流表采取外接法，而滑动变阻器应采取分压式接法，故测R1阻值最优连接方式为导线①连接a，导线②连接d；答案解析56/62(2)正确接线测得试验数据如表，用作图法求得R1阻值为___________________Ω.答案解析U/V0.400