實驗八測定金屬的電阻率考綱要求考情分析命題趨勢測定金屬的電阻率2014·江蘇卷，102014·山東卷，22高考對本實驗的考查主要側(cè)重于以下三個方面：1.實驗原理的理解(間接測量)；2.實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差分析；3.伏安法測電阻電路連接形式(電流表內(nèi)接、外接)的確定知識梳理·夯實基礎(chǔ)一、實驗流程二、注意事項1游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，k表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(xk×精確度)mm.2螺旋測微器的讀數(shù)方法：固定刻度數(shù)mm可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01 mm.3先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量4電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法5電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大三、誤差分析核心考點·分層突破考點1儀器的使用和讀數(shù)1螺旋測微器(1)構(gòu)造：如圖甲所示，S為固定刻度，H為可動刻度(2)原理：可動刻度H上的刻度為50等份，旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，螺桿P前進(jìn)或后退0.5 mm，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm.(3)讀數(shù)測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出測量值(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)×0.01(mm)如圖乙所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米，從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.2游標(biāo)卡尺(1)構(gòu)造(如圖所示)：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1 mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，k表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(xk×精確度) mm.3常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值；然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位置進(jìn)行讀數(shù)即可(1)03 V的電壓表和03 A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位(2)對于015 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1 V.(3)對于00.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A例1(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為_17.7_mm、_23.50_mm、_3.18_mm.(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是_2.150_mm.(3)如圖丙所示的電表使用0.6 A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表_0.02_A，圖中表針示數(shù)為_0.44_A；當(dāng)使用3 A量程時，對應(yīng)刻度盤中每一小格代表_0.1_A，圖中表針示數(shù)為_2.20_A如圖丁所示的電表使用較小量程時，每小格表示_0.1_V，圖中表針的示數(shù)為_1.70_V.若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示_0.5_V，圖中表針示數(shù)為_8.5_V.(4)旋鈕式電阻箱如圖戊所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_1_987_，今欲將接入電路的電阻改為2 087 ，最簡單的操作方法是_將“×1_k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到零_.若用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為_019_998_.解析(1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1 mm0.7 mm，最后結(jié)果是17 mm0.7 mm17.7 mm.中間圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是10×0.05 mm0.50 mm，最后結(jié)果是23 mm0.50 mm23.50 mm.最下面圖讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9×0.02 mm0.18 mm，最后結(jié)果是3 mm0.18 mm3.18 mm.(2)固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.(3)使用0.6 A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02 A，表針示數(shù)為0.44 A；當(dāng)使用3 A量程時，每一小格為0.1 A，表針示數(shù)為2.20 A電壓表使用3 V量程時，每小格表示0.1 V，表針示數(shù)為1.70 V；使用15 V量程時，每小格表示0.5 V，表針示數(shù)為8.5 V.(4)電阻為1 987 ，最簡單的操作方法是將“×1 k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到零每個電阻箱的最大阻值是9 999 ，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可達(dá)到的最大電阻是2×9 999 19 998 .故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為019 998 .考點2儀器的選擇和實物電路的連接例2實驗室購買了一捆標(biāo)稱長度為100 m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.7×108 ·m，再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實際長度可供使用的器材有電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 ；電壓表：量程3 V，內(nèi)阻約9 k；滑動變阻器R1：最大阻值為5 ；滑動變阻器R2：最大阻值為20 ；定值電阻：R03 ；電源：電動勢6 V，內(nèi)阻可不計；開關(guān)、導(dǎo)線若干回答下列問題(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選_R2_(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至_a_端(選填“a”或“b”)(2)在實物圖丙中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接丙(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_2.30(2.29、2.31均正確)_V.(4)導(dǎo)線實際長度為_94(93、95均正確)_m.(保留兩位有效數(shù)字)解析由R可估算銅導(dǎo)線的電阻Rx約為1.7 ，(RxR0)約為4.7 .若選用R15 的滑動變阻器，電流表和電壓表的調(diào)節(jié)范圍較小且面臨“燒壞”的危險，故應(yīng)選用R220 的滑動變阻器，滑動變阻器采用限流式接法，閉合開關(guān)前應(yīng)將觸頭移至接入阻值最大的a端(2)如圖所示(3)電壓表的讀數(shù)需估讀一位，數(shù)值為2.30 V.(4)由歐姆定律可知，(RxR0) 4.6 ，所以Rx1.6 .再根據(jù)Rx可解得l94 m.考點3電阻的測量方法一伏安法測電阻例3某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 k的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 的電流表采用分壓電路接線，圖甲是實物的部分連線圖，待測電阻為圖甲中的R1，其阻值約為5 .(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線連接_a_(選填“a”或“b”)、導(dǎo)線連接_d_.(選填“c”或“d”)(2)按正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1的阻值為_4.44.7_.U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體，R2的邊長是R1的，若測R2的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選_B_.(選填序號)A連接a，連接cB連接a，連接dC連接b，連接cD連接b，連接d解析(1)因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻R1的阻值則電流表采用外接法，而滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法故測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線連接a，導(dǎo)線連接d；(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出關(guān)于R1的UI圖象，如圖所示，由圖可得R1 4.4 ；(3)根據(jù)電阻定律可得R，故R2R1，要測R2的阻值與測量R1一樣，最優(yōu)的連線應(yīng)連接a，連接d，選項B正確方法二等效替換法測電阻連接電路如圖所示，R為電阻箱，Rx為待測電阻，通過調(diào)節(jié)電阻箱R，使單刀雙擲開關(guān)S分別接1和2時，電流表中的電流示數(shù)相同，則表明RxR，即可測出Rx.例4(2017·湖北武漢模擬)某同學(xué)測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻(1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數(shù)如圖甲和乙所示，長度為_5.05_cm，直徑為_5.316(5.3105.320)_mm.(2)按圖丙連接電路后，實驗操作如下：將滑動變阻器R1的阻值置于最_大_處(選填“大”或“小”)，將S2撥向接點1，閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表示數(shù)為I0.將電阻箱R2的阻值調(diào)至最_大_(選填“大”或“小”)，S2撥向接點2；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時R2阻值為1 280 .(3)由此可知，圓柱體的電阻為_1_280_.解析(1)游標(biāo)卡尺的精度為0.1 mm，所以L(505×0.1)mm5.05 cm，螺旋測微器的讀數(shù)為d(531.6×0.01)mm5.316 mm.(2)為了保護(hù)電流表，在接通電路之前，要使電路中的總電阻盡可能大，然后慢慢減小電路中的電阻為使電路電流較小，使電流表示數(shù)逐漸變大，電阻箱阻值也應(yīng)先調(diào)至最大(3)將S1閉合，S2撥向接點1時，其等效電路圖如圖甲所示當(dāng)S2撥向2時，其等效電路圖如圖乙所示由閉合電路歐姆定律知I，當(dāng)I相同均為I0時，R2R圓柱體，所以R圓柱體1 280 .方法三半偏法測電表內(nèi)阻方法方法簡介電路圖電流半偏法如圖所示，閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；保持R1不變，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R2，使電流表的讀數(shù)等于，然后讀出R2的值，則有RAR2電壓半偏法如圖所示，閉合S1將電阻箱R2調(diào)為零，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使電壓表達(dá)到滿偏U0；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)為，記下此時電阻箱的示數(shù)R2，則有RvR2 例5電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測量電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)2個，導(dǎo)線若干(1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完成(2)根據(jù)設(shè)計的電路，寫出實驗步驟：_.(3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV_>_RV(選填“”“”或“”)，主要理由是_.解析(1)實驗電路圖如圖所示(2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻(3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RV>RV對應(yīng)演練·遷移運(yùn)用1在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 ，電壓表V的內(nèi)阻約為2 k，電流表A的內(nèi)阻約為10 ，測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示，結(jié)果由公式Rx計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則_Rx1_(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1_大于_(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2_小于_(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值解析根據(jù)題意知>，電壓表的分流作用較顯著，故采用電流表內(nèi)接法則Rx1更接近待測電阻的真實值圖甲的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；圖乙的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2<Rx真2某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件_B_(選填“A”“B”“C”或“D”)從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為_0.410_mm.甲(2)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化由此可以推斷：電路中_7、9_(選填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了_斷路_.(選填“短路”或“斷路”)乙(3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23 V和38 mA，由此，該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7 .為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應(yīng)作怎樣的改進(jìn)？請寫出兩條建議解析(1)螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)先將鎖緊裝置鎖緊，即旋緊B.螺旋測微器的示數(shù)為(041.0×0.01)mm0.410 mm.(2)電壓表的示數(shù)不為零，電流表的示數(shù)幾乎為零，說明連接兩電表的電路是導(dǎo)通的而滑動變阻器幾乎不起作用，說明線路電阻很大，故可判斷7、8、9間斷路，(3)由題意知0.005<0.019，說明電流表的分壓作用不顯著，故可將電流表改為內(nèi)接，并測出多組U、I值，求出Rx后，再取平均值作為實驗結(jié)果答案(3)電流表改為內(nèi)接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值(或測量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值)3小明對2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣，于是用伏安法測量其電阻值(1)圖甲是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖甲中畫出甲(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到UI圖上，如圖乙所示在圖中，由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用_×_(選填“”或“×”)表示的(3)請你詵擇一組數(shù)據(jù)點，在圖乙上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為_用“×”表示的數(shù)據(jù)連線時，1.2(1.11.3均可)；用“”表示的數(shù)據(jù)連線時，1.6(1.51.7均可)_.解析(1)連線如圖甲所示甲(2)UI圖象如圖所示，UI圖象的斜率反映了電阻的大小，而用電流表內(nèi)接法時測得的電阻偏大，外接法時測得的電阻偏小，所以外接法的數(shù)據(jù)點是用“×”表示的乙(3)在UI圖象上，選用外接法所得的“×”連線，則R1.2 ，選用內(nèi)接法所得的“”連線，則R1.6 .4(2017·全國卷)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一微安表(量程為100 A，內(nèi)阻大約為2 500 )的內(nèi)阻可使用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個總阻值為20 ，另一個總阻值為2 000)；電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 )；電源E(電動勢約為1.5 V)，單刀開關(guān)S1和S2.C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片(1)按原理圖甲將圖乙中的實物連線(2)完成下列填空R1的阻值為_20_.(選填“20”或“2 000”)為了保護(hù)微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖甲中滑動變阻器的_左_端(選填“左”或“右”)對應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近將電阻箱RZ的阻值置于2 500.0 ，接通S1.將R1的滑片置于適當(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢_相等_.(選填“相等”或“不相等”)將電阻箱RZ和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將RZ的阻值置于2 601.0 時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變待測微安表的內(nèi)阻為_2_550_.(結(jié)果保留到個位)(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議：_調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程_解析(2)R1為分壓電阻，為了有效控制測量電路，故選20 的小電阻；為了保護(hù)微安表，開始R1的滑片C應(yīng)滑到左端，使微安表示數(shù)為零；當(dāng)B與D的電勢相等時，IBD0，S2閉合前后電路的電阻不變，導(dǎo)致微安表的示數(shù)不變；設(shè)R2中電流為I1，Rz中電流為I2，當(dāng)BD時URz1UR2左，URgUR2右，即I2·Rz1I1R2左，I2RgI1R2右，得當(dāng)Rz與微安表對調(diào)時，有，故有Rg 2 550 答案(1)如圖所示13