一、實驗目的一、實驗目的 (1)掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。 (2)掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。 (3)學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。阻率。圖實圖實71 (2)用毫米刻度尺測量金屬絲的長度用毫米刻度尺測量金屬絲的長度l，用螺旋測微器，用螺旋測微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積量得金屬絲的直徑，算出橫截面積S。 三、實驗器材三、實驗器材 被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線若干。電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線若干。 四、螺旋測微器、游標卡尺的使用四、螺旋測微器、游標卡尺的使用 1螺旋測微器的構造原理及讀數(shù)螺旋測微器的構造原理及讀數(shù) (1)螺旋測微器的構造螺旋測微器的構造 如圖實如圖實72所示是常用的螺旋測微器。它的測砧所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度和固定刻度B固定在尺架固定在尺架C上。旋鈕上。旋鈕D、微調旋鈕、微調旋鈕D和可動和可動刻度刻度E、測微螺桿、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在連在一起，通過精密螺紋套在B上。上。圖實圖實72 (2)螺旋測微器的原理螺旋測微器的原理 測微螺桿測微螺桿F與固定刻度與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕，即旋鈕D每旋轉一周，每旋轉一周，F(xiàn)前進或后退前進或后退0.5 mm，而可動刻度而可動刻度E上的刻度為上的刻度為50等份，每轉動一小格，等份，每轉動一小格，F(xiàn)前進前進或后退或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀。讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。分尺。 (3)讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出。刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出。 測量值測量值(mm)固定刻度數(shù)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線注意半毫米刻度線是否露出是否露出)可動刻度數(shù)可動刻度數(shù)(估讀一位估讀一位)0.01(mm) 如圖實如圖實73所示，固定刻度示數(shù)為所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：，最后的讀數(shù)為：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。圖實圖實73 2游標卡尺游標卡尺(如圖實如圖實74) (1)構造：主尺、游標尺構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個主尺和游標尺上各有一個內外測量爪內外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。個緊固螺釘。圖實圖實74 (2)用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。 (3)原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。度的差值制成。 不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分不管游標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的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、個的、20個的、個的、50個的，見下表：個的，見下表：0.02 mm0.02 mm49 mm500.05 mm0.05 mm19 mm200.1 mm0.1 mm9 mm10精確度精確度(可準確到可準確到)每小格與每小格與1 mm 的差值的差值刻度總刻度總長度長度刻度格數(shù)刻度格數(shù)(分度分度) (4)讀數(shù)：若用讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結果表達為則記錄結果表達為(xK精確度精確度) mm。五、伏安法測電阻五、伏安法測電阻1電流表的內接法和外接法的比較電流表的內接法和外接法的比較電壓表分流電壓表分流I測測IxIV電流表分壓電流表分壓U測測UxUA誤差原誤差原因因電路圖電路圖外接法外接法內接法內接法小阻值電阻小阻值電阻大阻值電阻大阻值電阻適用于測量適用于測量RVRxRARx適用條件適用條件電阻測量值電阻測量值外接法外接法內接法內接法 2兩種電路的選擇兩種電路的選擇 (1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；較小，宜采用電流表外接法；若若Rx較大，宜采用電流表內接法。簡單概括為較大，宜采用電流表內接法。簡單概括為“大內偏大，大內偏大，小外偏小小外偏小”。 (3)實驗試探法：按圖實實驗試探法：按圖實75所所示接好電路，讓電壓表一根接線柱示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先先后與后與a、b處接觸一下，如果電壓表的處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內接法。流表內接法。圖實圖實75六、實驗步驟六、實驗步驟 2電路連接電路連接 按如圖實按如圖實76所示的原理電路圖連接好用伏安法測所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。電阻的實驗電路。圖實圖實76 3長度測量長度測量 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量效長度，反復測量3次，求出其平均值次，求出其平均值l。 4U、I測量測量 把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到使接入電路中的電阻把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關S，改，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)電壓表的示數(shù)I和和U的值，記入表格內，斷開開關的值，記入表格內，斷開開關S。 5拆去實驗線路，整理好實驗器材。拆去實驗線路，整理好實驗器材。 七、數(shù)據(jù)處理七、數(shù)據(jù)處理 1在求在求Rx的平均值時可用兩種方法的平均值時可用兩種方法(2)用用UI圖線的斜率求出。圖線的斜率求出。 八、注意事項八、注意事項 (1)本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法。電路一般采用電流表外接法。 (2)實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干源、開關、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路線路(閉合電路閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導線的，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導線的兩端。兩端。 (3)測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值。其平均值。 (4)測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值。其平均值。 (5)閉合開關閉合開關S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。電阻值最大的位置。 (6)在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度I不宜不宜過大過大(電流表用電流表用00.6 A量程量程)，通電時間不宜過長，以免金屬，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。 (7)求求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用的平均值時可用兩種方法：第一種是用RU/I算出算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象(UI圖線圖線)來求來求出。若采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一出。若采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側，個別明些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。顯偏離較遠的點可以不予考慮。 九、誤差分析九、誤差分析 (1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。 (2)采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。偏小。 (3)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。帶來偶然誤差。 (4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。率變大，造成測量誤差。實驗原理與操作實驗原理與操作 例例1(2011天津高考天津高考)某同學測量阻值約為某同學測量阻值約為 25 k的電阻的電阻 Rx，現(xiàn)備有下列器材：，現(xiàn)備有下列器材： A電流表電流表(量程量程 100 A，內阻約，內阻約 2 k)； B電流表電流表(量程量程 500 A，內阻約，內阻約 300 )； C電壓表電壓表(量程量程 15 V，內阻約，內阻約 100 k)； D電壓表電壓表(量程量程 50 V，內阻約，內阻約 500 k)； E直流電源直流電源(20 V，允許最大電流，允許最大電流 1 A)； F滑動變阻器滑動變阻器(最大阻值最大阻值 1 k，額定功率，額定功率 1 W)； G電鍵和導線若干。電鍵和導線若干。 電流表應選電流表應選_，電壓表應選，電壓表應選_。(填填字母代號字母代號) 該同學正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實該同學正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題：該電路，指出電路在接線上存在的問題：圖實圖實77_；_。 答案答案BC電流表應采用內接法電流表應采用內接法滑動滑動變阻器應采用分壓式接法變阻器應采用分壓式接法題組演練題組演練1在在“探究決定導線電阻的因素探究決定導線電阻的因素”的實驗中，以下操作的實驗中，以下操作中錯誤的是中錯誤的是 ()A用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中平均值，然后再將金屬絲接入電路中B用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值直徑，算出其平均值C用伏安法測電阻時采用電流表內接法，多次測量用伏安法測電阻時采用電流表內接法，多次測量后算出平均值后算出平均值D實驗中應保持金屬絲的溫度不變實驗中應保持金屬絲的溫度不變解析：實驗中應測量出金屬絲接入電路中的有效長度，解析：實驗中應測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內阻相差而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很小，應采用電流表外接法。故很小，應采用電流表外接法。故A、C操作錯誤。操作錯誤。答案：答案：AC2(1)用游標為用游標為50分度的卡尺分度的卡尺(測量值可精確到測量值可精確到0.02 mm)測定某圓筒的內徑時，卡尺上的示數(shù)如圖實測定某圓筒的內徑時，卡尺上的示數(shù)如圖實78甲所示，可讀出圓筒的內徑為甲所示，可讀出圓筒的內徑為_mm。(2)圖乙中給出的是用螺旋測微器測量一金屬薄板厚圖乙中給出的是用螺旋測微器測量一金屬薄板厚度時的示數(shù)，此讀數(shù)應為度時的示數(shù)，此讀數(shù)應為_mm。圖實圖實78解析：解析：(1)題圖甲中，主尺讀數(shù)為題圖甲中，主尺讀數(shù)為54 mm，游標尺第，游標尺第7格格和主尺某一刻度對齊，讀數(shù)為和主尺某一刻度對齊，讀數(shù)為0.02 mm70.14 mm，故卡尺的讀數(shù)為故卡尺的讀數(shù)為54.14 mm。(2)固定刻度露出的是固定刻度露出的是6 mm，可動部分數(shù)值是，可動部分數(shù)值是12.3，則可，則可動部分長度讀數(shù)為動部分長度讀數(shù)為12.30.01 mm0.123 mm。兩者相。兩者相加是加是6.123 mm。答案：答案：(1)54.14(2)6.123(6.1226.124均對均對)3(2012安徽模擬安徽模擬)待測電阻待測電阻Rx的阻值約為的阻值約為20 ，現(xiàn)，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供器材如下：要測量其阻值，實驗室提供器材如下：A電流表電流表A1(量程量程150 mA，內阻約為，內阻約為10 )B電流表電流表A2(量程量程20 mA，內阻，內阻r230 )C電壓表電壓表V(量程量程15 V，內阻約為，內阻約為3 000 )D定值電阻定值電阻R0100 E滑動變阻器滑動變阻器R1，最大阻值為，最大阻值為5 ，額定電流為，額定電流為1.0 AF滑動變阻器滑動變阻器R2，最大阻值為，最大阻值為5 ，額定電流為，額定電流為0.5 AG電源電源E，電動勢，電動勢E4 V(內阻不計內阻不計)H電鍵電鍵S及導線若干及導線若干(2)根據(jù)你選擇的實驗器材，請你在虛線框內畫出測量根據(jù)你選擇的實驗器材，請你在虛線框內畫出測量Rx的最佳實驗電路圖并標明元件符號；的最佳實驗電路圖并標明元件符號；(3)待測電阻的表達式為待測電阻的表達式為Rx_，式中各符號的，式中各符號的物理意義為物理意義為_ _。(2)如圖所示。如圖所示。數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例例2(2012北京高考北京高考)在在“測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率”實驗中，實驗中，所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為為50 cm。 (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖實果如圖實79所示，其讀數(shù)應為所示，其讀數(shù)應為_mm(該值接近多該值接近多次測量的平均值次測量的平均值)。圖實圖實79 (2)用伏安法測金屬絲的電阻用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為：。實驗所用器材為：電池組電池組(電動勢電動勢3 V，內阻約，內阻約1 )、電流表、電流表(內阻約內阻約0.1 )、電壓表電壓表(內阻約內阻約3 k)、滑動變阻器、滑動變阻器R(020 ，額定電流，額定電流2 A)、開關、導線若干。某小組同學利用以上器材正確連、開關、導線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：0.5200.4600.3400.2200.1600.0600.020I/A2.301.701.501.000.700.300.10U/V7654321次數(shù)次數(shù) 由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖實是采用圖實710中的中的_圖圖(選填選填“甲甲”或或“乙乙”)。圖實圖實710 (3)圖實圖實711是測量是測量Rx的實驗的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。置于變阻器的一端。請根據(jù)請根據(jù)(2)所選的電路圖，補充完成圖實所選的電路圖，補充完成圖實711中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞?；螂娏鞅聿恢劣诒粺龎摹D實圖實711圖實圖實712 (4)這個小組的同學在坐標紙上建立這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如坐標系，如圖實圖實712所示，圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的所示，圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的4個個坐標點。請在圖中標出第坐標點。請在圖中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點，次測量數(shù)據(jù)的坐標點，并描繪出并描繪出UI圖線。由圖線得到金屬絲的阻值圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx_(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字)。 (5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為_(填選項前的符號填選項前的符號)。 A1102mB1103m C1106m D1108m (6)任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準。下列關于誤差的說法中正確的選項是均已校準。下列關于誤差的說法中正確的選項是_(有多個正確選項有多個正確選項)。 A用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤差差 C若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差 D用用UI圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差誤差 解析解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為螺旋測微器的讀數(shù)為0 mm39.70.01 mm0.397 mm (2)通過給定的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電壓接近從通過給定的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電壓接近從0開始，故滑動開始，故滑動變阻器采用的是分壓式接法。變阻器采用的是分壓式接法。 (3)對滑動變阻器的分壓式接法，連線時應使測量電對滑動變阻器的分壓式接法，連線時應使測量電路在開始時分到的電壓為路在開始時分到的電壓為0。 (4)圖線應過原點，且使大多數(shù)點在一條直線上，不圖線應過原點，且使大多數(shù)點在一條直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側。圖線的斜率反映了在直線上的點均勻分布在直線兩側。圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，所以金屬絲的電阻，所以Rx4.5 。 (5)由由Rl/S，S(d/2)2，取，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出，解出1106m。 (6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項A錯誤；錯誤；由于電流表、電壓表內阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，若將由于電流表、電壓表內阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，若將電流表和電壓表的內阻計算在內，則可以消除系統(tǒng)誤差，電流表和電壓表的內阻計算在內，則可以消除系統(tǒng)誤差，選項選項B錯誤，選項錯誤，選項C正確；利用正確；利用UI圖象處理數(shù)據(jù)，相圖象處理數(shù)據(jù)，相當于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，選項當于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，選項D正正確。確。 答案答案(1)0.397(0.3950.399均可均可)(2)甲甲(3)如如圖甲所示圖甲所示(4)如圖乙所示如圖乙所示4.5(4.34.7均可均可)(5)C(6)CD題組演練題組演練4在做在做“測定金屬絲的電阻率測定金屬絲的電阻率”的實驗中，若待測金屬的實驗中，若待測金屬絲的電阻約為絲的電阻約為5 ，要求測量結果盡量準確，提供以，要求測量結果盡量準確，提供以下器材供選擇：下器材供選擇：A電池組電池組(3 V，內阻，內阻1 )B電流表電流表(03 A，內阻，內阻0.012 5 )C電流表電流表(00.6 A，內阻約，內阻約0.125 )D電壓表電壓表(03 V，內阻，內阻4 k)E電壓表電壓表(015 V，內阻，內阻15 k)F滑動變阻器滑動變阻器(020 ，允許最大電流，允許最大電流1 A)G滑動變阻器滑動變阻器(02 000 ，允許最大電流，允許最大電流0.3 A)H開關、導線若干開關、導線若干(1)實驗時應從上述器材中選用實驗時應從上述器材中選用_(填寫儀器前字母填寫儀器前字母代號代號)； (2)測電阻時，電流表、電壓表、待測金屬絲電阻測電阻時，電流表、電壓表、待測金屬絲電阻Rx在組在組成測量電路時，應采用電流表成測量電路時，應采用電流表_接法，待測金屬絲接法，待測金屬絲電阻的測量值比真實值偏電阻的測量值比真實值偏_(選填選填“大大”或或 “小小”)；(3)若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖實的讀數(shù)如圖實714所示，則讀數(shù)為所示，則讀數(shù)為_ mm； 圖實圖實714(4)若用若用L表示金屬絲的長度，表示金屬絲的長度，d表示直徑，測得電阻為表示直徑，測得電阻為R，請寫出計算金屬絲電阻率的表達式請寫出計算金屬絲電阻率的表達式_。(3)根據(jù)千分尺的讀數(shù)規(guī)則知，讀數(shù)是根據(jù)千分尺的讀數(shù)規(guī)則知，讀數(shù)是0.5 mm40.00.01 mm0.900 mm。5(2013浙江調研浙江調研)用伏安法測量金屬絲的電阻用伏安法測量金屬絲的電阻(阻值在阻值在39 之間之間)，現(xiàn)提供圖實，現(xiàn)提供圖實715甲所示的實驗器材。甲所示的實驗器材。實驗要求獲得多組數(shù)據(jù)，且金屬絲上所加的電壓須實驗要求獲得多組數(shù)據(jù)，且金屬絲上所加的電壓須從零開始。從零開始。(1)請在圖甲中選擇必要的器材，并進行連線。請在圖甲中選擇必要的器材，并進行連線。圖實圖實715(2)某次實驗測量時，兩表均選用小量程。表面刻度及某次實驗測量時，兩表均選用小量程。表面刻度及指針如圖乙所示，則該金屬絲的電阻值為指針如圖乙所示，則該金屬絲的電阻值為_。解析：解析：(1)如圖所示。如圖所示。答案：答案：(1)見解析圖見解析圖 (2)5.0 實驗的改進與創(chuàng)新實驗的改進與創(chuàng)新 例例3(2012廣東高考廣東高考)某同學測量一個圓柱體的某同學測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻。電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻。 (1)分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的分別使用游標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)如圖實長度和直徑，某次測量的示數(shù)如圖實716(a)和圖和圖(b)所示，長度為所示，長度為_cm，直徑為，直徑為_mm。圖實圖實716 (2)按圖按圖(c)連接電路后，實驗操作如下：連接電路后，實驗操作如下： (a)將滑動變阻器將滑動變阻器R1的阻值置于最的阻值置于最_處處(填填“大大”或或“小小”)；將；將S2撥向接點撥向接點1，閉合，閉合S1，調節(jié)，調節(jié)R1，使電流表示，使電流表示數(shù)為數(shù)為I0； (b)將電阻箱將電阻箱R2的阻值調至最的阻值調至最_(填填“大大”或或“小小”)，將，將S2撥向接點撥向接點2；保持；保持R1不變，調節(jié)不變，調節(jié)R2，使電流表，使電流表示數(shù)仍為示數(shù)仍為I0，此時，此時R2阻值為阻值為1 280 ； (3)由此可知，圓柱體的電阻為由此可知，圓柱體的電阻為_。 解析解析(1)游標卡尺的精度為游標卡尺的精度為0.1 mm，所以，所以L(5010.1)mm5.01 cm，螺旋測微器的讀數(shù)為，螺旋測微器的讀數(shù)為d(531.50.01) mm5.315 mm。 (2)(a)為了保護電流表，在接通電路之前，要使電為了保護電流表，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。路中的總電阻盡可能大，然后慢慢減小電路中的電阻。 (b)為使電路電流較小，使電流表示數(shù)逐漸變大，電為使電路電流較小，使電流表示數(shù)逐漸變大，電阻箱阻值也應先調至最大。阻箱阻值也應先調至最大。 (3)將將S1閉合，閉合，S2撥向接點撥向接點1時，其等效電路圖如圖時，其等效電路圖如圖實實717甲所示。甲所示。圖實圖實717答案答案(1)5.015.315(2)(a)大大(b)大大(3)1 280 一、本題創(chuàng)新點分析一、本題創(chuàng)新點分析 1.源于教材源于教材本例同樣是運用電阻率公式，測本例同樣是運用電阻率公式，測出金屬的電阻、長度以及直徑出金屬的電阻、長度以及直徑(橫截面積橫截面積)，來進一步確，來進一步確定金屬材料的電阻率，都使用了螺旋測微器測量金屬定金屬材料的電阻率，都使用了螺旋測微器測量金屬的直徑。的直徑。 2.高于教材高于教材本實驗與教材原實驗有所不同，主本實驗與教材原實驗有所不同，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：要體現(xiàn)在以下幾個方面： 原實驗測量的是金屬絲的電阻率而本實驗測量原實驗測量的是金屬絲的電阻率而本實驗測量的是圓柱體金屬的電阻率；的是圓柱體金屬的電阻率； 原實驗在測量金屬長度時使用直尺，而本實驗原實驗在測量金屬長度時使用直尺，而本實驗使用游標卡尺，這樣一起考查了游標卡尺的讀數(shù)問題；使用游標卡尺，這樣一起考查了游標卡尺的讀數(shù)問題； 原實驗在測量金屬電阻時使用的電路原理是伏原實驗在測量金屬電阻時使用的電路原理是伏安法，而本實驗題運用了等效替代的方法，考查了等效安法，而本實驗題運用了等效替代的方法，考查了等效替代法的實驗原理、操作方法及注意事項等。替代法的實驗原理、操作方法及注意事項等。 二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新 (一一)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.如果要測圓桶形薄片的電阻率，實驗應如何改如果要測圓桶形薄片的電阻率，實驗應如何改進？進？ 提示：要測量圓桶形薄片的電阻率，可將圓桶展提示：要測量圓桶形薄片的電阻率，可將圓桶展開，相當于測量薄的長方體的電阻率。開，相當于測量薄的長方體的電阻率。 2.要想測量液體的電阻率，則該實驗如何操作？要想測量液體的電阻率，則該實驗如何操作？ 提示：要測量液體的電阻率，可將液體裝入長方提示：要測量液體的電阻率，可將液體裝入長方體或圓柱體的容器，進行測量。體或圓柱體的容器，進行測量。 (二二)實驗原理的創(chuàng)新實驗原理的創(chuàng)新 本實驗還可以用什么方法測量金屬的電阻值？本實驗還可以用什么方法測量金屬的電阻值？ 提示：測量電阻時還可以使用半偏法、多用電表直提示：測量電阻時還可以使用半偏法、多用電表直接測量、電橋法、雙電流表法、雙電壓表法等。接測量、電橋法、雙電流表法、雙電壓表法等。 (三三)實驗器材的創(chuàng)新實驗器材的創(chuàng)新 如果沒有螺旋測微器而只給直尺，應如何測量電阻絲如果沒有螺旋測微器而只給直尺，應如何測量電阻絲的直徑？的直徑？ 提示：可將電阻絲緊密的纏繞在圓柱形鉛筆上提示：可將電阻絲緊密的纏繞在圓柱形鉛筆上3050匝，測量總長度；然后求出直徑。匝，測量總長度；然后求出直徑。題組演練題組演練6在在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系探究導體電阻與其影響因素的定量關系”實驗中，實驗中，為了探究為了探究 3 根材料未知，橫截面積均為根材料未知，橫截面積均為S0.20 mm2的金屬絲的金屬絲a、b、c的電阻率，采用如圖實的電阻率，采用如圖實718所示所示的實驗電路。的實驗電路。M為金屬絲為金屬絲c的左端點，的左端點，O為金屬絲為金屬絲a的的右端點，右端點，P是金屬絲上可移動的接觸點。在實驗過程是金屬絲上可移動的接觸點。在實驗過程中，電流表讀數(shù)始終為中，電流表讀數(shù)始終為 I 1.25 A。電壓表讀數(shù)。電壓表讀數(shù)U 隨隨OP間距離間距離x的變化如下表：的變化如下表：圖實圖實7189.759.058.507.857.157.026.93U/V2 4002 3002 2002 1002 0001 8001 600 x/mm6.826.656.505.905.104.503.95U/V1 4001 2001 000900800700600 x/mm(1)繪出電壓表讀數(shù)繪出電壓表讀數(shù)U 隨隨 OP 間距離間距離 x 變化的圖線；變化的圖線；(2)求出金屬絲的電阻率求出金屬絲的電阻率 ，并進行比較。，并進行比較。解析：解析：(1)建立直角坐標系，以建立直角坐標系，以OP距離距離x為橫軸，以為橫軸，以U為縱為縱軸，取適當?shù)谋壤龢硕?，描點、連線，其圖象如圖所示。軸，取適當?shù)谋壤龢硕龋椟c、連線，其圖象如圖所示。答案：見解析答案：見解析7冬季和春季降水量小，廣東沿海附近江河水位較低，冬季和春季降水量小，廣東沿海附近江河水位較低，漲潮時海水倒灌，出現(xiàn)所謂的漲潮時海水倒灌，出現(xiàn)所謂的“咸潮咸潮”現(xiàn)象，使沿海地現(xiàn)象，使沿海地區(qū)的城市自來水的離子濃度增高，水質受到影響。為區(qū)的城市自來水的離子濃度增高，水質受到影響。為了研究了研究“咸潮咸潮”出現(xiàn)的規(guī)律，某同學設計了一個監(jiān)測河出現(xiàn)的規(guī)律，某同學設計了一個監(jiān)測河水電阻率的實驗。他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上水電阻率的實驗。他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖實兩個橡膠塞和鉑電極，如圖實719甲所示。兩電甲所示。兩電極相距極相距L0.314 m，其間充滿待測的河水。安裝前他，其間充滿待測的河水。安裝前他用如圖乙所示的游標卡尺測量玻璃管的內徑，結果如用如圖乙所示的游標卡尺測量玻璃管的內徑，結果如圖丙所示。他還選用了以下儀器：量程為圖丙所示。他還選用了以下儀器：量程為15 V、內阻、內阻約為約為300 k的電壓表，量程為的電壓表，量程為300 A、內阻約為、內阻約為50 的的電流表，最大阻值為電流表，最大阻值為1 k的滑動變阻器，電動勢的滑動變阻器，電動勢E12 V、內阻內阻r6 的電池組，開關以及導線若干。圖丁所示坐的電池組，開關以及導線若干。圖丁所示坐標系中包括坐標為標系中包括坐標為(0,0)的點在內的的點在內的9個點表示他測得的個點表示他測得的9組電流組電流I、電壓、電壓U的值。的值。圖實圖實719根據(jù)以上材料完成下列問題。根據(jù)以上材料完成下列問題。(1)測量玻璃管的內徑時，應用圖乙所示的游標卡尺的測量玻璃管的內徑時，應用圖乙所示的游標卡尺的A、B、C三部分中的三部分中的_部分與玻璃管內壁接觸。部分與玻璃管內壁接觸。(填填代號代號)(2)由圖丙可知，玻璃管的內徑由圖丙可知，玻璃管的內徑d_mm。(3)待測河水的電阻率待測河水的電阻率為多大？為多大？(寫出推導和計算過程，寫出推導和計算過程，結果保留兩位有效數(shù)字結果保留兩位有效數(shù)字) (4)如圖實如圖實720所示的儀器已部分連線，請將其他部所示的儀器已部分連線，請將其他部分連接成能測出圖丁中數(shù)據(jù)的實物連接圖。分連接成能測出圖丁中數(shù)據(jù)的實物連接圖。圖實圖實720(5)開關閉合前滑動變阻器的滑片應先滑至開關閉合前滑動變阻器的滑片應先滑至_端。端。解析：解析：(1)測量爪測量爪A是測量玻璃管內徑的。是測量玻璃管內徑的。(2)讀數(shù)為：讀數(shù)為：56 mm60.1 mm56.6 mm。(3)在坐標紙中畫出在坐標紙中畫出UI圖象如圖所示。圖象如圖所示。(4)如圖所示如圖所示 (5)閉合開關時應保證測量電路的電壓為零，故滑動觸頭閉合開關時應保證測量電路的電壓為零，故滑動觸頭應滑至最左端應滑至最左端(A端端)答案：答案：(1)A(2)56.6(3)見解析見解析(4)見解析圖見解析圖(5)最最左左(A)