實(shí)驗(yàn)八電阻的測量測定金屬絲的電阻率 同時練習(xí)使用螺旋測微器 第八章恒定電流 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān) 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 過好雙基關(guān) 1 一 螺旋測微器的使用1 構(gòu)造 如圖所示 B為固定刻度 E為可動刻度 2 原理 測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周 F前進(jìn)或后退mm 而可動刻度E上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動一小格 F前進(jìn)或后退mm 即螺旋測微器的精確度為mm 讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 0 5 0 01 0 01 3 讀數(shù) 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 mm 如圖所示 固定刻度示數(shù)為2 0mm 半毫米刻度線未露出 而從可動刻度上讀的示數(shù)為15 0 最后的讀數(shù)為 2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 0 01 二 游標(biāo)卡尺1 構(gòu)造 主尺 主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi) 外測量爪 游標(biāo)卡尺上還有一個深度尺 如圖所示 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 游標(biāo)尺 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1mm 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 其規(guī)格見下表 0 1 0 05 0 02 4 讀數(shù) 若用x表示從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度線對齊的游標(biāo)的格數(shù) 則記錄結(jié)果表示為 x K 精確度 mm 三 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 然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度 按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可 1 0 3V的電壓表和0 3A的電流表的讀數(shù)方法相同 此量程下的精確度分別是V和A 看清楚指針的實(shí)際位置 讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位 0 1 0 1 2 對于0 15V量程的電壓表 精確度是V 在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位 即讀到0 1V 3 對于0 0 6A量程的電流表 精確度是A 在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位 這時要求 半格估讀 即讀到最小刻度的一半0 01A 0 5 0 02 1 實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示 根據(jù)電阻定律公式知道只要測出金屬絲的和它的直徑d 計(jì)算出橫截面積S 并用伏安法測出電阻Rx 即可計(jì)算出金屬絲的電阻率 長度 2 實(shí)驗(yàn)器材被測金屬絲 直流電源 4V 電流表 0 0 6A 電壓表 0 3V 滑動變阻器 0 50 開關(guān) 導(dǎo)線若干 毫米刻度尺 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑 求出其平均值d 2 連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路 3 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度 反復(fù)測量三次 求出其平均值l 螺旋測微器 4 把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值的位置 5 閉合開關(guān) 改變滑動變阻器滑片的位置 讀出幾組相應(yīng)的電流表 電壓表的示數(shù)I和U的值 填入記錄表格內(nèi) 6 將測得的Rx l d值 代入公式R 和S 中 計(jì)算出金屬絲的電阻率 最大 1 伏安法測電阻的電路選擇 1 阻值比較法 先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表 電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較 若Rx較小 宜采用電流表外接法 若Rx較大 宜采用電流表內(nèi)接法 2 臨界值計(jì)算法Rx時 用電流表接法 外 內(nèi) 3 實(shí)驗(yàn)試探法 按圖接好電路 讓電壓表的一根接線柱P先后與a b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)變化不大 則可采用電流表接法 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 則可采用電流表接法 2 注意事項(xiàng) 1 先測直徑 再連電路 為了方便 測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量 2 電流表外接法 本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的阻值較小 故采用電流表外接法 外 內(nèi) 3 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(shí)驗(yàn)過程中變大 3 誤差分析 1 若為內(nèi)接法 電流表分壓 2 若為外接法 電壓表分流 3 長度和直徑的測量 2 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 某同學(xué)要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率 步驟如下 1 用游標(biāo)為20分度的卡尺測量其長度如圖甲 由圖可知其長度為L mm 例1 答案 解析 50 15 游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為50mm 游標(biāo)尺上第3個刻度游標(biāo)讀數(shù)為0 05 3mm 0 15mm 所以最終讀數(shù)為 50mm 0 15mm 50 15mm 50mm 3 2 用螺旋測微器測量其直徑如圖乙 由圖可知其直徑D mm 答案 解析 4 700 螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4 5mm 可動刻度讀數(shù)為0 01 20 0mm 0 200mm 所以最終讀數(shù)為 4 5mm 0 200mm 4 700mm 4 0 5 20 3 用多用電表的電阻 10 擋 按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻R 表盤的示數(shù)如圖 則該電阻的阻值約為 答案 解析 120 該電阻的阻值約為12 0 10 120 12 4 該同學(xué)想用伏安法更精確地測量其電阻R 現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下 待測圓柱體電阻R電流表A1 量程0 4mA 內(nèi)阻約50 電流表A2 量程0 30mA 內(nèi)阻約30 電壓表V1 量程0 3V 內(nèi)阻約10k 電壓表V2 量程0 15V 內(nèi)阻約25k 直流電源E 電動勢4V 內(nèi)阻不計(jì) 滑動變阻器R1 阻值范圍0 15 允許通過的最大電流2 0A 滑動變阻器R2 阻值范圍0 2k 允許通過的最大電流0 5A 開關(guān)S 導(dǎo)線若干為使實(shí)驗(yàn)誤差較小 要求測得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路 請指出3處不妥之處 電流表應(yīng)選A2 電流表應(yīng)采用外接法 滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法 答案 解析 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知 電路中的最大電流為Imax 1000mA 33mA 所以電流表應(yīng)選A2 由于要求 測得多組數(shù)據(jù) 所以變阻器應(yīng)用分壓式接法 應(yīng)選擇阻值小的變阻器R1 由于 所以電流表應(yīng)用外接法 1 實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線 某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測定其實(shí)際長度 該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1 0mm2 查得銅的電阻率為1 7 10 8 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(shí)際長度 可供使用的器材有 電流表 量程0 6A 內(nèi)阻約0 2 電壓表 量程3V 內(nèi)阻約9k 滑動變阻器R1 最大阻值5 滑動變阻器R2 最大阻值20 定值電阻 R0 3 電源 電動勢6V 內(nèi)阻可不計(jì) 開關(guān) 導(dǎo)線若干 回答下列問題 1 實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選 填 R1 或 R2 閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至 端 填 a 或 b R2 a 因控制電路是限流式接法 而測量電路總電阻在3 以上 為使測量電路有較大的調(diào)節(jié)范圍 滑動變阻器應(yīng)選用總阻值較大的R2 為了保證開關(guān)閉合時電路的安全 應(yīng)使滑動變阻器接入電路中的阻值最大 即開關(guān)閉合前滑片應(yīng)置于a端 答案 解析 2 在實(shí)物圖中 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 答案 3 調(diào)節(jié)滑動變阻器 當(dāng)電流表的讀數(shù)為0 50A時 電壓表示數(shù)如圖11乙所示 讀數(shù)為 V 2 30 2 29 2 31均正確 答案 解析 由于電壓表量程為0 3V 分度值為0 1V 故讀數(shù)為2 30V 4 導(dǎo)線實(shí)際長度為 m 保留兩位有效數(shù)字 94 93 95均正確 答案 解析 2 在 測定金屬的電阻率 實(shí)驗(yàn)中 所用測量儀器均已校準(zhǔn) 待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm 1 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 其中某一次測量結(jié)果如圖所示 其讀數(shù)應(yīng)為 mm 該值接近多次測量的平均值 螺旋測微器的讀數(shù)為 0mm 0 01mm 39 7 0 397mm 0 395 0 399mm之間均正確 0 397 0 395 0 399均可 答案 解析 2 用伏安法測金屬絲的電阻Rx 實(shí)驗(yàn)所用器材為 電池組 電動勢3V 內(nèi)阻約1 電流表 內(nèi)阻約0 1 電壓表 內(nèi)阻約3k 滑動變阻器R 0 20 額定電流2A 開關(guān) 導(dǎo)線若干 某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量 記錄數(shù)據(jù)如下 考慮到實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0 10V開始 非常小 應(yīng)考慮使用滑動變阻器分壓式接法 故采用的是圖甲的電路設(shè)計(jì)方案 由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知 他們測量Rx是采用圖中的 圖 填 甲 或 乙 答案 解析 甲 3 圖是測量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖 圖中已連接了部分導(dǎo)線 滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端 請根據(jù) 2 所選的電路圖 補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線 并使閉合開關(guān)的瞬間 電壓表或電流表不至于被燒壞 答案 4 這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U I坐標(biāo)系 如圖所示 圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標(biāo)點(diǎn) 請?jiān)趫D中標(biāo)出第2 4 6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn) 并描繪出U I圖線 由圖線得到金屬絲的阻值Rx 保留兩位有效數(shù)字 4 5 4 3 4 7均可 答案 解析 5 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為 填選項(xiàng)前的符號 A 1 10 2 mB 1 10 3 mC 1 10 6 mD 1 10 8 m 答案 解析 6 任何實(shí)驗(yàn)測量都存在誤差 本實(shí)驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn) 下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項(xiàng)是 A 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B 由電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C 若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi) 可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D 用U I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 答案 解析 由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差 A錯 電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B錯 由于該實(shí)驗(yàn)原理未考慮電表內(nèi)阻造成的誤差 因此將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi) 可以消除由于測量儀表引起的系統(tǒng)誤差 C對 通過U I圖象處理數(shù)據(jù)時已經(jīng)直觀地舍去了第6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 且多次測量后畫直線的目的就是取平均值 因此用U I圖象處理數(shù)據(jù)更好地減小了偶然誤差 D對 3 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 電阻測量的六種方法1 伏安法 電路圖 外接法 內(nèi)接法 特點(diǎn) 大內(nèi)小外 內(nèi)接法測量值偏大 測大電阻時應(yīng)用內(nèi)接法測量 測小電阻時應(yīng)采用外接法測量 2 安安法若電流表內(nèi)阻已知 則可將其當(dāng)做電流表 電壓表以及定值電阻來使用 1 如圖甲所示 當(dāng)兩電流表所能測得的最大電壓接近時 如果已知的內(nèi)阻R1 則可測得的內(nèi)阻R2 2 如圖乙所示 當(dāng)兩電流表的滿偏電壓UA2 UA1時 如果已知的內(nèi)阻R1 串聯(lián)一定值電阻R0后 同樣可測得的電阻R2 3 伏伏法若電壓表內(nèi)阻已知 則可將其當(dāng)做電流表 電壓表和定值電阻來使用 1 如圖甲所示 兩電壓表的滿偏電流接近時 若已知的內(nèi)阻R1 則可測出的內(nèi)阻R2 R1 2 如圖乙所示 兩電壓表的滿偏電流IV1 IV2時 若已知的內(nèi)阻R1 并聯(lián)一定值電阻R0后 同樣可得的內(nèi)阻R2 4 等效法測電阻如圖所示 先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定的電源上 讀出電流表示數(shù)I 然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上 調(diào)節(jié)電阻箱的阻值 使電流表的示數(shù)仍為I 則電阻箱的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值 5 比較法測電阻如圖所示 讀得電阻箱R1的阻值及 的示數(shù)I1 I2 可得Rx 如果考慮電流表內(nèi)阻的影響 則I1 Rx RA1 I2 R1 RA2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 斷開S2 閉合S1 調(diào)節(jié)R0 使的示數(shù)滿偏為Ig 2 保持R0不變 閉合S2 調(diào)節(jié)電阻箱R 使的示數(shù)為 3 由上可得RA R 6 半偏法測電流表內(nèi)阻電路圖如圖所示 要測量某種合金的電阻率 1 若合金絲長度為L 直徑為D 阻值為R 則其電阻率 用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示 讀數(shù)為 mm 例2 0 650 答案 解析 2 圖乙是測量合金絲阻值的原理圖 S2是單刀雙擲開關(guān) 根據(jù)原理圖在圖丙中將實(shí)物連線補(bǔ)充完整 答案 3 閉合S1 當(dāng)S2處于位置a時 電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1 1 35V I1 0 30A 當(dāng)S2處于位置b時 電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2 0 92V I2 0 32A 根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷 當(dāng)S2處于位置 選填 a 或 b 時 測量相對準(zhǔn)確 測量值Rx 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 根據(jù) 0 32 而 0 07 可知 電壓表分流較大 因此必須采用電流表外接法 即S2處于位置b時 測量相對準(zhǔn)確 根據(jù)歐姆定律 則有Rx 2 9 b 2 9 答案 解析 2016 全國 卷 23 某同學(xué)利用圖 a 所示電路測量量程為2 5V的電壓表的內(nèi)阻 內(nèi)阻為數(shù)千歐姆 可供選擇的器材有 電阻箱R 最大阻值99999 9 滑動變阻器R1 最大阻值50 滑動變阻器R2 最大阻值5k 直流電源E 電動勢3V 開關(guān)1個 導(dǎo)線若干 例3 實(shí)驗(yàn)步驟如下 按電路原理圖 a 連接線路 將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0 將滑動變阻器的滑片移到與圖 a 中最左端所對應(yīng)的位置 閉合開關(guān)S 調(diào)節(jié)滑動變阻器 使電壓表滿偏 保持滑動變阻器滑片的位置不變 調(diào)節(jié)電阻箱阻值 使電壓表的示數(shù)為2 00V 記下電阻箱的阻值 回答下列問題 1 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動變阻器 填 R1 或 R2 R1 答案 解析 本實(shí)驗(yàn)測電壓表的內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)變化不大 則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大 故需要滑動變阻器的最大阻值較小 故選R1可減小實(shí)驗(yàn)誤差 2 根據(jù)圖 a 所示電路將圖 b 中實(shí)物圖連線 答案 解析 見解析圖 3 實(shí)驗(yàn)步驟 中記錄的電阻箱阻值為630 0 若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變 計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為 結(jié)果保留到個位 電壓表和電阻箱串聯(lián) 兩端電壓分別為2 00V和0 50V 則RV 4R 2520 2520 答案 解析 4 如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的 可推斷該表頭的滿刻度電流為 填正確答案標(biāo)號 A 100 AB 250 AC 500 AD 1mA 答案 解析 3 小明同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系 已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10 R隨t的升高而增大 實(shí)驗(yàn)電路如圖所示 控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度 實(shí)驗(yàn)時閉合S 先將開關(guān)K與1端閉合 調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度 分別記下溫度t1 t2 和電流表的相應(yīng)示數(shù)I1 I2 然后將開關(guān)K與2端閉合 調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1 I2 分別記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R1 R2 1 有以下兩電流表 實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)選用 A 量程0 100mA 內(nèi)阻約2 B 量程0 0 6A 內(nèi)阻可忽略 電路中電源電動勢為1 5V 金屬電阻的阻值約為10 滑動變阻器電阻最大的為10 電流在0 075 0 15A 則電流一般在0 1A以內(nèi)調(diào)整 為使電流讀數(shù)更準(zhǔn)確 應(yīng)選用量程0 100mA的電流表 答案 解析 2 實(shí)驗(yàn)過程中 要將電阻箱的阻值由9 9 調(diào)節(jié)至10 0 需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕 a b c 正確的操作順序是 將旋鈕a由 0 旋轉(zhuǎn)至 1 將旋鈕b由 9 旋轉(zhuǎn)至 0 將旋鈕c由 9 旋轉(zhuǎn)至 0 調(diào)節(jié)電阻箱時按照先調(diào)大再調(diào)小的原則 旋轉(zhuǎn)各旋鈕的正確操作順序是 或 答案 解析 或 3 實(shí)驗(yàn)記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表 答案 解析 請根據(jù)表中數(shù)據(jù) 在圖方格紙上作出R t圖線 由圖線求得R隨t的變化關(guān)系為R 0 04t 8 8 見解析圖 R 0 04t 8 8 b 8 8 4 某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體的電阻 現(xiàn)有量程為3V 內(nèi)阻約為3k 的電壓表和量程為0 6A 內(nèi)阻約為0 1 的電流表 采用分壓電路接線 圖甲是實(shí)物的部分連線圖 待測電阻為圖乙中的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 填a或b 導(dǎo)線 連接 填c或d d a 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 答案 解析 2 正確接線測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 用作圖法求得R1的阻值為 答案 解析 4 6 4 4 4 7 見解析圖 均可 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 填選項(xiàng) 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 設(shè)R1的邊長為l 厚度為h 電阻率為 根據(jù)電阻定律 得R1 R2 R1 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(xiàng)B正確 答案 解析 5 用以下器材測量待測電阻Rx的阻值A(chǔ) 待測電阻Rx 阻值約為200 B 電源E 電動勢為3 0V 內(nèi)阻可忽略不計(jì) C 電流表A1 量程為0 10mA 內(nèi)電阻r1 20 D 電流表A2 量程為0 20mA 內(nèi)電阻約為r2 8 E 定值電阻R0 阻值R0 80 F 滑動變阻器R1 最大阻值為10 G 滑動變阻器R2 最大阻值為200 H 單刀單擲開關(guān)S 導(dǎo)線若干 1 為了測量電阻Rx 現(xiàn)有甲 乙 丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)電路圖 如圖 你認(rèn)為正確的是 填 甲 乙 或 丙 所給的三個電路圖中 乙圖可明確確定兩支路的電流值和含有電流表的支路的電阻值 由此可確定待測阻值 故乙圖正確 乙 答案 解析 3 若某次測量中電流表A1的示數(shù)為I1 電流表A2的示數(shù)為I2 則Rx的表達(dá)式為 Rx 答案 解析 2 滑動變阻器應(yīng)該選 在閉合開關(guān)前 滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于 端 填 a 或 b 答案 解析 R1 因乙圖為滑動變阻器的分壓式接法 則應(yīng)用小阻值的變阻器 故應(yīng)選R1 閉合開關(guān)前要讓測量電路電壓由小變大 故滑片P應(yīng)置于b端 b