8、旋測微器的使用
(1)測量前須校對零點：先使測砧A與測微螺桿P并攏，觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合，以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合，不重合時，用存放在螺旋測微器盒中的工具調(diào)節(jié)，直到完全重合為止。
(2)測量時，當測微螺桿P將要接觸被測物體時，要停止使用旋鈕K，改用微調(diào)旋鈕K′，以避免P和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力。這樣，既可以保護儀器，又能保證測量結果準確。當聽到“咔、咔……”聲后，停止轉動，即可讀數(shù)。
(3)螺旋測微器應估讀一位，即以mm作單位，應讀到小數(shù)點后面第三位。
(4)為防止讀出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯，可在讀數(shù)前估計大概讀數(shù)值，若發(fā)現(xiàn)最后讀數(shù)與開始估計
9、數(shù)值相差較大，立即檢查出錯原因，如半毫米刻度線是否露出。
2.測定金屬的電阻率
(1)為了方便，測量直徑應在導線連入電路前進行，為了準確測量金屬絲的長度，測量應該在金屬絲連入電路之后在拉直的情況下進行，測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度。
(2)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表外接法。
(3)開關S閉合前，滑動變阻器的阻值要調(diào)至最大。
(4)電流不宜太大(電流表用0～0.6 A量程)，通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導致電阻率在實驗過程中變大。
(5)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、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，然后再把電壓表
10、并聯(lián)在待測金屬絲的兩端。
板塊二 考點細研·悟法培優(yōu)
考點1基本儀器的讀數(shù)
例1 (1)圖甲為一游標卡尺的結構示意圖，當測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時，應該用游標卡尺的________(填“A”“B”或“C”)進行測量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為________mm。
(2)在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數(shù)為_______mm，合金絲的直徑為_______mm。
嘗試解答 (1)A 11.30 _(2)0.007(0.005～0.008都對) 0.638(在0.636～0.640都
11、算對)。
(1)使用游標卡尺測量尺寸較小管件的內(nèi)徑用游標卡尺的A進行測量；測量尺寸較小管件的外徑用游標卡尺的B進行測量；測量深度用游標卡尺的C進行測量。鋼筆帽的內(nèi)徑為11 mm＋6×0.05 mm＝11.30 mm。
(2)校零時的讀數(shù)為0＋0.7×0.01 mm＝0.007 mm。測量后讀數(shù)0.5＋14.5×0.01 mm＝0.645 mm。合金絲的直徑為0.645 mm－0.007 mm＝0.638 mm。(在0.636～0.640 mm都算對)。
(1)某學生用螺旋測微器測量不同金屬導線的直徑，其示數(shù)如圖(a)、(b)、(c)所示，該金屬導線的直徑讀數(shù)為：
(a)_____
12、___mm (b)________mm (c)________mm
(2)用游標為50分度的游標卡尺測量某工件的長度時，示數(shù)如圖(d)所示，則測量結果應該讀作________mm。
(3)正確讀出圖中各表的讀數(shù)：
①如圖(e)，接0～3 V量程時讀數(shù)為________V；接0～15 V量程時讀數(shù)為________V。
②如圖(f)，接0～3 A量程時讀數(shù)為________A；接0～0.6 A量程時讀數(shù)為________A。
答案 (1)(a)4.592(4.591～4.594均對) (b)1.880(1.879～1.881均對) (c)8.600(8.599～8.601均對)
13、
(2)10.40 (3)①2.18 10.8 ②0.80 0.16
解析 (1)(a)讀數(shù)＝4.5 mm＋9.2×0.01 mm＝4.592 mm
(b)讀數(shù)＝1.5 mm＋38.0×0.01 mm＝1.880 mm
(c)讀數(shù)＝8.5 mm＋10.0×0.01 mm＝8.600 mm。
(2)讀數(shù)＝10 mm＋20×0.02 mm＝10.40 mm
(3)①讀數(shù)＝2.18 V
讀數(shù)＝10.8 V。
②讀數(shù)＝0.80 A，讀數(shù)＝0.16 A。
考點2儀器的選擇和電路的設計
例2 (1)某實驗小組在“測定金屬電阻率”的實驗過程中，正確操作獲得金屬絲的直徑
14、以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所示，則它們的讀數(shù)依次是________mm、________A、________V。
(2)已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0～10 Ω，電流表內(nèi)阻約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為20 kΩ，電源為干電池(不宜在長時間、大功率狀況下使用)，電源電動勢E＝4.5 V，內(nèi)阻較小。則以下電路圖中，________(填字母代號)電路為本次實驗應當采用的最佳電路，但用此最佳電路測量的金屬絲電阻仍然會比真實值偏________(填“大”或“小”)。
(3)若已知實驗所用的電流表內(nèi)阻的準確值RA＝2.0 Ω，那么測量金屬絲電阻Rx的最佳電路應是上圖中的______(填字
15、母代號)電路。此時測得電流為I、電壓為U，則金屬絲電阻Rx＝________(用題中字母代號表示)。
嘗試解答 (1)0.998～1.000間均可 0.42 2.22～2.24間均可 (2)甲 小 (3)乙 －RA。
(1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0.5 mm，可動刻度讀數(shù)為49.9×0.01 mm＝0.499 mm，金屬絲直徑為0.5 mm＋0.499 mm＝0.999 mm。電流表讀數(shù)為0.42 A，電壓表讀數(shù)為2.23 V。
(2)因RV?Rx(Rx＝ Ω≈5.3 Ω)，測量電路采用電流表外接法，故最佳電路為甲電路，此時測量結果因電壓表的分流而偏小。
(3)若已知電流表內(nèi)阻時，
16、最佳電路為乙電路，由歐姆定律得：Rx＋RA＝，那么Rx＝－RA。
[2017·陜西寶雞一模]在測定金屬絲的電阻率的實驗中，為了安全、準確、方便地測出電阻絲的電阻Rx，設計了如圖所示實驗電路圖來完成實驗，可用的實驗儀器如下：
A.待測金屬絲(Rx約5 Ω)
B.電壓表V(量程0～1 V，內(nèi)阻RV＝1 kΩ)
C.電流表A(量程0～0.6 A，內(nèi)阻RA＝1 Ω)
D.定值電阻R1(阻值R1＝0.5 kΩ)
E.定值電阻R2(阻值R2＝2 kΩ)
F.滑動變阻器R3(0～10 Ω)
G.滑動變阻器R4(0～1000 Ω)
H.電源(電動勢為3 V，內(nèi)阻很小)
I.開關、導線若干
17、
(1)實驗中定值電阻應選用________，滑動變阻器應選用________。(選填儀器前面字母)
(2)用圖中電路測量該金屬絲的電阻，若某次測量中，電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，該金屬絲電阻的表達式為Rx＝________(用測出或已知的物理量的符號表示)。
答案 (1)E F (2)－RA
解析 (1)電源的電動勢為3 V，而電壓表V的量程為0～1 V，內(nèi)阻RV＝1 kΩ，必須通過串聯(lián)電阻來擴大量程至3 V，因此定值電阻應選用定值電阻R2(阻值R2＝2 kΩ)；所待測金屬絲Rx約5 Ω，且滑動變阻器是限流式接法，因此滑動變阻器應選用小電阻，即選滑動變阻器R3(0～10
18、Ω)。
(2)電壓表的讀數(shù)為U，那么金屬絲與電流表兩端的電壓為3U，由于電流表的讀數(shù)為I，則金屬絲電阻Rx＝－RA。
考點3數(shù)據(jù)處理和誤差分析
例3 [2017·云南昆明質檢]某同學測定一細金屬絲的電阻率，部分實驗步驟如下：
(1)用螺旋測微器測量該金屬絲的直徑，螺旋測微器如圖甲所示，則該金屬絲的直徑為________mm。
(2)因找不到合適的電壓表，該同學設計了如圖乙所示的電路，電源電動勢為E＝3 V，內(nèi)阻不能忽略，取金屬絲Rx接入電路的長度為20 cm，接通電路后調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表示數(shù)為0.50 A，之后不斷改變Rx接入電路的長度，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表示數(shù)始終
19、為0.50 A，記錄下電阻絲Rx接入電路的長度及對應電阻箱的阻值如下表所示：
長度L(cm)
10
20
30
40
50
60
電阻箱R0(Ω)
4.2
3.5
2.3
2.2
1.5
1.0
請在圖丙的坐標紙中作出電阻R0隨長度L變化的圖象；
(3)根據(jù)圖象可求得：該金屬絲的電阻率為ρ＝________Ω·m，電源的內(nèi)阻為r＝________Ω。(計算結果保留兩位有效數(shù)字)
嘗試解答 (1)0.200(0.199～0.201均對)
(2)如圖所示__(3)2.0×10－7(1.9×10－7～2.1×10－7均對)__1.2(1.1～1.3均對)。
20、
(1)該金屬絲的直徑
d＝0 mm＋20.0×0.01 mm＝0.200 mm。
(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，描點連線，使盡可能多的點落在線上，不在線上的點均勻分布在線的兩側。
(3)由閉合電路歐姆定律和電阻定律，可得：E＝I
，解得：R0＝－r－L，在R0-L圖象中，其斜率的大小k＝，則ρ＝kS＝2.0×10－7Ω·m；圖線與縱軸截距a＝－r，則r＝－a＝1.2 Ω。
[2017·常州?？糫某同學要測量一根均勻電阻絲的電阻率。他在電阻絲兩端分別接了接線柱a、b，并將電阻絲固定在米尺上，米尺的中間設置了一個可沿電阻絲滑動的觸頭c，c的上端為接線柱，a、c間的長度可在米尺上直接讀出，如
21、圖1所示?？晒┻x擇的器材有：
A.待測電阻絲(長約80 cm，阻值小于5 Ω)；
B.電壓表0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ；
C.電流表0～0.6 A，內(nèi)阻約0.5 Ω；
D.電池組：電動勢3 V，內(nèi)阻很??；
E.滑動變阻器R，總阻值10 Ω；
F.開關，導線若干；
G.螺旋測微器。
(1)該同學用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，其刻度如圖2所示，讀數(shù)為________mm。
(2)該同學認為，應盡量避免由于電流熱效應導致的電阻率變化，為此，應使a、b間電壓保持不變，只改變觸頭c的位置，測量a、c間的電壓U，尋找U和a、c間電阻絲長度L的關系，即可實現(xiàn)測量電阻率的目的。根據(jù)上述分
22、析，完成下列問題：
①實驗中采用的思想方法是________。(將選項前的字母填在橫線上)
A.等效替代法 B．建立理想模型法
C.控制變量法 D．實驗推理法
②滑動變阻器所起的作用主要是________。(將選項前的字母填在橫線上)
A.調(diào)節(jié)電壓表和電流表的示數(shù)，實現(xiàn)多次測量
B.使電阻絲a、b間保持適當電壓，充當保護電阻的作用
③根據(jù)以上分析，將圖3連成實驗電路。
(3)該同學通過改變觸頭c的位置，分別測出了五組長度L與對應的電壓U的數(shù)據(jù)(電流表示數(shù)保持在0.50 A不變)，并已描在坐標紙上，如圖4所示。請根據(jù)圖4上的數(shù)據(jù)點描繪出圖線，算出圖線的斜率k＝________
23、V/m。(結果保留兩位有效數(shù)字)
(4)根據(jù)上面提供的有關數(shù)據(jù)計算該電阻絲的電阻率ρ＝________Ω·m。(結果保留兩位有效數(shù)字)
答案 (1)1.980
(2)①C?、贐 ③見解析圖甲所示
(3)見解析圖乙所示 1.9 (4)1.2×10－5
解析 (1)螺旋測微器讀數(shù)為(1.5＋48.0×0.01) mm＝1.980 mm。
(2)①保持a、b間電壓不變，即保持電阻絲中電流不變，a、c間的電壓U與電阻絲長度L成正比，體現(xiàn)了控制變量法，C正確。②滑動變阻器使電阻絲a、b間保持適當電壓，充當保護電阻的作用，B正確。③電阻絲總阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，應采用電流表外接法。
24、(3)圖線如圖乙所示。由圖乙圖線可知，斜率k＝＝1.9 V/m。
(4)a、c間電壓U＝IR＝I×ρ，電阻絲的截面積S＝d2，可得電阻率ρ＝k，代入k、d、I的數(shù)值，得ρ＝1.2×10－5Ω·m。
考點4“替代法”測電阻
例4 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。
(1)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)如圖甲和圖乙所示，長度為________cm，直徑為________mm。
(2)按圖丙連接電路后，實驗操作如下：
①將滑動變阻器R1的阻值置于最________(選填“大”或“小”)處；將S2撥向接點1，閉合S1，調(diào)節(jié)R1
25、，使電流表示數(shù)為I0；
②將電阻箱R2的阻值調(diào)至最________(選填“大”或“小”)，將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1280 Ω；
③由此可知，圓柱體的電阻為________Ω。
嘗試解答 (1)5.01__5.315(5.314～5.316均可)
(2)①大__②大__③1280。
(1)游標卡尺的讀數(shù)為
l＝(50＋1×0.1) mm＝50.1 mm＝5.01 cm。
螺旋測微器的讀數(shù)為
d＝(5＋31.5×0.01) mm＝5.315 mm。
(2)電學實驗的設計要遵循科學性、安全性和精確性原則。此電路中滑動變阻器是
26、以限流方式接入電路中的，故在①步驟中閉合開關前應使滑動變阻器接入電路中的阻值最大，以保證電路安全。同理②步驟中亦將電阻箱R2的阻值調(diào)至最大。
①步驟中，由閉合電路歐姆定律得
I0＝，其中R表示圓柱體的電阻。
②步驟中，仍由閉合電路歐姆定律得
I0＝
由等量代換可得R＝R2＝1280 Ω。
如圖為測量電阻Rx的電路原理圖，R為電阻箱，R′為起保護作用的滑動變阻器，電源E的電動勢約為6 V，S為單刀雙擲開關，電流表量程為0.6 A。
(1)以下四種規(guī)格的滑動變阻器，最適合本實驗的是________。
A.1 Ω B．10 Ω C．100 Ω D．1000 Ω
27、 (2)請在圖中以筆畫線代替導線按實驗原理圖將實物圖補充完整。
(3)請簡述測量待測電阻Rx的實驗步驟____________________________________________________________
_________________________________________________________。
(4)一同學想利用本實驗電路測電源電動勢，需將開關擲于________位置。該電路滑動變阻器R′接入電路部分的電阻未知，能否測出電源的內(nèi)阻r？___________________________________________________
28、_____。
答案 (1)B (2)圖見解析
(3)將開關S擲于a，記下電流表示數(shù)I；將開關S擲于b，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表示數(shù)達到I，電阻箱讀數(shù)即為Rx阻值
(4)b不能
解析 (1)由實驗電路可知，滑動變阻器在電路中起限流作用，因為電源E的電動勢約為6 V，電流表量程為0.6 A，要想滑動變阻器起到保護作用，合適的應該是10 Ω的滑動變阻器。
(2)根據(jù)電路圖可將實物圖補充完整，如圖所示。
(3)在測量Rx時，先將開關擲于a，記下電流表示數(shù)I；再將開關擲于b，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表示數(shù)達到I，電阻箱讀數(shù)即為Rx阻值。
(4)要測電源電動勢，需將開關擲于b位置，保持R′接入電路中的阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱取不同阻值，記錄不同阻值及對應電流值，根據(jù)閉合電路歐姆定律列式聯(lián)立可求得電源電動勢，而如果不知道滑動變阻器接入電路部分的電阻，就只能求出電源內(nèi)阻和滑動變阻器接入電路部分的電阻之和，無法測出電源的內(nèi)阻。
15
2019年高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗八 測定金屬的電阻率學案
