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1、新高考备考物理大二轮复习习题汇编实验八测定金属的电阻率板块一主干梳理夯实基础实验原理与操作实验目的1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。3.会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。实验原理1.游标卡尺的构造、原理及读数(1)构造(如图)主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。(2)原理利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻
2、度有10个的、20个的、50个的，见下表：(3)读数若用L0表示由主尺上读出的整毫米数，x表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的刻度数，则其读数为LL0kx，其中k为精确度。2.螺旋测微器的构造、原理及读数(1)螺旋测微器的构造如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。(2)螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为
3、0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。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)0.01(mm)。例：如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。3.伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较(2)两种电路的选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。比值法：当时，
4、用电流表内接法。实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。(3)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(4)仪器选择的三个原则安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流。精确性原则：根据实验的需要，选取精度合适的仪器，以尽可能减小实验误差。电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一。操作方便：实验时要调节方便，易于操作，比如对滑动变阻器，如果是用分压法连入电路的，应选用小量程的滑动
5、变阻器。移动滑片时，用电器上电压接近均匀变化，易于操作，反之，则会出现移动滑片时，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增大的现象，不易操作。4.电阻率的测定原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻，Rx，电路原理如图所示。(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度l，用螺旋测微器测得金属丝的直径d，算出横截面积Sd2。(3)根据电阻定律R，得金属丝电阻率。实验器材毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围050 )、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。实验步骤1.求金属丝横截面积S：在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求
6、出其平均值d，则横截面积S。2.将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值l。3按照原理图(如图所示)连好电路。4.把滑动变阻器调到接入电路中的电阻值最大的位置，检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流值和电压值记录在表格中，断开开关S，求出金属丝电阻Rx的平均值。5.整理仪器。数据处理与分析数据处理1.在求Rx的平均值时可用两种方法：(1)第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值。(2)第二种是用UI图线的斜率求出。2.计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式Rx。误差分析1
7、.金属丝直径、长度的测量带来误差。2.电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测R真，由R，知测真。3.通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。注意事项1.螺旋测微器的使用(1)测量前须校对零点：先使测砧A与测微螺杆P并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，不重合时，用存放在螺旋测微器盒中的工具调节，直到完全重合为止。(2)测量时，当测微螺杆P将要接触被测物体时，要停止使用旋钮K，改用微调旋钮K，以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样，既可以保护仪器，又能保证测量结果准确。当听到“咔、
8、咔”声后，停止转动，即可读数。(3)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，应读到小数点后面第三位。(4)为防止读出的数据出现差错，可在读数前估计大概读数值，若发现最后读数与开始估计数值相差较大，立即检查出错原因，如半毫米刻度线是否露出。2.测定金属的电阻率(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。(3)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。(4)电流不宜太大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金
9、属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。(5)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。板块二考点细研悟法培优考点1基本仪器的读数例1(1)图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_mm。(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm。尝试解答(1)A 11.30 _(2)0.007(0.0050.008都对) 0.638
10、(在0.6360.640都算对)。(1)使用游标卡尺测量尺寸较小管件的内径用游标卡尺的A进行测量；测量尺寸较小管件的外径用游标卡尺的B进行测量；测量深度用游标卡尺的C进行测量。钢笔帽的内径为11 mm60.05 mm11.30 mm。(2)校零时的读数为00.70.01 mm0.007 mm。测量后读数0.514.50.01 mm0.645 mm。合金丝的直径为0.645 mm0.007 mm0.638 mm。(在0.6360.640 mm都算对)。(1)某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径，其示数如图(a)、(b)、(c)所示，该金属导线的直径读数为：(a)_mm(b)_mm(c)_mm
11、(2)用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图(d)所示，则测量结果应该读作_mm。(3)正确读出图中各表的读数：如图(e)，接03 V量程时读数为_V；接015 V量程时读数为_V。如图(f)，接03 A量程时读数为_A；接00.6 A量程时读数为_A。答案(1)(a)4.592(4.5914.594均对)(b)1.880(1.8791.881均对)(c)8.600(8.5998.601均对)(2)10.40 (3)2.1810.80.800.16解析(1)(a)读数4.5 mm9.20.01 mm4.592 mm(b)读数1.5 mm38.00.01 mm1.880 mm(c
12、)读数8.5 mm10.00.01 mm8.600 mm。(2)读数10 mm200.02 mm10.40 mm(3)读数2.18 V读数10.8 V。读数0.80 A，读数0.16 A。考点2仪器的选择和电路的设计例2(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是_mm、_A、_V。(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为010 ，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为20 k，电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电源电动势E4.5 V，内阻较小。则以下电路图中，_(填字母代号)电路为本次实验应当采用的
13、最佳电路，但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏_(填“大”或“小”)。(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA2.0 ，那么测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的_(填字母代号)电路。此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx_(用题中字母代号表示)。尝试解答(1)0.9981.000间均可0.422.222.24间均可(2)甲小(3)乙RA。(1)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为49.90.01 mm0.499 mm，金属丝直径为0.5 mm0.499 mm0.999 mm。电流表读数为0.42 A，电压表读数为2.23 V。(2)因RVRx(Rx 5
14、.3 )，测量电路采用电流表外接法，故最佳电路为甲电路，此时测量结果因电压表的分流而偏小。(3)若已知电流表内阻时，最佳电路为乙电路，由欧姆定律得：RxRA，那么RxRA。2017陕西宝鸡一模在测定金属丝的电阻率的实验中，为了安全、准确、方便地测出电阻丝的电阻Rx，设计了如图所示实验电路图来完成实验，可用的实验仪器如下：A.待测金属丝(Rx约5 )B.电压表V(量程01 V，内阻RV1 k)C.电流表A(量程00.6 A，内阻RA1 )D.定值电阻R1(阻值R10.5 k)E.定值电阻R2(阻值R22 k)F.滑动变阻器R3(010 )G.滑动变阻器R4(01000 )H.电源(电动势为3 V，内阻很小)I.开关、导线若干(1)实验中定值电阻应选用_，滑动变阻器应选用_。(选填仪器前面字母)(2)用图中电路测量该金属丝的电阻，若某次测量中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，该金属丝电阻的表达式为Rx_(用测出或已知的物理量的符号表示)。答案(1)EF(2)RA解析(1)电源的电动势为3 V，而电压
