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2019-2020年高考物理大一輪復習 第七章 實驗七 測定金屬的電阻率高效演練
1．螺旋測微器
(1)構(gòu)造：如圖甲，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前進或后退0.5 mm，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm.
甲 乙
(3)讀數(shù)
①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．
②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)
③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 mm＋15.00.01 mm＝2.150 mm.
2．游標卡尺
(1)構(gòu)造(如圖所示)：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標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尺的最小分度的差值制成．
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.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有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
(可準確到)
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 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(jié)果表達為(x＋K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行讀數(shù)即可．
(1)0～3 V的電壓表和0～3 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0～15 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0～0.6 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.
4．電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較
電流表內(nèi)接法
電流表外接法
電路圖
誤差
原因
電流表分壓
U測＝Ux＋UA
電壓表分流
I測＝Ix＋IV
電阻
測量值
R測＝＝
Rx＋RA>Rx
測量值大于真實值
R測＝＝
時，用電流表內(nèi)接法．
3．實驗試探法：按如圖所示電路圖接好電路，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，則可采用電流表內(nèi)接法．
二、數(shù)據(jù)處理
1．在求Rx的平均值的兩種方法
(1)第一種是用Rx＝算出各次的數(shù)值，再取平均值．
(2)第二種是用U－I圖線的斜率求出．
2．計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計算公式ρ＝Rx＝.
三、誤差分析
1．金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差．
2．若為內(nèi)接法，電流表分壓，若為外接法，電壓表分流．
四、注意事項
1．測量直徑應(yīng)在導線連入電路前進行，測量金屬絲的長度，應(yīng)在連入電路后拉直的情況下進行．
2．本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法．
3．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．
考點一 測量儀器、儀表的讀數(shù) [學生用書P133]
(1)如圖甲所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為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________mm，________mm，________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________mm.
(3)①圖丙使用0.6 A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)是________A；當使用3 A量程時，對應(yīng)刻度盤中每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A.
②圖丁使用較小量程時，每小格表示________V，圖中表針的示數(shù)為________V．若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中表針示數(shù)為________V.
[解析] (1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是70.1 mm＝0.7 mm，最后結(jié)果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm.
中間圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是170.05 mm＝0.85 mm，最后結(jié)果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm.
最下面圖讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是90.02 mm＝0.18 mm，最后結(jié)果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 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 mm＋15.00.01 mm＝2.150 mm.
(3)①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；當使用3 A量程時，每一小格為0.1 A，表針示數(shù)為2.20 A.
②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.
[答案] (1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150
(3)①0.02 0.44 0.1 2.20?、?.1 1.70 0.5 8.5
考點二 儀器的選擇和數(shù)據(jù)處理 [學生用書P133]
(xx高考山東卷)實驗室購買了一捆標稱長度為100 m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度．該同學首先測得導線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.710－8 Ωm，再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度．
可供使用的器材有：
電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω；
電壓表：量程3 V，內(nèi)阻約9 kΩ；
滑動變阻器R1：最大阻值5 Ω；
滑動變阻器R2：最大阻值20 Ω；
定值電阻：R0＝3 Ω；
電源：電動勢6 V，內(nèi)阻可不計；
開關(guān)、導線若干．
回答下列問題：
(1)實驗中滑動變阻器應(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”)．
(2)在圖乙所示的實物圖中，已正確連接了部分導線，請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接．
(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為________V.
(4)導線實際長度為________m(保留2位有效數(shù)字)．
[解析] (1)根據(jù)R＝ρ，得銅導線的阻值約為Rx＝1.7 Ω，即Rx＋R0＝4.7 Ω.實驗中的滑動變阻器若選R1，則當滑動變阻器滑片移至a端時，電壓表的示數(shù)約為3 V，若滑動變阻器滑片向右移動，電壓表示數(shù)變大，超過電壓表量程，故實驗中的滑動變阻器應(yīng)選R2.閉合開關(guān)S前應(yīng)使電路中的電阻最大，故滑動變阻器滑片應(yīng)移至a端．
(2)連線如圖所示．
(3)電壓表的示數(shù)為2.30 V.
(4)根據(jù)歐姆定律，銅導線與R0的串聯(lián)電阻R＝＝ Ω＝4.6 Ω，所以銅導線的電阻Rx＝R－R0＝1.6 Ω.
根據(jù)Rx＝ρ得導線長度l＝＝ m≈94 m.
[答案] (1)R2 a (2)見解析圖 (3)2.30(2.29～2.31均正確) (4)94(93～95均正確)
考點三 對誤差分析和實驗原理的考查
[學生用書P134]
在“測定金屬的電阻率”的實驗中，若待測金屬絲的電阻約為5 Ω，要求測量結(jié)果盡量準確，提供以下器材供選擇：
A．電池組(3 V，內(nèi)阻1 Ω)
B．電流表(0～3 A，內(nèi)阻0.012 5 Ω)
C．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻0.125 Ω)
D．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻4 kΩ)
E．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻15 kΩ)
F．滑動變阻器(0～20 Ω，允許最大電流1 A)
G．滑動變阻器(0～2 000 Ω，允許最大電流0.3 A)
H．開關(guān)、導線若干
(1)實驗時應(yīng)從上述器材中選用________(填寫儀器前的字母代號)；
(2)測電阻時，電流表、電壓表、待測金屬絲電阻Rx在組成測量電路時，應(yīng)采用電流表________(選填“外”或“內(nèi)”)接法，待測金屬絲電阻的測量值比真實值偏________(選填“大”或“小”)；
(3)若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖所示，則讀數(shù)為________mm；
(4)若用L表示金屬絲的長度，d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ρ＝________.
[解析] (1)電池組電壓是3 V，流過金屬絲的最大電流Im＝＝0.5 A，故電流表選C，電壓表選D；滑動變阻器選總阻值小的，便于調(diào)節(jié)，故選F；另外要選導線、開關(guān)．
(2)因為＝40，＝800，故電流表選擇外接法，外接法測量值偏?。?
(3)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則知，讀數(shù)是0.5 mm＋40.00.01 mm＝0.900 mm.
(4)由于R＝ρ＝ρ，解得ρ＝.
[答案] (1)ACDFH (2)外 小 (3)0.900 (4)
[學生用書P134]
“測定金屬的電阻率”實驗的核心是導線電阻的測量，除伏安法外，還有幾種常用的方法，這也是本實驗的主要創(chuàng)新點．
方法一：伏伏法
1.(xx陜西西工大附中適應(yīng)性訓練)用以下器材可測量電阻Rx的阻值．
A．待測電阻Rx，阻值約為600 Ω
B．電源E，電動勢約為6.0 V，內(nèi)阻可忽略不計
C．毫伏表V1，量程為0～500 mV，內(nèi)阻r1＝1 000 Ω
D．電壓表V2，量程為0～6 V，內(nèi)阻r2約為10 kΩ
E．電流表A，量程為0～0.6 A，內(nèi)阻r3約為1 Ω
F．定值電阻R0，R0＝60 Ω
G．滑動變阻器R，最大阻值為150 Ω
H．單刀單擲開關(guān)S一個，導線若干
(1)測量中要求兩塊電表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3，并能測量多組數(shù)據(jù)，請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖．
(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算Rx，則由已知量和測量量計算Rx的表達式為Rx＝________，式中各符號的意義是：________________________________________________________________________.
(所有物理量用題中代數(shù)符號表示)
[解析] (1)電路的最大電流為I＝＝0.01 A，電流表量程太大，可以把毫伏表并聯(lián)一個定值電阻改裝成電流表，電壓表選擇V2即可，要求測量多組數(shù)據(jù)，滑動變阻器需用分壓式接法，電路如圖．
(2)流過被測電阻的電流為I＝＋＝，被測電阻阻值為Rx＝＝.
[答案] (1)測量電路如解析圖所示
(2) U1為毫伏表V1的讀數(shù)，U2為電壓表V2的讀數(shù)，r1為毫伏表的內(nèi)阻，R0為定值電阻
[總結(jié)提升] 已知內(nèi)阻的電壓表可當做電流表使用，若量程太小可以配合定值電阻增大其量程，這是設(shè)計電路中的高頻考點．
方法二：安安法
2.(xx福建南安模擬)為測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω)，實驗室提供如下器材：
電池組E：電動勢3 V，內(nèi)阻不計
電流表A1：量程0～15 mA，內(nèi)阻約為100 Ω
電流表A2：量程0～300 μA，內(nèi)阻1 000 Ω
滑動變阻器R1：阻值范圍0～20 Ω，額定電流2 A
電阻箱R2：阻值范圍0～9 999 Ω，額定電流1 A
開關(guān)S、導線若干
要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下面問題：
(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表________(填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到________Ω，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表；
(2)在方框中畫出完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號；
(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA，電流表A2的示數(shù)是________μA，測得待測電阻Rx的阻值是________．本次測量存在一定的系統(tǒng)誤差，考慮這個原因測量值較真實值________(填“偏大”或“偏小”)．
[解析] (1)題目未給出電壓表，把A2和R2串聯(lián)起來充當電壓表，此電壓表量程為3 V，
R＝－1 000 Ω＝9 000 Ω.
(2)電路圖如圖所示．
(3)由圖示可知，電流表A1的示數(shù)為8.0 mA，電流表A2的示數(shù)是150 μA，電流表A2的電壓讀數(shù)為1.5 V，待測電阻阻值為Rx＝＝＝187.5 Ω.
測量的電流值偏大，因此測量的電阻偏小．
[答案] (1)A2 9 000 (2)見解析圖 (3)8.0 150
187．5 Ω 偏小
[總結(jié)提升] 已知內(nèi)阻的電流表可當做電壓表使用，若量程太小，配合定值電阻可以增大其量程，這也是電學設(shè)計電路的高頻考點．
方法三：等效法
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)等于待測電阻的阻值．
3.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______處(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.
②將電阻箱R2的阻值調(diào)至最________(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 Ω.
(3)由此可知，圓柱體的電阻為________ Ω.
[解析] (1)游標卡尺的精度為0.1 mm，所以L＝(50＋10.1)mm＝5.01 cm，螺旋測微器的讀數(shù)為d＝(5＋31.60.01)mm＝5.316 mm.
(2)①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．
②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I相同均為I0時，R2＝R圓柱體，所以R圓柱體＝1 280 Ω.
[答案] (1)5.01 5.316(5.310～5.320) (2)①大 ②大 (3)1 280
[總結(jié)提升] 電阻箱也可用一定值電阻R0代替，若Rx中的電流為Ix，R0中的電流為I0，則：＝.
[學生用書P135]
1．(xx高考新課標全國卷Ⅱ)在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 Ω，電壓表V的內(nèi)阻約為2 kΩ，電流表A的內(nèi)阻約為10 Ω，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________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(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
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2019-2020年高考物理大一輪復習
第七章
實驗七
測定金屬的電阻率高效演練
2019
2020
年高
物理
一輪
復習
第七
實驗
測定
金屬
電阻率
高效
演練
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