2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專(zhuān)題八 測(cè)定金屬絲的電阻率學(xué)案

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1、 實(shí)驗(yàn)八　測(cè)定金屬絲的電阻率 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法。 2．掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)方法。 3．會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻，Rx＝，因?yàn)榻饘俳z的電阻為小電阻，所以采用電流表外接法。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 2．用毫米刻度尺測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d，算出橫截面積S＝。 3．根據(jù)電阻定律R＝ρ，得金屬絲電阻率ρ＝。 三、實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(0～0.6 A)，電壓表(0～3

2、V)，滑動(dòng)變阻器(50 Ω)，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)若干，螺旋測(cè)微器，毫米刻度尺。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出橫截面積S＝。 2．將金屬絲兩端固定在接線(xiàn)柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l。 3．按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路，把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置。 4．電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S，改變滑動(dòng)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，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，求出導(dǎo)線(xiàn)電阻R的平均值。 測(cè)量時(shí)通過(guò)金屬絲的電流應(yīng)控

3、制在1.00 A以下，本實(shí)驗(yàn)中電流表量程為0～0.6 A，每次通電時(shí)間應(yīng)盡量短(以能讀取電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn))，讀數(shù)完畢立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，防止溫度升高使金屬絲長(zhǎng)度和電阻率發(fā)生明顯變化。計(jì)算時(shí)，務(wù)必算出每次的電阻值再求平均值，不能先分別求電壓U和電流I的平均值，再由歐姆定律得平均值，否則會(huì)帶來(lái)較大計(jì)算誤差。完成表格。 5．拆除實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，整理好實(shí)驗(yàn)器材 五、數(shù)據(jù)處理 1．求Rx (1)計(jì)算法：用Rx＝分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。 (2)圖象法：畫(huà)出U-I圖象，U-I圖象的斜率等于Rx。 2．計(jì)算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)U、I、l、d的值代入電阻率計(jì)算式ρ＝Rx＝。 六、誤差分析 1．系統(tǒng)

4、誤差 (1)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值小于真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值偏小。 (2)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差。 2．偶然誤差 (1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得到的，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一。 (2)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會(huì)帶來(lái)偶然誤差。 七、注意事項(xiàng) 1．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法。 2．實(shí)驗(yàn)連線(xiàn)時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、待測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主干線(xiàn)路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬絲的兩端。

5、 3．測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線(xiàn)拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值。 4．測(cè)金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值。 5．閉合開(kāi)關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在電阻值最大的位置。 6．求R的平均值時(shí)若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線(xiàn)時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。 考點(diǎn)1　基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) [例1]　(2017·常州?？?某同學(xué)要測(cè)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(xiàn)柱a、b，并將電阻絲固定在米

6、尺上，米尺的中間設(shè)置了一個(gè)可沿電阻絲滑動(dòng)的觸頭c，c的上端為接線(xiàn)柱，a、c間的長(zhǎng)度可在米尺上直接讀出，如圖1所示。可供選擇的器材有： A．待測(cè)電阻絲(長(zhǎng)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(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻很小； E．滑動(dòng)變阻器R，總阻值10 Ω； F．開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)若干； G．螺旋測(cè)微器。 (1)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑，其刻度如圖2所示，讀數(shù)為_(kāi)_______mm。 (2)該同學(xué)認(rèn)為，應(yīng)盡量避免由于電流熱效應(yīng)導(dǎo)致的電阻率變化，為此，應(yīng)使a、b間電壓保持不變，只改變觸頭

7、c的位置，測(cè)量a、c間的電壓U，尋找U和a、c間電阻絲長(zhǎng)度L的關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)測(cè)量電阻率的目的。根據(jù)上述分析，完成下列問(wèn)題： ①實(shí)驗(yàn)中采用的思想方法是________。(將選項(xiàng)前的字母填在橫線(xiàn)上) A．等效替代法 B．建立理想模型法 C．控制變量法 D．實(shí)驗(yàn)推理法 ②滑動(dòng)變阻器所起的作用主要是________。(將選項(xiàng)前的字母填在橫線(xiàn)上) A．調(diào)節(jié)電壓表和電流表的示數(shù)，實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量 B．使電阻絲a、b間保持適當(dāng)電壓，充當(dāng)保護(hù)電阻的作用 ③根據(jù)以上分析，將圖3連成實(shí)驗(yàn)電路。 (3)該同學(xué)通過(guò)改變觸頭c的位置，分別測(cè)出了五組長(zhǎng)度L與對(duì)應(yīng)的電壓U的數(shù)據(jù)(電流表示數(shù)保持在0.

8、50 A不變)，并已描在坐標(biāo)紙上，如圖4所示。請(qǐng)根據(jù)圖4上的數(shù)據(jù)點(diǎn)描繪出圖線(xiàn)，算出圖線(xiàn)的斜率k＝________V/m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (4)根據(jù)上面提供的有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算該電阻絲的電阻率ρ＝________ Ω·m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析　(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為(1.5＋47.7×0.01) mm＝1.977 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(zhǎng)度L成正比，體現(xiàn)了控制變量法，C正確。②滑動(dòng)變阻器使電阻絲a、b間保持適當(dāng)電壓，充當(dāng)保護(hù)電阻的作用，B正確。③電阻絲總阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，應(yīng)采用電流表外接法。 (3)

9、圖線(xiàn)如圖乙所示。由圖乙圖線(xiàn)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≈1.2×10－5 Ω·m。 答案　(1)1.977(1.976～1.978均正確)　(2)①C?、贐?、垡?jiàn)解析圖甲 (3)見(jiàn)解析圖乙　1.9　(4)1.2×10－5 (1)熟練掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)。 (2)滑動(dòng)變阻器有兩種接法，一般Rx比滑動(dòng)變阻器最大阻值小，又沒(méi)有要求測(cè)量電壓從零開(kāi)始，選擇限流式接法，例1中Rx小于5 Ω，滑動(dòng)變阻器最大阻值10 Ω，采用限流式接法。如果Rx大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，一般采

10、用分壓式接法。 (3)對(duì)于給定電壓表、電流表內(nèi)阻的情況下，一般Rx>；采用內(nèi)接法；Rx< ，采用外接法。 (4)有時(shí)用圖象法處理數(shù)據(jù)也是減小誤差的一種很好的方法。 (2017·河北石家莊二模)為測(cè)量某金屬絲的電阻率，小芳同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻。已知被測(cè)金屬絲的總電阻約為20 Ω，金屬絲裝在木板上的a和b兩個(gè)固定接線(xiàn)柱上。提供的器材有： 電池組E：電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻約1 Ω；電流表A1：量程0～100 mA，內(nèi)阻約5 Ω；電流表A2：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω；電阻箱R：0～999.9 Ω；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。 實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下： (1)用

11、螺旋測(cè)微器測(cè)得電阻絲的直徑如圖乙所示，可知直徑d＝________mm。 (2)為了更精準(zhǔn)測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度，小芳在木板上的a、b兩個(gè)接線(xiàn)柱之間設(shè)計(jì)了類(lèi)似十分度游標(biāo)卡尺的裝置，其中主尺的0刻線(xiàn)、游標(biāo)尺0刻度線(xiàn)與a接線(xiàn)柱對(duì)齊，可滑動(dòng)接線(xiàn)柱c固定在游標(biāo)尺0刻度線(xiàn)位置上，讀出卡尺的 讀數(shù)即為金屬絲接入電路的長(zhǎng)度。某次測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度如圖甲所示，長(zhǎng)度L＝________mm。 (3)小芳按照如圖甲所示連接好電路，她選擇的電流表是________(填“A1”或“A2”)。調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大，將接線(xiàn)柱c滑至金屬絲上a位置。 (4)閉合開(kāi)關(guān)，接線(xiàn)柱c移至某位置，調(diào)整電阻箱的阻值，使電

12、流表滿(mǎn)偏；改變c位置再次調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表滿(mǎn)偏。重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的金屬絲長(zhǎng)度L。用記錄的多組數(shù)據(jù)得到R-L關(guān)系如圖丙所示，已知該圖線(xiàn)的斜率大小為0.2 Ω/m。利用上述數(shù)據(jù)，可計(jì)算出金屬絲的電阻率ρ＝________Ω·m。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 答案　(1)2.722(2.721～2.723均正確)　(2)88.5　(3)A1　(4)1×10－6 解析　(1)由螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則可知讀數(shù)為(2.5＋22.2×0.01 mm)＝2.722 mm。 (2)由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知讀數(shù)為93.0 mm－×5 mm＝88.5 mm。 (3)估算電路中的電流

13、I＝＝0.15 A，故小芳選擇的電流表為A1。 (4)由閉合電路歐姆定律得E＝I，整理得R＝－L＋－RA－r，斜率大小k＝，代入數(shù)據(jù)解得ρ＝1×10－6 Ω·m。 考點(diǎn)2　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1．實(shí)驗(yàn)原理創(chuàng)新 可以測(cè)量圓柱體金屬、圓桶形薄片、電解液等的電阻率。 2．實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新 如：實(shí)驗(yàn)中若沒(méi)有螺旋測(cè)微器測(cè)電阻絲的直徑，可將電阻絲緊密的纏繞在圓柱形鉛筆上30～50匝，測(cè)總長(zhǎng)度，然后求出直徑。 3．測(cè)量電阻創(chuàng)新 (1)測(cè)量電阻時(shí)還可應(yīng)用等效替代法、半偏法、多用電表、電橋法、雙電流表法、雙電壓表法等。 (2)本實(shí)驗(yàn)中還可以把電壓表、電流表更換為電壓、電流傳感器。 [例2]　用以下

14、器材可測(cè)量電阻Rx的阻值。 待測(cè)電阻Rx，阻值約為600 Ω； 電源E，電動(dòng)勢(shì)約為6.0 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)； 電壓表V1，量程為0～500 mV，內(nèi)阻r1＝1000 Ω； 電壓表V2，量程為0～6 V，內(nèi)阻r2約為10 kΩ； 電流表A，量程為0～0.6 A，內(nèi)阻r3約為1 Ω； 定值電阻R0，R0＝60 Ω； 滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為150 Ω； 單刀單擲開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干。 (1)測(cè)量中要求兩只電表的讀數(shù)都不小于其量程的，并能測(cè)量多組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (2)若選擇測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算Rx，則由已知量和測(cè)量物理量計(jì)算Rx的表達(dá)式為

15、Rx＝______________，式中各符號(hào)的意義是____________________________________________________________ _________________________________________________________。 (所有物理量用題中代表符號(hào)表示) 解析　(1)電路的最大電流為I＝＝0.01 A，電流表量程太大，可以把電壓表V1并聯(lián)一個(gè)定值電阻改裝成電流表，電壓表選擇V2即可，要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器需要采用分壓式接法，電路如圖。 (2)流過(guò)被測(cè)電阻的電流為I＝＋＝，被測(cè)電阻阻值為Rx＝＝。 答案　

16、(1)圖見(jiàn)解析 (2)　U1為電壓表V1的讀數(shù)，U2為電壓表V2的讀數(shù)，r1為電壓表V1的內(nèi)阻，R0為定值電阻 儀器的選擇的基本思路 (1)安全性原則 各電表不能超過(guò)其量程，各元器件不能超過(guò)允許通過(guò)的最大電流。實(shí)際處理過(guò)程中，要估算回路中的最大電流(不考慮滑動(dòng)變阻器)，如例2中電動(dòng)勢(shì)6 V，待測(cè)電阻600 Ω，估計(jì)最大電流Im＝ A。 (2)考慮讀數(shù)誤差 一般要求各電表的實(shí)際讀數(shù)不小于量程的，以減少讀數(shù)誤差。若量程不合適，往往采用定值電阻對(duì)電表進(jìn)行改裝。 測(cè)量鉛筆芯的電阻率，取一支4B鉛筆，去掉兩端筆芯外木質(zhì)部分，不損傷筆芯，如圖所示安放在接線(xiàn)支座上。 (1)用刻度

17、尺量得筆芯長(zhǎng)度L＝20.0 cm，螺旋測(cè)微器測(cè)量筆芯的直徑如圖，則筆芯的直徑為d＝________mm。 (2)若待測(cè)電阻約為幾歐姆，乙同學(xué)采用實(shí)驗(yàn)室提供的下列器材測(cè)定鉛筆芯電阻 A．待測(cè)筆芯 B．電流表(0～0.6 A,0～3 A，內(nèi)阻分別約1 Ω，0.5 Ω) C．電壓表(0～3 V,0～15 V，內(nèi)阻分別約6 kΩ，30 kΩ) D．滑動(dòng)變阻器(0～10 Ω) E．電源(3 V) F．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在圖中用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)(只配有兩根導(dǎo)線(xiàn))完成實(shí)物電路連接。 (3)實(shí)驗(yàn)測(cè)量過(guò)程中某次電壓表、電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖所示，則電壓表讀數(shù)U＝______V，電流表

18、讀數(shù)I＝______A，計(jì)算得到鉛筆芯電阻R＝______Ω(電阻計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案　(1)1.200　(2)圖見(jiàn)解析　(3)1.80　0.36　5.0 解析　(1)由圖示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為1 mm＋20.0×0.01 mm＝1.200 mm。 (2)由題意可知，待測(cè)電阻阻值很小，約為幾歐姆，小于滑動(dòng)變阻器最大阻值，滑動(dòng)變阻器可以采用限流接法，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，電流表采用外接法，實(shí)物電路圖如圖所示： (3)由電路圖可知，電壓表量程是3 V，由圖示電壓表可知，其分度值為0.1 V，示數(shù)為1.80 V，電流表量程為0.6 A，分度值為0.02 A，

19、示數(shù)為0.36 A，待測(cè)電阻阻值R＝＝ Ω＝5.0 Ω。 1．某同學(xué)在學(xué)完“測(cè)量金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)后，找到一個(gè)柱狀導(dǎo)體材料，想利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量其電阻率，利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量該導(dǎo)體的長(zhǎng)度和粗細(xì)。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量導(dǎo)體直徑如圖甲，則該材料的直徑為_(kāi)_______mm；利用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量導(dǎo)體長(zhǎng)度如圖乙，但該游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺前面部分刻度值被污漬覆蓋看不清，該導(dǎo)體材料長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm。 (2)在本實(shí)驗(yàn)中，為了減小電流表和電壓表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差，采用了如圖丙所示的電路。 測(cè)電阻過(guò)程中，首先，閉合開(kāi)關(guān)S1，將開(kāi)關(guān)S2接2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RP和R，使電壓表讀數(shù)

20、盡量接近滿(mǎn)量程，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1；然后，將開(kāi)關(guān)S2接1，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。則待測(cè)材料的電阻可以表示為_(kāi)_______。 (3)若本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得導(dǎo)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，電阻為Rx，則該導(dǎo)體電阻率的表達(dá)式為_(kāi)_______。 答案　(1)1.783(1.782～1.784均正確)　10.155 (2) (3) 解析　(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為D＝1.5 mm＋28.3×0.01 mm＝1.783 mm；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為L(zhǎng)＝101 mm＋11×0.05 mm＝101.55 mm＝10.155 cm。 (2)開(kāi)關(guān)S2接2時(shí)應(yīng)有U1＝I1(Rx＋R

21、A＋RP)，開(kāi)關(guān)S2接1時(shí)應(yīng)有U2＝I2(RA＋RP)，聯(lián)立以上兩式解得Rx＝。 (3)根據(jù)電阻定律Rx＝可得，導(dǎo)體電阻率為ρ＝。 2．(2017·邯鄲一中模擬)在測(cè)定某金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中： (1)某學(xué)生進(jìn)行了如下操作： ①利用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑d，如圖1所示，則d＝________ mm。 ②測(cè)量金屬絲電阻Rx的電路圖如圖2所示，閉合開(kāi)關(guān)S，先后將電壓表右側(cè)接線(xiàn)端P接a、b點(diǎn)時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)如表1所示。 該學(xué)生認(rèn)真觀察到兩次測(cè)量中，電流表的讀數(shù)幾乎未變，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是______________________________________，比較合理且較準(zhǔn)確

22、的金屬絲電阻Rx測(cè)＝________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，從系統(tǒng)誤差角度分析，Rx的測(cè)量值與其真實(shí)值Rx真比較，Rx測(cè)________Rx真(填“>”“＝”或“<”)。 　　　 (2)另一同學(xué)找來(lái)一恒壓電源，按圖3的電路先后將接線(xiàn)端P分別接a處和b處，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示，該同學(xué)利用該數(shù)據(jù)可算出Rx的真實(shí)值為_(kāi)_______Ω。 答案　(1)①1.704?、陔妷罕韮?nèi)阻遠(yuǎn)大于金屬絲電阻，電壓表分流幾乎為零　12　<　(2)13 解析　(1)①由圖示螺旋測(cè)微器可知，螺旋測(cè)微器示數(shù)為1.5 mm＋20.4×0.01 mm＝1.704 mm。②由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電壓表接a、b兩點(diǎn)時(shí)，

23、電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)變化較大，說(shuō)明電壓表內(nèi)阻很大，電壓表分流很小，幾乎為零，電流表分壓較大，電流表應(yīng)采用外接法，電壓表應(yīng)接a點(diǎn)，金屬絲電阻Rx測(cè)＝＝ Ω≈12 Ω；電流表采用外接法，由于電壓表分流作用，電流的測(cè)量值大于真實(shí)值，由歐姆定律可知，金屬絲電阻測(cè)量值小于真實(shí)值。 (2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，RA＝，則Rx＝－RA＝13 Ω。 3．(2017·河南鄭州質(zhì)檢)要測(cè)定一卷阻值約為20 Ω的金屬漆包線(xiàn)的長(zhǎng)度(兩端絕緣層已去除)，實(shí)驗(yàn)室提供有下列器材： A．電流表A：量程①0～0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω；量程②0～3 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω B．電壓表V：量程③0～3 V，內(nèi)阻約為2

24、 kΩ；量程④0～15 V，內(nèi)阻約為10 kΩ C．學(xué)生電源E：電動(dòng)勢(shì)約為30 V，內(nèi)阻r可以忽略 D．滑動(dòng)變阻器R1：阻值范圍0～10 Ω，標(biāo)定電流4 A E．滑動(dòng)變阻器R2：阻值范圍0～500 Ω，標(biāo)定電流0.5 A F．開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干 (1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量漆包線(xiàn)直徑時(shí)示數(shù)如圖甲所示，則漆包線(xiàn)的直徑為d＝________mm。 (2)為了調(diào)節(jié)方便，并能較準(zhǔn)確地測(cè)出該漆包線(xiàn)的電阻，電流表應(yīng)選擇量程__________(填量程序號(hào))，電壓表應(yīng)選擇量程__________(填量程序號(hào))，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填“R1”或“R2”)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路，將電路圖完整

25、地補(bǔ)畫(huà)在虛線(xiàn)框中。 (3)根據(jù)正確的電路圖進(jìn)行測(cè)量，某次實(shí)驗(yàn)中電壓表與電流表的表盤(pán)示意圖如圖乙，可求出這卷漆包線(xiàn)的電阻為_(kāi)_______Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)已知這種漆包線(xiàn)金屬絲的直徑為d，材料的電阻率為ρ，忽略漆包線(xiàn)的絕緣層的厚度，則這卷漆包線(xiàn)的長(zhǎng)度L＝________(用U、I、d、ρ、π表示)。 答案　(1)0.830(0.829～0.831均正確) (2)① ④ R1 圖見(jiàn)解析　(3)21.3 (4) 解析　(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為0.5 mm，可動(dòng)刻度為33.0×0.01 mm＝0.330 mm，所以漆包線(xiàn)的直徑為d＝0.5 mm＋0.330

26、 mm＝0.830 mm。 (2)題目中給出的電源電動(dòng)勢(shì)約為30 V，為了安全起見(jiàn)，電壓表應(yīng)選擇量程④。為了便于控制，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選總電阻較小的R1。通過(guò)金屬漆包線(xiàn)的最大電流不超過(guò)Imax＝＝ A＝0.75 A，所以電流表應(yīng)選擇量程①。由于Rx< ，為小電阻，故電流表選擇外接法，電路圖如圖所示。 (3)電壓表量程為0～15 V，分度值為0.5 V，故讀數(shù)為11.5 V，電流表量程為0～0.6 A，分度值為0.02 A，則指針示數(shù)為0.54 A，所以這卷漆包線(xiàn)的電阻為Rx＝＝ Ω≈21.3 Ω。 (4)由歐姆定律和電阻定律可知Rx＝＝ρ＝ρ，解得漆包線(xiàn)的長(zhǎng)度L＝

27、。 4．(2017·廣東湛江四校聯(lián)考)某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ，步驟如下： (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲所示，可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_______mm。 (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為_(kāi)_______mm。 (3)選用多用電表的電阻“×1”擋，按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻，表盤(pán)的示數(shù)如圖丙所示，則該圓柱體的阻值約為_(kāi)_______Ω。 (4)為更精確地測(cè)量其電阻，可供選擇的器材如下： 電流表A1(量程0～300 mA，內(nèi)阻約為2 Ω)； 電流表A2(量程0～150 mA，內(nèi)阻約為10 Ω)； 電壓表V1(量程0～1 V，內(nèi)阻r

28、0＝1000 Ω)； 電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約為15 kΩ)； 定值電阻R0＝3000 Ω； 滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為5 Ω)； 滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為1000 Ω)； 電源E(電動(dòng)勢(shì)約為4 V，內(nèi)阻r約為1 Ω)； 開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)若干。 為了使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)電表讀數(shù)不得小于其量程的，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________。(填器材代號(hào)) (5)根據(jù)你選擇的器材，請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。 答案　(1)50.15　(2)4.700(4.699～4.701均正確)　(3)22　(4)V1　A2　R1　(5

29、)圖見(jiàn)解析 解析　(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm。 (2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm。 (3)歐姆表的讀數(shù)：示數(shù)×倍率＝22×1 Ω＝22 Ω。 (4)(5)用量程0～15 V的電壓表指針偏角太小，所以用電壓表V1與R0串聯(lián)改裝成量程為4 V，內(nèi)阻RV＝R0＋r0＝4000 Ω的電壓表。由電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值知電流最大約為Im＝＝ A≈174 mA，所以用電流表A2，滑動(dòng)變阻器用最大阻值較小的，便于調(diào)節(jié)，所以用滑動(dòng)變阻器R1，由于Rx<，所以采用電流表外接，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，電路圖如圖所示。

30、 5．(山東高考)在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下： 待測(cè)金屬絲：Rx(阻值約4 Ω，額定電流約0.5 A) 電壓表：V(量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 電流表：A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω)； A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.05 Ω)； 電源：E1(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； E2(電動(dòng)勢(shì)12 V，內(nèi)阻不計(jì))； 滑動(dòng)變阻器：R(最大阻值約20 Ω)； 螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線(xiàn)。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_(kāi)_______mm。 (2)若滑動(dòng)變阻器采用限流接法，為使測(cè)量盡量精確，電流表應(yīng)選_______

31、_，電源應(yīng)選________(均填器材代號(hào))，在虛線(xiàn)框內(nèi)完成電路原理圖。 答案　(1)1.773(1.771～1.775均正確) (2)A1 E1 圖見(jiàn)解析 解析　(1)讀數(shù)為(1.5 mm＋27.3×0.01 mm)＝1.773 mm。 (2)金屬絲的額定電流約為0.5 A，兩端最大電壓約為2 V，所以電源選擇E1，電流表選擇A1，滑動(dòng)變阻器采用限流接法，又Rx< ，電流表采用外接法。電路原理圖如圖所示。 6．(廣東高考)某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻。 (1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖甲和圖乙所示，長(zhǎng)度

32、為_(kāi)_______cm，直徑為_(kāi)_______mm。 (2)按圖丙連接電路后，實(shí)驗(yàn)操作如下： ①將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最________(選填“大”或“小”)處；將S2撥向接點(diǎn)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________(選填“大”或“小”)，將S2撥向接點(diǎn)2；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時(shí)R2阻值為1280 Ω； ③由此可知，圓柱體的電阻為_(kāi)_______Ω。 答案　(1)5.01　5.315(5.314～5.316均正確) (2)①大　②大?、?280 解析　(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 l＝(50＋0.1×

33、1) mm＝50.1 mm＝5.01 cm。 螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為 d＝(5＋31.5×0.01) mm＝5.315 mm。 (2)此電路中滑動(dòng)變阻器是以限流方式接入電路中的，故在①步驟中合上開(kāi)關(guān)前應(yīng)使其接入電路中的阻值為最大，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。 7．(江蘇高考)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量一種合金的電阻率。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊圖甲所示

34、的部件________(選填“A”“B”“C”或“D”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為_(kāi)_______mm。 (2)如圖乙所示是測(cè)量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出。合上開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中________(選填圖中表示接線(xiàn)柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了________(選填“短路”或“斷路”)。 (3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23 V和38 mA，由此，該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7 Ω。為了更準(zhǔn)確地測(cè)出合金絲的阻值，

35、在不更換實(shí)驗(yàn)器材的條件下，對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)作怎樣的改進(jìn)？請(qǐng)寫(xiě)出兩條建議。 答案　(1)B　0.410　(2)7、9　斷路　(3)電流表改為內(nèi)接；測(cè)量多組電流和電壓值，計(jì)算出電阻的平均值。(或測(cè)量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值) 解析　(1)讀數(shù)前應(yīng)先旋緊B防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋測(cè)微器讀數(shù)＝0＋41.0×0.01 mm＝0.410 mm。 (2)7、9之間發(fā)生斷路，則內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表一起串聯(lián)于電路中，此時(shí)改變阻值較小的滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)，對(duì)電壓表和電流表的示數(shù)影響很小，符合題述現(xiàn)象，同時(shí)滿(mǎn)足兩表讀數(shù)。 (3)因?yàn)镽x＝58.7 Ω＞＝30 Ω，所以應(yīng)選用電流表內(nèi)接法。為了減小偶然誤差可測(cè)量多組電流和電壓值，計(jì)算電阻的平均值。(或測(cè)量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值) 19