版高考物理一轮复习第七章恒定电流实验八测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器Word文档格式.docx
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[集训冲关]
1．电流表量程一般有两种——0～0.6A,0～3A；
电压表量程一般有两种——0～3V,0～15V。
如图所示：
（1）接0～3V量程时读数为________V。
（2）接0～15V量程时读数为________V。
（3）接0～3A量程时读数为________A。
（4）接0～0.6A量程时读数为________A。
答案：
（1）1.88
（2）9.4 （3）0.82 （4）0.16
2．（2015·
海南高考）某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。
该工件的直径为______cm，高度为______mm。
（a）
（b）
解析：
游标卡尺读数为d＝12mm＋4×
mm＝12.20mm＝1.220cm
螺旋测微器的读数为h＝6.5mm＋36.1×
0.01mm＝6.861mm。
1.220 6.861
3．（2014·
福建高考）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm。
用毫米刻度尺测量时，读数应读到mm的下一位，即长度测量值为60.10cm；
题图乙中游标卡尺为五十分度游标卡尺，精确度为0.02mm，主尺读数为4mm，游标尺第10条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为10×
0.02mm＝0.20mm，所以金属杆直径测量值为4.20mm。
60.10 4.20
突破点
（二） 实验原理与数据处理
[典例2] 某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
（1）现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～50Ω，额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表（0～3A，内阻约0.025Ω）
B．电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）
C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ）
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用________（选填器材前的字母）；
实验电路应采用图中的________（选填“甲”或“乙”）。
（2）下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。
请根据在
（1）问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线。
（3）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。
某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx＝
＝________Ω。
（保留2位有效数字）
（4）若在
（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是________；
若在
（1）问中选用乙电路，产生误差的主要原因是______。
（选填选项前的字母）
A．电流表测量值小于流经Rx的电流值
B．电流表测量值大于流经Rx的电流值
C．电压表测量值小于Rx两端的电压值
D．电压表测量值大于Rx两端的电压值
（5）实验中为减少温度的变化对电阻率的影响，采取了以下措施，其中正确的是________。
A．多次测量U、I，画UI图像，再求R值
B．多次测量U、I，先计算R，再求R的平均值
C．实验中通电电流不宜过大，通电时间不宜过长
D．多次测量U、I，先求U、I的平均值，再求R
[答案]
（1）B C 甲
（2）如图所示
（3）5.2 （4）B D （5）C
1．考查电表的选择[对应第
（1）题前两空]
（1）电流表的选择
①根据电路中的最大电流来选择（如本题）。
②根据用电器的额定电流来选择。
（2）电压表的选择
①根据被测电阻上的最大电压来选择（如本题）。
②根据电源电动势选择。
2．考查电流表内、外接法的选择[对应第
（1）题第三空]
（1）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。
简单概括为“大内偏大，小外偏小”。
（2）临界值计算法：
Rx<
时，用电流表外接法；
Rx>
时，用电流表内接法。
（3）实验试探法：
按图所示接好电路，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．考查实物图连线[对应第
（2）题]
（1）总的原则：
先串后并，接线到柱，注意量程和正负。
（2）对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。
（3）对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。
（注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处
4．考查电表读数及数据处理[对应第（3）题]
电流表示数为0.50A，电压表示数为2.60V，代入公式即可计算待测电阻的阻值，注意有效数字的要求。
5．考查伏安法测电阻的误差分析[对应第（4）题]
内接法
外接法
电路图
误差
原因
电流表分压
U测＝Ux＋UA
电压表分流
I测＝Ix＋IV
电阻
测量值
R测＝Rx＋RA>
Rx
测量值大于真实值
R测＝
<
测量值小于真实值
6.考查数据处理及注意事项[对应第（5）题]
由于金属通电后会发热升温，导致金属导线的电阻率变大，因此实验中通电电流不宜过大，时间不宜过长。
4．（2014·
全国卷Ⅱ）在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表
的内阻约为2kΩ，电流表
的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或（b）所示，结果由公式Rx＝
计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。
若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则______（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
根据串、并联电路的特点解题。
根据题意知
>
，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值。
图（a）的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1>
Rx真；
图（b）的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2<
Rx真。
Rx1 大于 小于
5．（2017·
常州模考）某同学要测量一根均匀电阻丝的电阻率。
他在电阻丝两端分别接了接线柱a、b，并将电阻丝固定在米尺上，米尺的中间设置了一个可沿电阻丝滑动的触头c，c的上端为接线柱，a、c间的长度可在米尺上直接读出，如图1所示。
可供选择的器材有：
A．待测电阻丝（长约80cm，阻值小于5Ω）；
B．电压表0～3V，内阻约3kΩ；
C．电流表0～0.6A，内阻约0.5Ω；
D．电池组：
电动势3V，内阻很小；
E．滑动变阻器R，总阻值10Ω；
F．开关，导线若干；
G．螺旋测微器。
（1）该同学用螺旋测微器测量电阻丝的直径，其刻度如图2所示，读数为________mm。
（2）该同学认为，应尽量避免由于电流热效应导致的电阻率变化，为此，应使a、b间电压保持不变，只改变触头c的位置，测量a、c间的电压U，寻找U和a、c间电阻丝长度L的关系，即可实现测量电阻率的目的。
根据上述分析，完成下列问题：
①实验中采用的思想方法是________。
（将选项前的字母填在横线上）
A．等效替代法 B．建立理想模型法
C．控制变量法D．实验推理法
②滑动变阻器所起的作用主要是________。
A．调节电压表和电流表的示数，实现多次测量
B．使电阻丝a、b间保持适当电压，充当保护电阻的作用
③根据以上分析，将图3连成实验电路。
图3
（3）该同学通过改变触头c的位置，分别测出了五组长度L与对应的电压U的数据（电流表示数保持在0.50A不变），并已描在坐标纸上，如图4所示。
请根据图4上的数据点描绘出图线，算出图线的斜率k＝________V/m。
（保留两位有效数字）
图4
（4）根据上面提供的有关数据计算该电阻丝的电阻率ρ＝________Ω·
m。
（1）螺旋测微器读数为（1.5＋47.8×
0.01）mm＝1.978mm。
（2）①保持a、b间电压不变，即保持电阻丝中电流不变，a、c间的电压U与电阻丝长度L成正比，体现了控制变量法，C正确。
②滑动变阻器使电阻丝a、b间保持适当电压，充当保护电阻的作用，B正确。
③电阻丝总阻值远小于电压表内阻，应采用电流表外接法。
（3）图线如图乙所示。
由图乙图线可知，
斜率k＝
＝1.9V/m。
（4）a、c间电压U＝IR＝I×
ρ
，电阻丝的截面积S＝
d2，可得电阻率ρ＝k
，代入k、d、I的数值，得ρ＝1.2×
10－5Ω·
（1）1.978
（2）①C ②B ③见解析图甲所示
（3）1.9 （4）1.2×
10－5
突破点（三） 实验的改进和创新
[典例3] （2014·
山东高考）实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。
该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×
10－8Ω·
m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。
可供使用的器材有：
电流表：
量程0.6A，内阻约0.2Ω；
电压表：
量程3V，内阻约9kΩ；
滑动变阻器R1：
最大阻值5Ω；
滑动变阻器R2：
最大阻值20Ω；
定值电阻：
R0＝3Ω；
电源：
电动势6V，内阻可不计；
开关、导线若干。
回答下列问题：
（1）实验中滑动变阻器应选________（填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至________端（填“a”或“b”）。
（2）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。
（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为________V。
（4）导线实际长度为________m（保留2位有效数字）。
[解析]
（1）由Rx＝ρ
知被测导线的电阻约为Rx＝1.7Ω，电路中最大电流Im＝0.6A，滑动变阻器的最小值R动＝
－Rx＝8.3Ω，电路中滑动变阻器为限流接法，闭合开关之前，其阻值移至最大阻值处。
（4）被测电阻值为Rx＝
－R0，Rx＝ρ
，代入数据，解得l＝94m。
[答案]
（1）R2 a
（2）[答案如下图]
（3）2.30 （4）94
[由题引知·
1.实验原理的创新[对应题干部分]
教材中实验是测量金属丝的电阻率，而本实验是采用教材实验的原理测定导线的长度。
2.实验器材的创新[对应第
（1）题]
（1）本实验考虑导线电阻Rx较小，而未直接测量Rx的阻值，而是测量Rx与定值电阻的串联阻值。
（2）实验中若没有螺旋测微器测电阻丝的直径，可将电阻丝紧密的缠绕在圆柱形铅笔上30～50匝，测总长度，然后求出直径。
）
3.还可以从以下三个方面创新
（1）考查本实验的题目还可以将测金属丝的电阻率，改为测圆柱体金属、圆桶形薄片、电解液等的电阻率。
（2）测量电阻时还可应用等效替代法、半偏法、多用电表、电桥法、双电流表法、双电压表法等。
（3）本实验中还可以把电压表、电流表更换为电压、电流传感器。
6．（2014·
江苏高考）某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。
为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。
从图甲中的示数可读出合金丝的直径为________mm。
（2）如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。
合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。
由此可以推断：
电路中________（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了________（选填“短路”或“断路”）。
（3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。
为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？
请写出两条建议。
（1）读数前先旋紧B，示数为0.01mm×
41.0＝0.410mm。
（2）电压表的示数接近电源的电动势，电流表的示数很小，说明电压表串联在电路中，由此推断：
合金丝没有接入电路中，即电路中的7、9之间出现了断路。
（3）由于电流表内阻约0.3Ω，可将电流表改为内接；
多次测量求平均值，可以让测量误差更小；
或者用UI图像的斜率求出电阻。
（1）B 0.410
（2）7、9 断路
（3）电流表改为内接；
测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。
（或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值）
7．（2017·
邯郸一中高考一轮收官）在测定某金属的电阻率实验中：
a．某学生进行了如下操作：
①利用螺旋测微器测金属丝直径d，如图1所示，则d＝________mm。
②测量金属丝电阻Rx的电路图如图2所示，闭合开关S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表示数如表1所示。
表1
U（V）
I（A）
接线端P接a
1.84
0.15
接线端P接b
2.40
该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因是____________________________________________________，比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝____Ω（保留两位有效数字），从系统误差角度分析，Rx的测量值与其真实值Rx真比较，Rx测____Rx真（填“>
”“＝”或“<
”）。
表2
2.56
0.22
3.00
0.20
b．另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端P分别接a处和b处，测得相关数据如表2所示，该同学利用该数据可算出Rx的真实值为____Ω。
a.①由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为1.5mm＋20.4×
0.01mm＝1.704mm。
②由表中实验数据可知，电压表接a、b两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，电压表应接a点，金属丝电阻Rx测＝
＝
Ω≈12Ω；
电流表采用外接法，由于电压表分流作用，电流的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。
b.由表中实验数据知，RA＝
，则Rx＝
－RA＝13Ω。
a.①1.704 ②电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零 12 <
B．13
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