第六讲教师版电阻和电阻率的测量.docx

1、第六讲教师版电阻和电阻率的测量第六讲（教师版）电阻和电阻率的测量一 基本仪器的读数.1螺旋测微器读数: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)2. 游标卡尺读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度) mm.3. 电流表和电压表的读数(1)若刻度盘上每一小格为：1，0.1，0.001时，需估读到最小刻度值的下一位.(2)若刻度盘上每一小格为：0.2，0.02，0.5，0.05时，只需估读到最小刻度值的位数.4.欧母表的读数。二电阻的测量方1伏安法测电阻(1)

2、测量电阻的原理：R.(2)电流表的内.外接法与测量结果.比较项外接法内接法电路图适用条件测量结果R测Rx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2.欧姆表测量电阻(1)测量原理Ix，由于Ix随Rx非线性变化，所以表盘上刻度是非均匀的(2)测量步骤：选挡、调零、测量、归位(3)测量结果：读出指针指示的读数后必须再乘以旋钮指示的挡位倍率3替代法测电阻 (1)替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效，也可以是利

3、用电压等效替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱)(2)电路原理图：如图所示(3)测量步骤：在图中，S接1，记下电流值I，S接2，调节电阻箱R，使电流值仍为I，则待测电阻RxR.例1某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值(1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(050 ，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表：A电流表(03 A，内阻约0.025 )B电流表(00.6 A，内阻约0.125 )C电压表(03 V，内阻约3 k)D电压表(015 V，内阻约15 k)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表

4、应选用_(选填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的_(选填“甲”或“乙”) (2)图2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2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3所示，可得该电阻的测量值Rx_(保留两位有效数字)(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

5、的电压值 (5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是_【答案】(1)BC甲(2)见解析图(3)5.2(4)BD(5)C例2为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 )，有以下一些器材可供选择电流表A1(量程050 mA，内阻约10 )；电流表A2(量程03 A，内阻约0.12 )；电压表V1(量程03 V，内阻很大)；电压表V2(量程015 V，内阻很大)；电源E(电动势约为3 V，内阻约为0.2 )；定值电阻R(20 ，允许最大电流1.0 A)；滑动变阻器R1(010 ，允许最

6、大电流2.0 A)；滑动变阻器R2(01 k，允许最大电流0.5 A)；单刀单掷开关S一个，导线若干(1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_(填字母代号)(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图(要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx_.解析：(1)首先选取唯一性器材：电源E(电动势约为3 V，内阻约为0.2 )，定值电阻R(20 允许最大电流1.0 A)，单刀单掷开关S，导线电源电动势约为3 V，所以电压表选择V1(量程03 V，内阻很大)；待测电阻Rx的阻值约为30 ，流过Rx的最大电流为0.1 A

7、100 mA，如果电流表选择A2(量程03 A，内阻约0.12 )，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1(量程050 mA，内阻约10 )；滑动变阻器R2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选R1(010 ，允许最大电流2.0 A) (2)因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即50 mA，应给待测电阻串联一个定值电阻R，起保护作用实验原理图如图所示(3)根据欧姆定律可得RxR.例3. 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

8、止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图1所示的部件_(选填“A”、“B”、“C”或“D”)从图中的示数可读出合金丝的直径为_mm.(2)图2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2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 .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

9、应作怎样的改进？请写出两条建议答案：(1)B0.410(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，用图象法求电阻值)例4.实验室购买了一捆标称长度为100 m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1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7108 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0.6 A，内阻约0.2 ；电压表：量程3 V，内阻约9 k；滑动变阻器R1：最大阻值5 ；滑动变阻器R2：最大阻值20 ；定值电阻：R03 ；电源：电动势6 V，内阻可不

10、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0.50 A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)【答案】(1)R2a(2)如下图所示 (3)2.30(4)94例5. 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V、0.7 A”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 ；电流表A2，量程0.6 A，内阻r2 0.

11、2 ；电压表V，量程3 V，内阻rV 9 k；标准电阻R1，阻值1 ；标准电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干甲同学设计了如图甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为_.乙同学又设计了如下图所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_V.学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所供器材，在下图所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号答案：54例6. 发光二极管在生产和生活中得到了广

12、泛应用，如图所示是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“”号的一端接高电势，带“”号的一端接低电势，某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示：U(V)00.400.801.201.602.002.402.80I(mA)00.92.34.36.812.019.030.0 (1)实验室提供的器材如下：A电压表(量程03 V，内阻约10 k)B电压表(量程015 V，内阻约25 k)C电流表(量程050 mA，内阻约50 k)D电流表(量程00.6 A，内阻约1 )E滑动变阻器(阻值范围010 ，允许最大电流3 A)F电源(电动势6 V，内阻不计)G开关

13、，导线该同学做实验时，电压表选用的是_，电流表选用的是_(填选项字母)(2)请在图甲中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整(3)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最_端(“左”或“右”)(4)根据表中数据，在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的IU图线(5)由IU图线可知：二极管的电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”、“增大”或“减小”)(6)若此发光二极管的最佳工作电流为10 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R_的电阻，才能使它工作在最佳状态(结果保留三位有效数字)解析：(1)从实验记录的数据看，发光二极管两端电

14、压的最大值为2.08 V，因此电压表选量程为3 V的A即可；而流过发光二极管的电流最大值为30.0 mA，故电流表选量程为50 mA的C即可(2)发光二极管两端的电压从零开始增加，因此滑动变阻器采用分压式接法；又因发光二极管正向电阻很小，所以电流表采用外接法(3)滑动变阻器为分压式接法，开关闭合前滑片应置于左端(5)由画出的二极管的伏安特性曲线弯曲方向可以看出，二极管的电阻值随工作电压的增大而减小(6)由IU图象看出，流过发光二极管的电流为10 mA时它两端的电压约为1.9 V，由串联电路的特点可知加在串联电阻两端的电压UR3 V1.9 V1.1 V，故需串联的电阻阻值R110 .答案：(1)

15、AC(2)如图甲(3)左(4)如图乙(5)减小(6)110(100120之间均算对)例7有一个小灯泡上标有“4.8 V,2 W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线有下列器材可供选用：A电压表V1(03 V，内阻3 k)B电压表V2(015 V，内阻15 k)C电流表A(00.6 A，内阻约1 )D定值电阻R13 kE定值电阻R215 kF滑动变阻器R(10 ，2 A)G学生电源(直流6 V，内阻不计)H开关、导线若干(1)实验中所用电压表应选用_，定值电阻应选用_(均用序号字母填写)；(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几

16、组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图：(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是_，下图的四个图象中可能正确的是_答案：(1)AD(2)电路图如图(3)U2UVC例8使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线若干实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值完成下列填空：(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)若两电表均正常工作，则表笔

17、a为_(填“红”或“黑”)色；(2)若适当调节电阻箱后，图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)(b)(c)所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为_；(3)将图甲中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_mA；(保留3位有效数字)(4)计算得到多用电表内电池的电动势为_V(保留3位有效数字)解析：(1)多用电表的黑表笔与表内电池正极相连，而a与电流表“”相连，故表笔a为电流流出端，为黑表笔(2)(a)图中多用电表选的是“1 ”挡，可以直接读出R14.0 ；(b)图中量程为60 mA，根据表盘刻度读出I53.0 mA；(c)图为电阻箱的读数，直接读出

18、为4.6 .(3)(4)多用电表的内阻r等于多用电表的中值电阻，由图(a)知r15 ，多用电表的读数表示电阻箱与电流表的总电阻R14 ，由闭合电路欧姆定律得EI1(Rr)，短接时EI2r，联立解得I2102 mA，E1.54 V.答案：(1)黑(2)14.053.04.6(3)102(101103)(4)1.54(1.531.57)练习.1.(1)如图所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分，它们的读数依次为_mm，_mm.(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图所示，则图(a)、(b)金属丝的直径分别为_mm，_mm.(3)下图甲用0.

19、6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，表针的示数是_A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为_A.图乙使用较小量程时，每小格表示_V，图中指针的示数为_V，若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针指示的是_V.2 (2014安徽卷)为了更准确地测量某电压表的内阻RV(RV约为3.0103 )，该同学设计了下图所示的电路图，实验步骤如下：A断开开关S，按图连接好电路；B把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；C将电阻箱R0的阻值调到零；D闭合开关S；E移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V位置；F保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节

20、电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；G断开开关S.实验中可供选择的实验器材有：a待测电压表b滑动变阻器：最大阻值2 000 c滑动变阻器：最大阻值10 d电阻箱：最大阻值9 999.9 ，阻值最小改变量为0.1 e电阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改变量为0.1 f电池组：电动势约6 V，内阻可忽略g开关、导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：(1)要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_(填“b”或“c”)，电阻箱中选用_(填“d”或“e”)2)电压表内阻RV

21、的测量值R测和真实值R真相比，R测_R真(填“”或“小3在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径d，用米尺测出金属丝的长度l，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率，为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻10 kB电压表015 V，内阻50 kC电流表00.6 A，内阻0.05 D电流表03 A，内阻0.01 E滑动变阻器，010 F滑动变阻器，0100 (1)要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_(填序号)(2)在方框中画出测量电阻的原理图(3)实验中某同学

22、的实物接线如图1所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误图1错误1： _，错误2：_.答案.(1)ACE(2)(3)错误1：导线接在了滑片上(应接在金属杆两端的接线柱上)错误2：电流表接成内接了(应接成外接法)4.有一个小灯泡上标有“4 V2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线现有下列器材供选：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻20 k)C电流表(03 A，内阻1 )D电流表(00.6 A，内阻0.4 )E滑动变阻器(10 ，2 A)F滑动变阻器(500 ，1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(2)请设计测量电路，并画出实验原理图(3)把图7所示的实验器材用实线连接成实物电路图图7答案: (1)ADE(2)(3).