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高考综合复习——恒定电流专题复习三电学实验编稿：郁章富审稿：李井军第一部分测定金属的电阻率知识要点梳理实验目的1．学会使用各种常用电学仪器以及正确读数；2．学会使用螺旋测微器并掌握正确读数方法；3．学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率。实验器材被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器和导线若干实验原理1．螺旋测微器的构造原理及读数（1）螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器。它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上。旋钮K、微调旋钮和可动刻度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0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，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0.01mm。即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，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数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值（毫米）=固定刻度数（毫米）（注意半毫米刻线是否露出）＋可动刻度数（估读一位）×0．01（毫米）2．游标卡尺（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）用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。（3）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的一种测量长度的工具。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lmm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：（4）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度线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（x＋KX×精确度）mm。3．电阻率的测定原理欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由，得。实验步骤：（1）用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积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L（即有效长度），反复测量三次，求出平均值L；（3）依照图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大；（4）电路经检查无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S，求出电阻R的平均值；（5）将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式，计算出金属丝的电阻率；（6）整理好实验器材，实验结束。注意事项1．螺旋测微器的使用（1）测量前须校对零点：先使小砧A与测微螺杆P并拢，观察可动刻度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，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、咔……”声后，止动，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，如半毫米刻线是否露出。2．测定金属的电阻率（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须采用电流表外接法；（2）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端；（3）测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；（4）闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置；（5）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大；（6）求R的平均值可用两种方法：第一种是用算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象U一I（图线）的斜率来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑；（7）连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上；（8）电流表与电压表的读数，注意有效数字的位数。误差分析——误差来源1．直径测量；2．长度测量；3．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；4．通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化；由于本实验采用电流表外接法，所以，由，所以。典型例题透析1、为了测量一个阻值较大的未知电阻，某同学使用了干电池（1.5V），毫安表（1mA），电阻箱（0～9999，闭合，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为＝1.00mA，记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开，闭合，此时电流表示数为＝0.80mA，记录电流强度值。由此可得被测电阻的阻值为________经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差。为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图乙所示的实验电路，实验过程如下：断开，闭合，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为I；断开，闭合，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为_____________，记录此时电阻箱的阻值，其大小为。由此可测出＝__________。思路点拨：由于电阻箱的阻值能够读出，因此，当先后把电阻箱和电阻接入电路，若电流相等，则阻值相等。答案：解析：甲、乙两电路的实验原理图如图a、b所示：断开闭合，有闭合断开，有解得图b用替代法测电阻，电动势不参与数值运算，电路阻值不变，读数不变，故示数为，。总结升华：该题为容易题，考查了电路的分析和计算。利用计算法和等效法的测电阻。2、用以下器材测量一待测电阻的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表，量程为1.5V，内阻＝750Ω；电压表，量程为5V，内阻＝2500Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关K，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。（3）若电压表的读数用表示，电压表的读数用表示，则由已知量和测得量表示的公式为＝_________________。答案：（1）设计的电路原理图如图所示（2）实物连接如图所示（3）。解析：要测，但只有电压表，无电流表，注意到电压表内阻已准确知道，可作为电流表使用，若外接（如图甲所示），则由于电压表的分流，测量结果不是很准确，并且和阻值相差不大，当满偏时，的偏角太小；若内接（如图乙），可准确获得的电流，电压，并且偏角较大。因为比R大得多，滑动变阻器应采用分压接法。举一反三【变式】在“测量金属丝的电阻率”的实验中：（1）用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则该金属丝的直径为__________mm（2）已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材是__________（只填代号）a．量程为0～0.6A，内阻为0.5Ω的电流表b．量程为0～3A，内阻为0.1kΩ的电流表c．量程为0～3V，内阻为6kΩ的电压表d．量程为0～15V，内阻为30kΩ的电压表e．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器f．阻值为0～20Ω，额定电流为2A的滑动变阻器g．电动势为6V的蓄电池Eh．开关S，导线若干（3）画出用伏安法测上述电阻丝的电阻的电路图。答案：（1）0.650或0.651或0.649（2）acfgh（3）如图所示解析：（1）主尺读数为0.5mm,螺旋读数为15.0×0.01mm,故该金属丝的直径D=(0.5+15.0×0.01)mm=0.650mm。（2）要测电阻丝的电阻利用即要测其两端电压U和通过它的电流I，因E=6V，粗估0.6A。故选电流表和尽可能读数出现偏角较大的电压表，又因为=600大于=20。故测量电路应选电流表外接法，为保证电压表能正常工作故可采用分压式电路，滑动变阻器选，又因的最大值与接近亦即二者串联可使分压不超过3V，故采用滑动变阻器接成限流式亦可，总之应用器材acfgh，电路图可采用分压式或限流式，但电流表必须选用外接法，误差才相对小些。第二部分测定金属的电阻率知识要点梳理实验目的1．描绘小电珠的伏安特性曲线；2．分析曲线的变化规律并得出结论。实验器材小电珠、4～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、开关和导线若干实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U—I图象不再是一条直线．读出若干组小电珠两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U一I曲线。实验步骤1．适当选择电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路图；2．滑动变阻器采用分压接法。把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S；3．改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S；4．在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线；5．拆去实验线路，整理好实验器材。注意事项1．因本实验要作出I一U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；2．本实验中，因被测小电珠电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法；3．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使电珠的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小电珠的额定电压；4．电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；5．在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸．连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线。误差分析1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；2．描绘U一I线时作图不准确造成的偶然误差。典型例题透析1、某同学利用如图所示的电路，研究加在标有“3.8V,0.3A”的小电珠两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下表所示的数据。由这些数据可以得到：（1）描绘出小电珠的曲线。（2）比较=1.0V和=3.0V时小电珠的电阻大小，并说明其原因。（3）小电珠两端的电压从零到额定电压变化时，小电珠的最大电阻是多少？最大电功率是多少？（4）通过小电珠的电流等于零时，这个小电珠的电阻是多少？思路点拨：此题考查学生根据已给数据，正确作出图线，以及由图线上的点求电阻等，考查学生处理数据得出相关结论的能力，对学生能力要求较高。解析：（1）小电珠的图线如图所示。（2），原因是随着电压的增大，通过小电珠的电流增大，同时小电珠的发热功率增加，随着温度的升高，灯泡灯丝的电阻率增大，则灯泡的电阻增大。（3）由图象可知，电流、电压达到最大时，小电珠的电阻最大，因此，灯泡的最大电阻为：此时的电功率也最大：W=1.178W。（4）由小电珠的伏安特性曲线可知，当通过小电珠的电流比较小时,可以看作通过原点的一条直线，随着温度的增加,变成曲线，因此电流等于零时的电阻即为开始电流很小时的电阻。总结升华：图线的斜率的物理意义是代表所对应状态的电阻。举一反三【变式】某同学测绘标有“3V，1.5W”小电珠的电功率随电压变化的图象，要使小电珠两端电压从0连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A．电流表：量程0～0.6A，内阻约为1ΩB．电流表：量程0～3A，内阻