第八章恒定电流高考总复习·物理实验八测定金属的电阻率高考总复习·物理知识梳理·夯实基础核心考点·分层突破目录知识梳理·夯实基础︿︿一、实验流程二、注意事项1.游标卡尺的读数: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格数,则记录结果表达为(x+k×精确度)mm.2.螺旋测微器的读数方法:固定刻度数mm+可动刻度数(估读一位)×0.01mm.3.先测直径,再连电路:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量.4.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法.5.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大.三、误差分析核心考点·分层突破︿︿考点1仪器的使用和读数1.螺旋测微器(1)构造:如图甲所示,S为固定刻度,H为可动刻度.(2)原理:可动刻度H上的刻度为50等份,旋钮K每旋转一周,螺杆P前进或后退0.5mm,则螺旋测微器的精确度为0.01mm.(3)读数①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出.②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).③如图乙所示,固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米,从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.2.游标卡尺(1)构造(如图所示):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.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1mm.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:刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(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线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+k×精确度)mm.3.常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值;然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可.(1)0~3V的电压表和0~3A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1V或0.1A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位.(2)对于0~15V量程的电压表,精确度是0.5V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1V.(3)对于0~0.6A量程的电流表,精确度是0.02A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01A.【例题1】(1)如图甲所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分,它们的读数依次为__________mm、__________mm、__________mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是__________mm.(3)①如图丙所示的电表使用0.6A量程时,对应刻度盘上每一小格代表__________A,图中表针示数为__________A;当使用3A量程时,对应刻度盘中每一小格代表__________A,图中表针示数为__________A.②如图丁所示的电表使用较小量程时,每小格表示________V,图中表针的示数为__________V.若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示__________V,图中表针示数为__________V.解析(1)最上面图读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1mm=0.7mm,最后结果是17mm+0.7mm=17.7mm.中间图读数:整毫米是23,不足1毫米数是10×0.05mm=0.50mm,最后结果是23mm+0.50mm=23.50mm.最下面图读数:整毫米是3,不足1毫米数是9×0.02mm=0.18mm,最后结果是3mm+0.18mm=3.18mm.(2)固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0,最后的读数:2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.(3)①使用0.6A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02A,表针示数为0.44A;当使用3A量程时,每一小格为0.1A,表针示数为2.20A.②电压表使用3V量程时,每小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用15V量程时,每小格表示0.5V,表针示数为8.5V.答案(1)17.723.503.18(2)2.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5【跟踪训练1】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”).从图中的示数可读出合金丝的直径为__________mm.甲(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乙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”)解析(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧,即旋紧B.螺旋测微器的示数为(0+41.0×0.01)mm=0.410mm.(2)电压表的示数不为零,电流表的示数几乎为零,说明连接两电表的电路是导通的.而滑动变阻器几乎不起作用,说明线路电阻很大,故可判断7、8、9间断路.答案(1)B0.410(2)7、9断路考点2仪器的选择和实物电路的连接【例题2】(2019·太原五中期末)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,再利用如图甲所示的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________(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至________(选填“a”或“b”)端.(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.(保留两位有效数字)解析(1)由R=ρLS得,铜线电阻Rx约1.7Ω,电路中Rx+R0约4.7Ω,若选R1=5Ω的滑动变阻器,则电路中电流将超过电流表量程,故滑动变阻器选R2.为保护电路,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端,使其电阻为最大.(2)连接图如图所示.(3)电压表量程3V,指针在2后第3条刻度线,故读数为2.30V,估读为2.29V或2.31V均可.(4)R0+Rx=UI=2.300.5Ω=4.6Ω,Rx=1.6Ω,由Rx=ρLS得L=94m.答案(1)R2a(2)见解析图(3)2.30(2.29、2.31均正确)(4)94(93、95均正确)归纳总结实物连线最合理有效的步骤(1)根据电路原理图,采用“先串后并”的方法.例如滑动变阻器分压式连接,一般先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻连接,然后将滑动变阻器分压部分、待测电阻,电表部分连接.(2)注意电压表、电流表的正负接线柱及量程的选取.(3)开关控制全电路,导线之间不交叉.【跟踪训练2】(2019·成都七中月考)在用伏安法测电阻的实验中,实验室备有下列器材:A.待测电阻Rx(阻值约为10Ω)B.电压表V1(量程6V,内阻约2kΩ)C.电压表V2(量程15V,内阻约10kΩ)D.电流表A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω)E.电流表A2(量程3A,内阻约0.02Ω)F.电源(电动势E=12V)G.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,最大电流为2A)H.滑动变阻器R2(最大阻值50Ω,最大电流为0.2A)I.导线、电键若干(1)为了较精确测量电阻阻值,尽可能多测几组数据,且两表读数大于量程一半.除A、F、I以外,还要在上述器材中选出该实验所用器材________.(选填器材前面的字母代号)(2)在虚线框内画出该实验电路图.解析(1)两表读数大于量程一半,由欧姆定律知待测电路电流最大值I=UR=1210A=1.2A,故电流表不能选E,应选D,而电流表选D后,待测电路的两端电压不能超过6V,电压表应选B,滑动变阻器选阻值较小的G.(2)因待测电阻远小于电压表内阻,电流表应用外接法,又变阻器采用分压式接法,电路如图所示.答案(1)BDG(2)见解析图考点3电阻的测量方法一伏安法测电阻【例题3】某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表.采用分压电路接线,如图甲所示是实物的部分连线图,待测电阻为图甲中的R1,其阻值约为5Ω.(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(选填“a”或“b”)、导线②连接________(选填“c”或“d”).(2)按正确接线测得实验数据如下表,用作图法求得R1的阻值为________Ω.U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知如图乙所示中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边长是R1的110,若测R2的阻值,则最优的连线应选________.(选填序号)A.①连接a,②连接cB.①连接a,②连接dC.①连接b,②连接cD.①连接b,②连接d解析(1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值.则电流表采用外接法,而滑动变阻器应采用分压式接法.故测R1阻值的最优连接方式为导线①连接a,导线②连接d.(2)根据表格数据,作出关于R1的UI图象,如图所示,由图可得R1=ΔUΔI=2.20.5Ω=4.4Ω.(3)根据电阻定律可得R=ρLdL=ρd,故R2=R1,要测R2的阻值.与测量R1一样,最优的连线应①连接a,②连接d,选项B正确.答案(1)ad(2)4.4(4.4~4.7均可)(3)B【跟踪训练31】(2019·北京门头沟高三一模)在常温下“测定金属电阻率”的实验中,所用测量仪器均已校准.(1)用米尺测量金属丝的长度,如图甲所示,测量值为______cm;用螺旋测微器测金属丝的直径,如图乙所示,测量值为______mm.(2)用图丙所示电路测量电阻丝的电阻Rx时,以下滑动变阻器应选择______.(用滑动变阻器前面的字母表示)A.滑动变阻器R1(0~200Ω,额定电流2A)B.滑动变阻器R2(0~5Ω,额定电流2A)(3)实验测得电阻的阻值为2.4Ω,该测量值比实际值偏______(选填“大”或“小”),由于图丁所示的安培表外接而导致的测量电阻的误差,属于______.(选填“偶然误差”或“系统误差”)(4)根据以上数据可知被测电阻是表1中的哪种材料______.表1:几种导体材料常温时的电阻率材料银铜钨铁镍铬合金ρ(Ω·m)1.6×10-81.7×10-85.3×10-81.0×10-71.0×10-6(5)若按图丁所示的电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的误差.利用该电路进行实验的主要操作过程是:第一步:先将R2的滑动触头调到最左端,单刀双拼开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节