1、实验五探究决定导线电阻的因素考纲解读 1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法.2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.3.会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率一、螺旋测微器的使用图11构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度2原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺3读数：测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否
2、露出)可动刻度数(估读一位)0.01(mm)图2如图2所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.二、游标卡尺1构造：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(如图3所示)图32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1 mm.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，其规格见下表：刻度格数(分度
3、)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4读数：若用x表示从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.三、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)03 V的电压表和03 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的
4、实际位置，读到小数点后面两位(2)对于015 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.(3)对于00.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，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0.01 A.基本实验要求规律方法总结1实验原理根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率2实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(50 )，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺3实验步骤(1)用
5、螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.(2)接好用伏安法测电阻的实验电路(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内(6)将测得的Rx、l、d值，代入公式Rx中，计算出金属丝的电阻率4电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值R测Rx测量值小于真实值
6、适用条件RARxRVRx1伏安法测电阻的电路选择(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(2)临界值计算法Rx时，用电流表内接法(3)实验试探法：按图4接好电路，让电压表的一根接线柱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图42注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量(2)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
7、(3)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3误差分析(1)若为内接法，电流表分压(2)若为外接法，电压表分流(3)长度和直径的测量考点一测量仪器、仪表的读数例1(1)如图5所示的三把游标卡尺，它们的游标尺的刻度从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm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6所示，则金属丝的直径是_mm.图5图6(3)图7所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数是_A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代
8、表_A，图中表针示数为_A.图8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.图7图8(4)旋钮式电阻箱如图9所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_.今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_图9解析(1)最上面图读数：整毫米数是17，不足1毫米数是70.1 mm0.7 mm，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm.中间图读数：整毫米数是23，不足1毫米数是170.05 mm0.85 mm，最后结果是23 mm0.85
9、mm23.85 mm.最下面图读数：整毫米数是3，不足1毫米数是90.02 mm0.18 mm，最后结果是3 mm0.18 mm3.18 mm.(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.(3)电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格表示0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格表示0.1 A，表针示数为2.20 A.电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V.(4)电阻为1
10、987 .最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是29 999 19 998 .故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为019 998 .答案(1)17.723.853.18(2)2.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0019 998 游标卡尺的读数应注意以下几点：(1)看清精确度例如(图10)图10易错成(114.00.1) mm11.40 mm正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需估读，后面
11、不能随意加零例如(图11)图11易错成(10120.05) mm10.6 mm，正确的应为10.60 mm.(2)主尺上的单位为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如(图12)图12易错成(540.05) mm5.20 mm正确的应为(5040.05) mm50.20 mm(3)区分零刻度与标尺最前端例如(图13)图13易错成(13100.05) mm13.50 mm正确读数为(14100.05) mm14.50 mm考点二对实验操作及实验数据处理的考查例2为测量某一玩具电动机中导线圈导线的电阻率，某实验小组的部分实验方
12、案如下： 图14图15(1)用螺旋测微器测得与导线圈导线同种规格的导线的直径d如图14所示，则d_ mm；(2)用多用电表测量电动机中导线圈的电阻Rx：选择“1 ”欧姆挡，并按正确步骤操作后，指针的位置如图15所示(此过程电动机不转动)，则Rx_.图16(3)为了提高精度，他又用以下仪器再次测量导线圈的电阻Rx：电流表A1(03 A、约5 )；滑动变阻器R1(01 k)；电流表A2(030 mA、约10 )；滑动变阻器R2(050 )；定值电阻R060 ；电源(4 V、约1 )及开关等，导线若干实验小组为使测量过程中电动机不转动而采用了如图16所示的电路图，应选择的电流表是_，滑动变阻器是_；
13、(填写符号)按照实验要求，多用电表已选择“直流电压2.5 V”挡作为电压表使用，请依据图16将图17所示的实验电路中的实物图用笔画线代替导线将欠缺的两处补完整；图17图18是该实验小组用测得的数值描绘出的图象，其斜率表示的是_(填选项)图18A导线圈的电阻B导线圈的电阻与R0阻值之和解析(1)螺旋测微器的读数：d0.01 mm15.50.155 mm.(2)多用电表的读数乘以倍率即为待测电阻的阻值，即Rx251 25 .(3)选择电流表时需先估算电路中的电流设电动机和定值电阻R0串联的电压为电源电动势则I A0.047 A47 mA实际实验时可通过滑动变阻器调节电压使流过电流表的电流不超过30
14、 mA，所以电流表选A2.滑动变阻器应选择便于调节的R2.由于电流表A2的电阻较大，为减小实验误差，应采用电流表外接法为有效地控制电路中的电压和电流，应采用滑动变阻器分压电路，所以电路图连接如图所示答案(1)0.155(0.003范围内均可)(2)25(3)A2R2见解析图B考点三对电阻测量的考查例3(2013北京21)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(4V，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
15、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_，电压表应选用_(选填器材前的字母)；实验电路应采用图19中的_(选填“甲”或“乙”)图19(2)图20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，用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线图20(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21所示，可得该电阻的测量值Rx_(保留两位有效数字)图21(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
16、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)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_解析(1)为了减小误差，应使电表读数为量程的，电源电动势为4 V，故电压表选C.估算通过Rx的最大电流约为Im A0.6 A，所以电流表应选B.因为，所以电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小(2)(3)电流表、电压表的读数分别为I0.50 A，U2.60 V，所以Rx 5.2 .(4)甲电路中产生误差的主要
17、原因是电压表的分流作用，选项B正确乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，故选项D正确(5)Rx两端的电压U，其中R为滑动变阻器总阻值，L为滑动变阻器两端总长度，结合数学知识可知选项A正确答案(1)BC甲(2)见解析图(3)5.2(4)BD(5)A仪器选择的基本思路(1)优先考虑安全因素各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流(一般按滑动变阻器采用限流接法进行估算)如：用伏安法作出标有“6 V,0.6 W”字样的小灯泡的UI图象，而实际加在小灯泡两端的电压不能超过6 V.(2)考虑读数误差因
18、素一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差(3)仪器选择的一般步骤首先选择唯一性的器材；粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材创新实验设计电阻测量的五种方法1伏安法：电路图特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量)2安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用(1)如图22甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2.(2)如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2UA1时，串联一定值电阻R
19、0后，同样可测得的电阻R2.图223伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用(1)如图23甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2R1.(2)如图乙所示，两电表的满偏电流IV1IV2时，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2.图234比较法测电阻如图24所示，读得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2，可得Rx.图24如果考虑电表内阻的影响，则I1(RxRA1)I2(R1RA2)5半偏法测电流表内阻电路图如图25所示图25步骤：(1)断开S2，闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；(2)保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为；(3)由
20、上可得RAR.特别提醒当R0RA时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且测量值偏小；电源电动势应选大些的，这样表满偏时R0才足够大，闭合S2时总电流变化才足够小，误差才小34.用等效替代法测电阻如图26所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值图26例4为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图27所示的电路图中A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池完成下列实验步
21、骤中的填空：图27(1)将S拨向接点1，接通S1，调节_，使待测微安表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数I；(2)然后将S拨向接点2，调节_，使_，记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的_，此即为待测微安表头内阻的测量值解析本题方法为等效替代法当S接1与接2时通过电路的电流I相同时，可知待测微安表头的内阻与RN的电阻相同答案(1)R0标准电流表(或A0)(2)RN标准电流表(或A0)的读数仍为I(3)平均值1(2013山东21(1)图28甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内
22、径为_mm.图28答案A11.30解析测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A.游标卡尺的读数主尺上的读数游标尺上的读数本题主尺上读数为11 mm，游标尺上读数为60.05 mm0.30 mm，故读数为11.30 mm.2在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作错误的是()A用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变答案AC解析实验中应测量金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，
23、使金属丝与电压表并联，电压表对它的分流作用很小，应采用电流表外接法，故A、C操作错误3现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：标准电流表A1(量程250 mA，内阻r15 )；电流表A2(量程300 mA，内阻r2约为5 )；待测电阻R1(阻值约为100 )；滑动变阻器R2(最大阻值10 )；电源E(电动势约为6 V，内阻r约为1 )；单刀单掷开关，导线若干要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号答案实验电路原理图见解析图解析由于A1的内阻已知，可将其当作电压表来用；又给了另一个电流表A2，可把两电流表示数之差当作通过R1的电流，利用欧姆定律测R1的阻值；题目要
24、求测多组数据，滑动变阻器应接成分压式；实验电路图如图所示：4两位同学在实验室利用如图29(a)所示的电路测量定值电阻R0、电源的电动势E和内阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录了电流表A和电压表V2的测量数据，并根据数据分别描绘了如图(b)所示的两条UI直线，回答下列问题：图29(1)根据甲、乙两同学描绘的直线，可知甲同学是根据电压表_(填“V1”或V2)和电流表A的数据描绘的图线，并可以测得_和_(填写物理量符号及计算结果)；乙同学是根据电压表_(填“V1”或“V2”)和电流表A的数据描绘的图线，并可以测得_(填写物理量
25、符号及计算结果)(2)该电路中电流表的读数_(填：“可能”或“不可能”)达到0.6 A，理由是_答案(1)V1E1.5 Vr1 V2R02 (2)不可能电源有内阻5在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5 ，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：A电池组(3 V，内阻1 )B电流表(03 A，内阻0.012 5 )C电流表(00.6 A，内阻0.125 )D电压表(03 V，内阻4 k)E电压表(015 V，内阻15 k)F滑动变阻器(020 ，允许最大电流1 A)G滑动变阻器(02 000 ，允许最大电流0.3 A)H开关、导线若干(1)实验时应从上述器材中选用_(
26、填写仪器前的字母代号)；(2)测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表_(选填“外”或“内”)接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏_(选填“大”或“小”)；图30(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图30所示，则读数为_mm；(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式_.答案(1)ACDFH(2)外小(3)0.900(4)解析(1)电池组电压是3 V，流过金属丝的最大电流Im0.5 A，故电流表选C，电压表选D；滑动变阻器选总阻值小的，便于调节，故选F；另外要选导线、开关(2)因为40，800，故电流表选
27、择外接法，外接法测量值偏小(3)根据千分尺的读数规则知，读数是0.5 mm40.00.01 mm0.900 mm.(4)R，解得.6实验室有一块量程为500 A、内阻Rg约为200 的电流表(也称微安表)，需要准确测量它的内阻，一同学根据实验室现有的器材设计了如图31甲和乙两种实验电路已知实验室中的部分实验器材的规格如下：电流表(也称毫安表)：mA(量程1 mA，内阻约100 )滑动变阻器A：R1(20 ，1 A)滑动变阻器B：R1(500 ，0.5 A)变阻箱：R2(999.9 )直流电源：E(电动势为3 V，内阻很小)可供选择的不同阻值的定值电阻R3图31(1)将图丙所示的实物图按图甲所示
28、的电路连接起来(2)在图乙所示的电路中，为了便于实验的调节，滑动变阻器R1应选_(选填“滑动变阻器A”或“滑动变阻器B”)为了保证实验操作过程的安全(即使滑动变阻器R1的阻值调为0，也不会烧坏电流表)，并便于实验调节，定值电阻R3的阻值应选_(填选项前的字母)A100 B1 k C6 k D10 k(3)利用图甲所示的电路，闭合S1之后进行测量时，需要记录的实验数据有(同时用设定的字母表示)_；用你记录的实验数据时设定的字母表示出测量的结果是_答案(1)如图所示(2)滑动变阻器BC(3)微安表读数I1、毫安表读数I2、电阻箱读数R2(I2I1)R2/I1解析(2)滑动变阻器R1在实验中起调节电
29、流的作用，应选可调阻值范围较大的，以使电路中的电流能够调节到足够小由于电源电动势为3 V，由闭合电路欧姆定律可得定值电阻R3的阻值应选3 k至6 k的7(2013重庆理综6(2)某同学对有故障的电热毯进行探究图32是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接图33为实验电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表图32图33请在虚线框内画出与图32对应的电路图断开K1，用上述测试电路在1和1之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的UI曲线如图34所示，已知电热线材料的电阻率为2.8107 m，电热线的直径为0.200 mm.可求得此电热线的电阻为_ k，总长度为_
30、 m(结果均保留两位有效数字)图34为了进一步检查故障，该同学闭合开关K1和K2，用表笔A和B分别对图31中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示由此测试结果可判断出电路中有断路，位置在_之间(在“1和2”、“1和2”、“2和3”、“2和3”中选填一项).测试点3和31和11和31和22和3电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有答案见解析图0.58(0.570.59之间)65(6466均可)1和2解析电路图如图所示由题图可求R，由图线斜率可求得R0.58 k(0.57 k0.59 k均可)，由R，可得l65 m(64 m66 m均可)由题表可知，1和2之间，电压表有示数，电流表示数为零，说明其间有断路
