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

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

实 验 八 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器) 突破点(一) 测量仪器、仪表的读数 [典例 1] (2016·广州调研)(1)如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺自左至右分 别为 10 等分、20 等分、50 等分，它们的读数依次为________mm，________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)①图甲用 0.6 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。 ②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。 [答案] (1)17.7 23.85 3.20 (2)2.150 0.048 (3)①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5 [由题引知·要点谨记] 1.考查游标卡尺的读数[对应第(1)题] (1)10 分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数＋游标尺上与主尺上某一刻线 对齐的游标的格数× 1 10 。 (2)20 分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数＋游标尺上与主尺上某一刻线 对齐的游标的格数× 1 20 。 (3)50 分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数＋游标尺上与主尺上某一刻度 对齐的游标的格数× 1 50 。 2．考查螺旋测微器的读数[对应第(2)题] 方法：固定刻度数 mm＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm。 3．考查电流表和电压表的读数[对应第(3)题] (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。 [集训冲关] 1．电流表量程一般有两种——0～0.6 A,0～3 A；电压表量程一般有两种——0～3 V,0～ 15 V。如图所示： (1)接 0～3 V 量程时读数为________ V。 (2)接 0～15 V 量程时读数为________ V。 (3)接 0～3 A 量程时读数为________ A。 (4)接 0～0.6 A 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＝12 mm＋4× 1 20 mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为 h＝6.5 mm＋36.1×0.01 mm＝6.861 mm。 答案：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。 解析：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 60.10 cm；题 图乙中游标卡尺为五十分度游标卡尺，精确度为 0.02 mm，主尺读数为 4 mm，游标尺第 10 条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为 10×0.02 mm＝0.20 mm，所以金属杆直径测 量值为 4.20 mm。 答案：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 5 Ω的电阻 Rx 的阻值。 (1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流 2 A)、开关和导线 若干，以及下列电表： A．电流表(0～3 A，内阻约 0.025 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约 0.125 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约 3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约 15 kΩ) 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＝U I ＝________ 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 [由题引知·要点谨记] 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< RVRA时，用电流表外接法； Rx> RVRA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 0.50 A，电压表示数为 2.60 V，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＝ RxRV Rx＋RV RV Rx ，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”“＝”或“<”)。 表 2 U(V) I(A) 接线端 P 接 a 2.56 0.22 接线端 P 接 b 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。 解析：a.①由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为 1.5 mm＋20.4×0.01 mm＝1.704 mm。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＝Ua Ia ＝1.84 0.15 Ω≈12 Ω；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＝Ub－Ua Ia ，则 Rx＝Ub Ib －RA＝13 Ω。 答案：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