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2023版高考物理一轮总复习第九章实验八测量电阻的常用方法课件
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这是一份2023版高考物理一轮总复习第九章实验八测量电阻的常用方法课件，共38页。PPT课件主要包含了实验原理与操作，注意事项，求其平均值，误差分析，来偶然误差，变大造成测量误差，图S8-1，游标卡尺，图S8-2，图S8-3等内容，欢迎下载使用。
1.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，
2.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，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值.
3.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、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导线的两端.
4.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电
路一般采用电流表外接法.
5.闭合开关 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在
有效电阻值最大的位置.
6.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度 I不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测
量是产生误差的主要来源之一.
2.采用伏安法测量金属丝的电阻率时，由于采用的是电流表外接法，电阻测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小；电流表内接法，电阻测量值大于真实值，使电阻率的测量值偏大.
3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带
4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率
考点 1 螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器的构造及读数：
(1)螺旋测微器的构造：如图 S8-1 所示是常用的螺旋测微器.它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋钮K、微调旋钮 K′和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起，通过精密螺纹套在 B 上.
(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆 P 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮 K 每旋转一周，P 前进或后退 0.5 mm，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 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.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(或半整数)毫米
数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出.
①测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)＋可动刻度数(估
读一位)×0.01(毫米).
②固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为××.5 mm，没露出则为××mm.(××表示固定刻度水平线下面的刻度数)
③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.
(1)构造：如图 S8-2 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 1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为 10、20、50 刻度，可准确到 0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，如下表所示：
(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.
【典题 1】某同学用如图 S8-3 甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先转动________使 F 靠近小球，再转动________使 F 夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使 F 固定后读数.正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________ mm.
【典题 2】如图 S8-4 所示，请读出各游标卡尺的读数，
甲：________，乙：________， 丙：________.
答案：11.4 mm 10.60 mm
考点 2 内接法与外接法的误差分析1.电流表的内接法和外接法的比较.
(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”.
(3)实验试探法：按图 S8-5 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.
【典题 3 】某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻率实验中，实验室备有下列实验器材：
图 S8-6A.电压表(量程 0～3 V，内阻约为 15 kΩ)B.电流表(量程 0～3 A，内阻约为 0.2 Ω)C.电流表(量程 0～0.6 A，内阻约为 1 Ω)
D.变阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)E.电池组 E(电压为 3 V)
F.待测金属丝(阻值约为 5 Ω)
G.开关 S，导线若干，游标卡尺，螺旋测微器等(1)为减小实验误差，电流表应选用________(填字母).(2)甲、乙两位同学分别画出了两个电路图，如图 S8-6甲、乙所示.为减小实验误差，本实验选用____(填“甲”或“乙”)图比较合适，用该电路测量电阻值测量结果会________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
答案：(1)C (2)甲 偏小
考点 3 分压法和限流法的选择
1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法.
2.必须选用分压式的“3 种情况”.
(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法.
(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法.
(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压
【典题 4】有一个电阻 Rx，其阻值大约是 10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值.可供选择的电路如图 S8-7甲、乙所示，可供选择的器材如下：
图 S8-7A.电动势为 4.5 V、内阻不计的电源 EB.量程为 0～15 V、内阻 10 kΩ的电压表 V1
C.量程为 0～3 V、内阻 6 kΩ的电压表 V2D.量程为 0～300 mA、内阻 4 Ω的电流表 A1E.量程为 0～5 A、内阻 2 Ω的电流表 A2
F.最大阻值 20 Ω、额定电流 1.5 A 的滑动变阻器 R1G.最大阻值 500 Ω、额定电流 0.5 A 的滑动变阻器 R2H.开关和若干根导线
则选用的电路是________(填“甲”或“乙”)，选用
的器材有______________(填字母).
答案：甲 A、C、D、F、H
考点 4 测金属丝电阻率实验【典题 5】(2021 年天津模拟)小明同学想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为 20 Ω，长度约 50 cm.
(1)用螺旋测微器测量电阻丝直径，读数如图 S8-8 甲，
则其直径 d 为________mm.
(2)小明同学用一个电阻箱 R(0～999.9 Ω )、一个小金属夹，按照图乙所示连接电路，在电阻丝上夹上与导线 c相连的金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点 P 的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度.然后进行了如下操作：
A.调节电阻箱，使其接入电路中的电阻值较大，闭合
B.将金属夹夹在电阻丝最左端，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L.
C.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L.
E.用记录的多组电阻箱的电阻值 R 和对应的接入电路中电阻丝长度 L 的数据，绘出了如图丙所示的 R-L 关系图线，图线在 R 轴的截距为 R0，在 L 轴的截距为 L0.结合测出的电阻丝直径 d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝ __________(用给定的物理量符号和已知常数表示).
(3)若小明同学在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，使电阻率的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”).
答案：(1)0.260 (2)
1.采用等效替代法测变化的电阻.2.通过 RL 图线求电阻率.
【典题 6】(2020 年河北邯郸模拟)为了测定金属丝的电阻率，某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上，其两端可作为接线柱，一小金属夹夹在金属丝上，且可在金属丝上滑动.请完成以下内容.
(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径，示数如图
S8-9 甲所示，则其直径 d＝________mm.
(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为 3 Ω.(3)准备的实验器材如下：
A.电压表 V(量程 0～3 V，内阻约 20 kΩ)B.定值电阻 10 ΩC.定值电阻 100 Ω
D.蓄电池(电动势约 12 V，内阻不计)E.开关 S 一只F.导线若干
实验小组利用上述器材设计并完成实验.实验中通过改变金属夹的位置进行了多次测量，在实验操作和测量无误的前提下，记录了金属丝接入电路中的长度 l 和相应的
电压表的示数 U，并作出了
示.根据题目要求，在图丙所示的虚线框内完成设计的实验电路图.其中定值电阻 R 应选________(填“B”或“C”)；金属丝电阻率的表达式ρ＝________________(用 a、b、c、d、R 表示).
解析：(1)螺旋测微器固定刻度为 0.5 mm，可动刻度为
25.0×0.01 mm，两者相加就是 0.750 mm.
(3)因为只有电压表，当连入电路的电阻丝变化时，其两端的电压也将发生变化，找到电压 U 与长度 l 的关系，画出图像就能求出电阻丝的电阻率，按题意就可以画出电路如图 D37 所示.
由于电阻丝的电阻只有 3 Ω，所以定值电阻选较小的 B.
1.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，
2.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，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值.
3.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、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导线的两端.
4.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电
路一般采用电流表外接法.
5.闭合开关 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在
有效电阻值最大的位置.
6.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度 I不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测
量是产生误差的主要来源之一.
2.采用伏安法测量金属丝的电阻率时，由于采用的是电流表外接法，电阻测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小；电流表内接法，电阻测量值大于真实值，使电阻率的测量值偏大.
3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带
4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率
考点 1 螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器的构造及读数：
(1)螺旋测微器的构造：如图 S8-1 所示是常用的螺旋测微器.它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋钮K、微调旋钮 K′和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起，通过精密螺纹套在 B 上.
(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆 P 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮 K 每旋转一周，P 前进或后退 0.5 mm，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 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.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(或半整数)毫米
数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出.
①测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)＋可动刻度数(估
读一位)×0.01(毫米).
②固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为××.5 mm，没露出则为××mm.(××表示固定刻度水平线下面的刻度数)
③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.
(1)构造：如图 S8-2 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 1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为 10、20、50 刻度，可准确到 0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，如下表所示：
(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.
【典题 1】某同学用如图 S8-3 甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先转动________使 F 靠近小球，再转动________使 F 夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使 F 固定后读数.正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________ mm.
【典题 2】如图 S8-4 所示，请读出各游标卡尺的读数，
甲：________，乙：________， 丙：________.
答案：11.4 mm 10.60 mm
考点 2 内接法与外接法的误差分析1.电流表的内接法和外接法的比较.
(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”.
(3)实验试探法：按图 S8-5 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.
【典题 3 】某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻率实验中，实验室备有下列实验器材：
图 S8-6A.电压表(量程 0～3 V，内阻约为 15 kΩ)B.电流表(量程 0～3 A，内阻约为 0.2 Ω)C.电流表(量程 0～0.6 A，内阻约为 1 Ω)
D.变阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)E.电池组 E(电压为 3 V)
F.待测金属丝(阻值约为 5 Ω)
G.开关 S，导线若干，游标卡尺，螺旋测微器等(1)为减小实验误差，电流表应选用________(填字母).(2)甲、乙两位同学分别画出了两个电路图，如图 S8-6甲、乙所示.为减小实验误差，本实验选用____(填“甲”或“乙”)图比较合适，用该电路测量电阻值测量结果会________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
答案：(1)C (2)甲 偏小
考点 3 分压法和限流法的选择
1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法.
2.必须选用分压式的“3 种情况”.
(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法.
(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法.
(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压
【典题 4】有一个电阻 Rx，其阻值大约是 10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值.可供选择的电路如图 S8-7甲、乙所示，可供选择的器材如下：
图 S8-7A.电动势为 4.5 V、内阻不计的电源 EB.量程为 0～15 V、内阻 10 kΩ的电压表 V1
C.量程为 0～3 V、内阻 6 kΩ的电压表 V2D.量程为 0～300 mA、内阻 4 Ω的电流表 A1E.量程为 0～5 A、内阻 2 Ω的电流表 A2
F.最大阻值 20 Ω、额定电流 1.5 A 的滑动变阻器 R1G.最大阻值 500 Ω、额定电流 0.5 A 的滑动变阻器 R2H.开关和若干根导线
则选用的电路是________(填“甲”或“乙”)，选用
的器材有______________(填字母).
答案：甲 A、C、D、F、H
考点 4 测金属丝电阻率实验【典题 5】(2021 年天津模拟)小明同学想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为 20 Ω，长度约 50 cm.
(1)用螺旋测微器测量电阻丝直径，读数如图 S8-8 甲，
则其直径 d 为________mm.
(2)小明同学用一个电阻箱 R(0～999.9 Ω )、一个小金属夹，按照图乙所示连接电路，在电阻丝上夹上与导线 c相连的金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点 P 的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度.然后进行了如下操作：
A.调节电阻箱，使其接入电路中的电阻值较大，闭合
B.将金属夹夹在电阻丝最左端，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L.
C.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L.
E.用记录的多组电阻箱的电阻值 R 和对应的接入电路中电阻丝长度 L 的数据，绘出了如图丙所示的 R-L 关系图线，图线在 R 轴的截距为 R0，在 L 轴的截距为 L0.结合测出的电阻丝直径 d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝ __________(用给定的物理量符号和已知常数表示).
(3)若小明同学在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，使电阻率的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”).
答案：(1)0.260 (2)
1.采用等效替代法测变化的电阻.2.通过 RL 图线求电阻率.
【典题 6】(2020 年河北邯郸模拟)为了测定金属丝的电阻率，某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上，其两端可作为接线柱，一小金属夹夹在金属丝上，且可在金属丝上滑动.请完成以下内容.
(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径，示数如图
S8-9 甲所示，则其直径 d＝________mm.
(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为 3 Ω.(3)准备的实验器材如下：
A.电压表 V(量程 0～3 V，内阻约 20 kΩ)B.定值电阻 10 ΩC.定值电阻 100 Ω
D.蓄电池(电动势约 12 V，内阻不计)E.开关 S 一只F.导线若干
实验小组利用上述器材设计并完成实验.实验中通过改变金属夹的位置进行了多次测量，在实验操作和测量无误的前提下，记录了金属丝接入电路中的长度 l 和相应的
电压表的示数 U，并作出了
示.根据题目要求，在图丙所示的虚线框内完成设计的实验电路图.其中定值电阻 R 应选________(填“B”或“C”)；金属丝电阻率的表达式ρ＝________________(用 a、b、c、d、R 表示).
解析：(1)螺旋测微器固定刻度为 0.5 mm，可动刻度为
25.0×0.01 mm，两者相加就是 0.750 mm.
(3)因为只有电压表，当连入电路的电阻丝变化时，其两端的电压也将发生变化，找到电压 U 与长度 l 的关系，画出图像就能求出电阻丝的电阻率，按题意就可以画出电路如图 D37 所示.
由于电阻丝的电阻只有 3 Ω，所以定值电阻选较小的 B.
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