11.3實驗導(dǎo)體電阻率的測量（教師版）-高二物理講義（人教2019）

11.3實驗：導(dǎo)體電阻率的測量【物理核心素養(yǎng)】物理觀念：讓學(xué)生體會科學(xué)探究與邏輯思維相結(jié)合的物理觀念，體驗邏輯思維的力量?？茖W(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生控制變量，利用實驗抽象概括出物理規(guī)律的能力?？茖W(xué)探究：用控制變量法，探究導(dǎo)體電阻的決定因素科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過電阻溫度計的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用的思維品質(zhì)?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法、測量導(dǎo)體電阻率原理教學(xué)難點(diǎn)：滑動變阻器分壓式接法、連接實物電路圖知識點(diǎn)一、游標(biāo)卡尺1.構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺（主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪）、游標(biāo)卡尺上還有一個深度尺.（如圖所示）2.原理：利用主尺的單位刻度與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度.不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個、20個、50個的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)（分度）刻度總長度1mm與每小格的差值精確度（可精確到）109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3.用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.4.讀數(shù)若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標(biāo)尺的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為（x＋K×精確度）mm.5.注意事項（1）游標(biāo)卡尺是根據(jù)刻度線對齊來讀數(shù)的，所以不需要估讀，但讀數(shù)要注意最小精確度所在的位數(shù)，如果讀數(shù)最后一位是零，該零不能去掉.（2）讀數(shù)時，要注意游標(biāo)尺第幾條刻度線（不含零刻度線）與主尺對齊.【經(jīng)典例題1】測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時，游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為_________?！敬鸢浮?1.30【解析】主尺上的讀數(shù)，精度。游標(biāo)尺上第6條刻線與主尺上的某一刻線對齊，故讀數(shù)【變式訓(xùn)練1】某班同學(xué)在“長度的測量及測量工具的選用”分組實驗中，用不同規(guī)格的游標(biāo)卡尺對不同粗細(xì)的圓柱體的直徑進(jìn)行了測量，下面是其中三個小組的測量情況，圖甲游標(biāo)尺格數(shù)為10格，圖乙為20格，圖丙為50格，其測量結(jié)果分別為：______、______、______。【答案】

25.4

3.245

27.36【解析】甲圖游標(biāo)卡尺為10格，其精確度為，主尺0刻度線對應(yīng)的整毫米數(shù)為，游標(biāo)尺第4格與主尺對齊，所以游標(biāo)卡尺讀數(shù)為，所以最后讀數(shù)兩者相加為；乙圖游標(biāo)尺為20格，精確度為，讀數(shù)為；丙圖游標(biāo)尺為50格，精確度為，讀數(shù)為。知識點(diǎn)二、螺旋測微器1.構(gòu)造如圖所示，它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D′是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上.2.原理測微螺桿F3.讀數(shù)方法L＝固定刻度示數(shù)＋可動刻度示數(shù)（估讀一位）×0.01mm.4.注意事項（1）讀數(shù)時準(zhǔn)確到0.01mm，要估讀到0.001mm，測量結(jié)果若用毫米做單位，則小數(shù)點(diǎn)后面必須保留三位.（2）讀數(shù)時，要注意固定刻度上半毫米刻度線是否露出.【經(jīng)典例題2】用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，如圖所示，則電阻絲的直徑分別為______、______?！敬鸢浮?/p>

0.851（0.850~0.853）

【解析】螺旋測微器的固定部分讀數(shù)為，可動部分讀數(shù)為故最后讀數(shù)為螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為，可動刻度讀數(shù)為所以最終讀數(shù)為?！咀兪接?xùn)練2】某同學(xué)要測量一均勻新材料制成的圓柱體的長度和直徑，步驟如下：（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測量其長度如圖甲，由圖可知其長度為_____mm；（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖乙，由圖可知其直徑為_____mm。【答案】

50.15

6.700【解析】（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×3mm=0.15mm所以最終讀數(shù)為50mm+0.15mm=50.15mm（2）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為6.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm=0.200mm所以最終讀數(shù)為6.5mm+0.200mm=6.700mm知識點(diǎn)三、電壓表、電流表的讀數(shù)1.0～3V量程的電壓表和0～3A量程的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A，讀到0.1的下一位，即讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位.2.對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.3.對于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.【經(jīng)典例題3】（1）一同學(xué)用一游標(biāo)尺上標(biāo)有20等分刻度的游標(biāo)卡尺測一物體的長度，測得的結(jié)果如圖甲所示，則該物體的長度L=________mm；（2）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，從圖乙中讀出金屬絲的直徑為________mm；（3）如圖丙所示，一電壓表接0~15V量程，讀數(shù)為________V；（4）如圖丁所示，一電流表接0~0.6A量程，讀數(shù)為________A?！敬鸢浮?/p>

20.15

0.520

10.8

0.16【解析】游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為主尺刻度與游標(biāo)尺刻度之和，故圖中測量得到的物體長度為螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度與可動刻度之和，故圖中金屬絲的直徑為當(dāng)電壓表量程為0~15V時，每一小格為0.5V，故圖示讀數(shù)為]當(dāng)電流表量程為0~0.6A時，每一小格為0.02A，故圖示讀數(shù)為【變式訓(xùn)練3】（1）如圖甲所示用0.6A量程時，電流表的讀數(shù)是________A；（2）如圖乙所示螺旋測微器讀數(shù)為_________mm?！敬鸢浮?/p>

0.440

6.861～6.867【解析】（1）．如圖甲所示用0.6A量程時，最小分度0.02A，電流表的讀數(shù)是0.440A；（2）．如圖乙所示螺旋測微器讀數(shù)為6.5mm+0.01mm×36.2=6.862mm。知識點(diǎn)四、金屬絲電阻率的測量一、實驗思路設(shè)計實驗電路，如圖，取一段金屬電阻絲連接到電路中，測出電阻絲的電阻R、長度l和直徑d（S＝eq\f(πd2,4)），由R＝ρeq\f(l,S)得：ρ＝eq\f(RS,l)（用R、S、l表示）＝eq\f(πd2R,4l)（用R、d、l表示），從而計算出該電阻絲所用材料的電阻率．二、物理量的測量1．電阻的測量根據(jù)伏安法測電阻的思想：用電壓表測電阻絲兩端的電壓，用電流表測電阻絲中的電流，讀出多組電壓、電流值，通過U－I圖像求R.2．電阻絲有效長度的測量用刻度尺測量電阻絲接入電路的有效長度l.反復(fù)測量多次，得到有效長度的平均值．3．電阻絲直徑的測量電阻絲比較細(xì)，所以我們采用累積的方法測量，或選取螺旋測微器或游標(biāo)卡尺來測量電阻絲的直徑d.在不同位置測量三次，取平均值d后，根據(jù)S＝eq\f(1,4)πd2計算出電阻絲的橫截面積S.三、數(shù)據(jù)分析1、公式法求電阻：測量多組電流、電壓值，求出對應(yīng)的電阻后取平均值，不能對電流、電壓取平均值．2、圖像法求電阻：作出U－I圖像，由圖像的斜率求出電阻值，在設(shè)定標(biāo)度時要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時要讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮．3、計算導(dǎo)體的電阻率：將三個測量值代入公式ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)即可求電阻絲的電阻率．四、誤差分析1、測金屬絲直徑時會出現(xiàn)誤差，通過變換不同的位置和角度測量，然后再求平均值方法，達(dá)到減小誤差的目的；2、測金屬絲長度時出現(xiàn)的誤差，一定要注意到測量的是連入電路中的電阻絲的長度；3、電壓表、電流表讀數(shù)時會出現(xiàn)偶然誤差；4、電壓表、電流表內(nèi)阻對測量結(jié)果都會產(chǎn)生影響；應(yīng)采用電流表外接法測電阻來較小誤差；5、電流過大，通電時間過長，會使電阻絲發(fā)熱導(dǎo)致電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生誤差?！窘?jīng)典例題4】【變式訓(xùn)練4】題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．請讀出下列螺旋測微器的示數(shù)。（）（）【答案】

4.700mm

9.194mm【解析】圖a螺旋測微器的示數(shù)為4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm圖b螺旋測微器的示數(shù)為9.0mm+19.4×0.01mm=9.194mm2．新式游標(biāo)卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)。通常游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種規(guī)格；新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三種，但游標(biāo)尺刻度卻是等分成10份，等分成20份，等分成50份。下圖就是一個“等分成20份”的新式游標(biāo)卡尺。（1）它的測量精度是______；（2）用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖所示，正確的讀數(shù)是______?！敬鸢浮?/p>

0.05

3.040【解析】新式游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺20個格的長度為39mm，比主尺40mm少1mm，則該游標(biāo)卡尺的精確度為被測物體的厚度=主尺讀數(shù)+0.05mm×游標(biāo)尺對齊格數(shù)=3cm+0.05mm×8=3.040cm3．如圖所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為_____mm，螺旋測微器的讀數(shù)為______mm．【答案】

104.10，

0.520【解析】游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：104mm，游標(biāo)尺上第2個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為：2×0.05mm=0.10mm，所以最終讀數(shù)為：104mm+0.10mm=104.10mm.螺旋測微器的固定刻度為0.5mm，可動刻度為：2.0×0.01mm=0.020mm，所以最終讀數(shù)為：0.5mm+0.020mm=0.520mm．4．某同學(xué)用毫米刻度尺、20分度游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一塊金屬板的長、寬、厚，測量結(jié)果分別如圖中甲，乙、丙所示，則刻度尺的讀數(shù)為___cm，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為___cm，螺旋測微器的讀數(shù)為___cm?！敬鸢浮?/p>

8.38

1.165

0.3707【解析】圖甲中刻度尺的讀數(shù)為8.38cm；圖乙中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：1.1cm+=1.165cm；圖丙中螺旋測微器的讀數(shù)為：3.5mm+=0.3707cm．5．為測量一段粗細(xì)均勻、直徑為d、電阻較大的金屬絲的電阻率，某同學(xué)設(shè)計了如圖（a）所示的電路，其中MN為金屬絲，R0是保護(hù)電阻．調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，記錄電壓表的示數(shù)U，電流表的示數(shù)I以及對應(yīng)的金屬絲PN的長度x．（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖（b）所示，則金屬絲的直徑d=______________mm；（2）在坐標(biāo)紙上描繪出圖線，如圖（c）所示．若圖線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則金屬絲的電阻率ρ=____________（用題目中所給符號表示）；（3）如果不考慮偶然誤差，通過該實驗測得金屬絲的電阻率__________金屬絲電阻率的真實值（選填“大于”、“等于”或“小于”）．【答案】

0.6790.681

等于【解析】（1）由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5mm+18.0×0.01mm=0.680mm．（2）由電路圖可知，電壓表的示數(shù)為：其中聯(lián)立可得：圖線的斜率為即（2）由可知電阻絲的電阻率，與電流表內(nèi)阻無關(guān)，所以該實驗測得金屬絲的電阻率等于金屬絲電阻率的真實值.題組B能力提升練6．某實驗小組測量某圓柱復(fù)合材料的電阻率。（1）該實驗小組分別用20分度的游標(biāo)卡尺、螺旋測微器測量其長度和直徑，某次測量結(jié)果如圖甲、乙所示。該圓柱復(fù)合材料的長度___________cm，直徑___________mm；（2）該實驗小組用如圖丙所示實驗電路測量其電阻值。閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于___________端（填“a”或“b”）；（3）某次實驗時，電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，若用表示該圓柱復(fù)合材料的電阻的測量值，則該測量值比真實值偏___________（填“大”或“小”）。導(dǎo)致此誤差的原因是___________；（4）用實驗過程中測量的物理量對應(yīng)的字母表示電阻率，則該圓柱復(fù)合材料電阻率的表達(dá)式為___________?！敬鸢浮?/p>

17.650

0.440##0.439##0.441

a

小

電壓表分流

【解析】（1）20分度游標(biāo)卡尺的精確值為，由圖甲可知該圓柱復(fù)合材料的長度為螺旋測微器的精確值為，由圖乙可知該圓柱復(fù)合材料的直徑為（2）閉合開關(guān)前，為保證電表安全，應(yīng)使電表讀數(shù)從最小開始，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于端；（3）由電路圖可知，電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，使得電流表讀數(shù)比流過待測電阻的真實電流大，故有可知測量值比真實值偏小，導(dǎo)致此誤差的原因是電壓表的分流。（4）根據(jù)電阻定律可得7．甲同學(xué)用二十分度的游標(biāo)卡尺測一物體的長度，測得的結(jié)果如圖（a）所示，物體的長度為_______mm；乙同學(xué)用五十分度游標(biāo)卡尺測另一物體的長度，測得的結(jié)果如圖（b）所示，物體的長度為______mm。【答案】

20.45

22.06【解析】物體的長度為20mm+9×0.05mm=20.45mm物體的長度為22mm+3×0.02mm=22.06mm8．若用毫米刻度尺測得金屬導(dǎo)線長度為L=60.00cm，用螺旋測微器測得的導(dǎo)線直徑如圖（a）所示，則該導(dǎo)線的直徑是d=_______mm；電壓表接0~3V量程時指針?biāo)傅奈恢萌鐖D（b）所示，則電壓為U=_______V；電流表接0~0.6A量程時指針?biāo)傅奈恢萌鐖D（c）所示則電流I=_______A。該金屬絲的電阻率=_______?！敬鸢浮?/p>

0.380

1.56

0.32

【解析】螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0，可動刻度讀數(shù)為最終讀數(shù)為由題可知，電壓表的分度值為0.1V，則讀數(shù)為；由題可知，電流表的分度值為0.02A，則讀數(shù)為；由歐姆定律得由電阻定律得又代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得9．（1）如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度，它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm、________mm。（2）某同學(xué)用如圖丁所示的螺旋測微器測量小球的直徑時，他應(yīng)先轉(zhuǎn)動________使F靠近小球，再轉(zhuǎn)動________使F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(shù)（填儀器部件字母符號）。正確操作后，螺旋測微器的示數(shù)如圖戊所示，則小球的直徑是______mm?！敬鸢浮?/p>

17.6

23.25

3.20

D

H

G

6.700【解析】（1）圖甲讀數(shù)：整毫米是17mm，不足1毫米數(shù)是6×0.1mm＝0.6mm，最后結(jié)果是17mm＋0.6mm＝17.6mm圖乙讀數(shù)：整毫米是23mm，不足1毫米數(shù)是5×0.05mm＝0.25mm，最后結(jié)果是23mm＋0.25mm＝23.25mm圖丙讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是10×0.02mm＝0.20mm，最后結(jié)果是3mm＋0.20mm＝3.20mm（2）用螺旋測微器測小球直徑時，先轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球，再轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕H使測微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm10．在“測定金屬的電阻率”的實驗中，金屬絲的阻值約為，某同學(xué)先用刻度尺測量金屬絲的長度，再用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，然后用伏安法測出金屬絲的電阻，最后根據(jù)電阻定律計算出該金屬絲的電阻率。（1）圖為某次測量金屬絲直徑時螺旋測微器的示數(shù)，其測量值_________。（2）實驗室提供的器材有：A．電壓表，（量程，內(nèi)阻約）B．電壓表，（量程，內(nèi)阻約）C．電流表（量程，內(nèi)阻約）D．電流表（量程，內(nèi)阻約）E.滑動變阻器F.滑動變阻器G.電源（電動勢為、內(nèi)阻不計）開關(guān)和導(dǎo)線若干從以上器材中選擇合適的器材進(jìn)行實驗，則電壓表應(yīng)選擇________，電流表應(yīng)選擇_________，滑動變阻器應(yīng)選擇________。（選填器材前的字母）（3）利用圖示電路做實驗并讀出幾組數(shù)據(jù)。某同學(xué)建立了坐標(biāo)系，并將測量數(shù)據(jù)描繪成坐標(biāo)點(diǎn)，如圖所示。請你根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)描繪出圖線_________，由圖線計算出金屬絲的電阻約為_________（保留兩位有效數(shù)字）。設(shè)被測金屬絲電阻為，長度為，直徑的平均值為，則該金屬材料電阻率的表達(dá)式為_________（用、、等物理量表示）。（4）關(guān)于本實驗的誤差，下列說法正確的是_________。A．用螺旋測微器測量金屬絲的直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．由電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C．若將電流表和電壓表內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D．用圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲的電阻可以減小偶然誤差【答案】

0.397（間均可）

A

C

E

見解析

5.2

CD【解析】（1）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為，可動刻度讀數(shù)為，所以。（2）電源電動勢為，故電壓表應(yīng)選擇A；根據(jù)電源電動勢和金屬絲電阻可估計電流最大值約為，電流表應(yīng)選擇C；金屬絲電阻約，故滑動變阻器應(yīng)選擇E。（3）根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)描繪出圖線如圖所示由圖可知，圖像的斜率即金屬絲電阻為。根據(jù)得金屬絲電阻率。（4）A．用螺旋測微器測量金屬絲的直徑時，由于人為因素引起的誤差屬于偶然誤差，故A錯誤；B．由電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，故B錯誤；C．若將電流表和電壓表內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，故C正確；D．用圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲的電阻可以減小偶然誤差，不能消除系統(tǒng)誤差，故D正確；故選CD。11．小明對某鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣，他用螺旋測微器測得筆芯的直徑如圖1所示，并用伏安法測量其電阻值。（1）螺旋測微器的讀數(shù)為________。（2）請按電流表外接法用筆畫線代替導(dǎo)線在圖2實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接________。（3）小明測量了一段鉛筆芯的電流、電壓數(shù)據(jù)如下表所示。請在圖3所示的坐標(biāo)紙上繪出圖線________。根據(jù)圖線求得這段鉛筆芯的電阻為________。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）實驗次數(shù)1234567電壓0.020.170.290.460.630.800.97電流0.010.100.200.300.400.500.60【答案】

2.526

1.6【解析】（1）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為，可動刻度讀數(shù)為，所以螺旋測微器的讀數(shù)為。（2）根據(jù)電流表外接法，連線圖如圖所示（3）描點(diǎn)畫圖如圖所示根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙中描點(diǎn)連線，如圖所示；根據(jù)歐姆定律可知，圖像的斜率應(yīng)等于鉛筆的電阻。題組C培優(yōu)拔尖練12．小張同學(xué)打算測量某種由合金材料制成的金屬絲的電阻率ρ。待測金屬絲的橫截面為圓形。實驗器材有毫米刻度尺、螺旋測微器、電壓表（內(nèi)阻幾千歐）、電流表（內(nèi)阻幾歐）、滑動變阻器、電源、開關(guān)、待測金屬絲及導(dǎo)線若干。（1）用毫米刻度尺測量其長度，用螺旋測微器測量其直徑，結(jié)果分別如圖甲和圖乙所示。由圖可知其長度L=___________cm，直徑D=___________mm；（2）該同學(xué)計劃用UI圖像法求出金屬絲電阻的阻值，實驗獲取數(shù)據(jù)時要求電壓從0開始變化。請將圖丙所示實物電路圖中所缺部分導(dǎo)線補(bǔ)全___________；（3）圖丁是實驗中根據(jù)測得的6組電流I、電壓U的值描的點(diǎn)，由圖求出的電阻R=___________Ω（保留3位有效數(shù)字）；（4）待測金屬絲的電阻率的表達(dá)式為ρ=___________（用字母R、D、L表示）?！敬鸢浮?/p>

59.40

0.434##0.433##0.435

圖見解析

5.81（5.60~6.00均對）

【解析】（1）金屬絲長度測量值為59.40cm；螺旋測微器的示數(shù)為43.4×0.01mm=0.434mm即金屬絲直徑的測量值為0.434mm；（2）實驗要求電壓從0開始變化，故滑動變阻器采用分壓式接法。金屬絲電阻較小，電流表采用外接法，電路圖如圖1所示；（3）描點(diǎn)連線，如圖2所示。根據(jù)圖線的斜率可得R≈5.81Ω（4）由電阻定律可知，又所以聯(lián)立解得13．某同學(xué)根據(jù)圖甲的電路連接器材來“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”。實驗時多次改變電阻絲接入電路的長度l、調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，使電流表的讀數(shù)I達(dá)到某一相同值時記錄電壓表的示數(shù)U，從而得到多個的值，作出圖像，如圖乙所示。（1）滑動變阻器應(yīng)選_______（選填“”或“”）。（2）開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)該移動到________端（選填“a”或“b”）。（3）在某次測量時，量程為的電壓表的指針位置如圖所示，則讀數(shù)_______V。（4）已知電阻絲的橫截面積為，則電阻絲的電阻率為_________（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（5）本實驗中電流表的內(nèi)阻為_________（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。【答案】

a

1.50V

（）

（）【解析】（1）為方便實驗操作，在實驗中應(yīng)選擇的滑動變阻器；（2）為了保護(hù)電路，開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)該移動到a端；（3）電壓表讀數(shù)為1.50V；（4）由得則圖像斜率則（5）圖乙中圖線方程可寫為由圖乙可計算得當(dāng)l=0時，電壓表測電流表兩端電壓，為電流表的內(nèi)阻，為。14．一根中空的細(xì)長均勻?qū)щ姌悠罚鐖Da所示，環(huán)狀陰影部分為導(dǎo)電材料的截面，電阻約為100Ω，這種材料的電阻率為，因該樣品的內(nèi)徑太小，無法直接測量，現(xiàn)提供以下實驗器材：導(dǎo)電材料樣品Rx；毫米刻度尺；螺旋測微器；電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）；電流表A（量程50mA，內(nèi)阻約20Ω）；滑動變阻器R（0~20Ω，額定電流2A）；直流電源E（約4V，內(nèi)阻不計）；開關(guān)一只，導(dǎo)線若干。請根據(jù)上述器材設(shè)計一個盡可能精確地測量該樣品內(nèi)徑d的實驗方案，回答下列問題：（1）用毫米刻度尺測出樣品的長度L；用螺旋測微器測得該樣品的外徑如圖b，其示數(shù)D=_______mm；（2）若所選儀器都合適，請設(shè)計一個合理的電路圖來測量導(dǎo)電材料樣品的電阻Rx。在圖c方框內(nèi)畫出實驗電路原理圖；（）（3）這個實驗電阻Rx的測量值將___________（填“大于”、“等于”或“小于”）實際值；（4）若某次實驗中，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U和I，則用已知物理量和測得的物理量的符號來表示樣品的內(nèi)徑d=___________?！敬鸢浮?/p>

4.955#4.956#4.957小于

【解析】（1）根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)原則可得外徑為（2）因為滑動變阻器R阻值較小，故采用分壓式接法，又因為故待測電阻為小電阻應(yīng)該采用電流表外接法，故應(yīng)該設(shè)計電路圖為分壓外接式，如圖（3）因為此電路圖中，由于電壓表的分流作用，使得電流表示數(shù)偏大，故由部分電路歐姆定律知，電阻Rx的測量值將偏??；（4）因為樣品的有效橫截面積為又由電阻定律得且由歐姆定律得聯(lián)立解得15．國標(biāo)（GB／T）規(guī)定自來水在15℃時電阻率應(yīng)大于13Ω·m。某同學(xué)利用圖甲電路測量15℃自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞（活塞電阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材還有：電源（電動勢約為3V，內(nèi)阻可忽略）；電壓表V1（量程為3V，內(nèi)阻很大）；電壓表V2（量程為3V，內(nèi)阻很大）；定值電阻R1（阻值4kΩ）；定值電阻R2（阻值2kΩ）；電阻箱R（最大阻值9999Ω）；單刀雙擲開關(guān)S；導(dǎo)線若干；游標(biāo)卡尺；刻度尺。實驗步驟如下：A．用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d；B．向玻璃管內(nèi)注滿自來水，并用刻度尺測量水柱長度L；C．把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)；D．把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；E．改變玻璃管內(nèi)水柱長度，重復(fù)實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R；F．?dāng)嚅_S，整理好器材。（1）測玻璃管內(nèi)徑d時游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙，則d＝_______mm；（2）玻璃管內(nèi)水柱的電阻值Rx的表達(dá)式為：Rx＝_______（用