第8讲 电学实验（一）：测金属丝的电阻率和小灯泡的伏安特性曲线 -2024～2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册【周末查漏补缺】

第8讲 电学实验：测金属丝的电阻率和小灯泡的伏安特性曲线 考点归纳·题型预览 测量仪器的使用和读数 1 实验1：测金属丝的电阻率 2 实验2：描绘小灯泡的伏安特性曲线 10 课后巩固·能力自测 15 考点梳理·温故知新 测量仪器的使用和读数 一、螺旋测微器的使用 1．构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度． 图1 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． 图2 3．读数：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)． 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 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 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)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图3所示) 图3 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有10个的、20个的、50个的，其规格见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度(可精确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm 4.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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×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，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)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位． (2)对于0～15 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0～0.6 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. 实验1：测金属丝的电阻率 一、基本实验要求 1． 实验目的 （1） 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法； （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，并能测定金属的电阻率。 2． 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(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺． 3．实验步骤 （1）用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）连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R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率． 二、数据处理及误差分析 1．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． （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． 2．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． 三、实验创新设计（6种电阻测量方法） 1．伏安法 电流表内接法 电流表外接法 电路图 特点：大内偏大，小外偏小(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，测小电阻时应采用外接法测量) 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)如图甲所示，当两电流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，当两电流表的满偏电压UA2≫UA1时，如果已知的内阻R1，串联一定值电阻R0后，同样可测得的电阻R2＝. 3．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)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝R1. (2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1≪IV2时，若已知的内阻R1，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝. 4．等效法测电阻 如图所示，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． 5．比较法测电阻 如图所示，读得电阻箱R1的阻值及、的示数I1、I2，可得Rx＝. 如果考虑电流表内阻的影响，则I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2)． 6．半偏法测电流表内阻 电路图如图所示 实验步骤： (1)断开S2，闭合S1，调节R0，使的示数满偏为Ig； (2)保持R0不变，闭合S2，调节电阻箱R，使的示数为； (3)由上可得RA＝R. 经典好题 【典例1】的长度，再用螺旋测微器测量金属丝直径，然后用伏安法测出金属丝的电阻，最后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。 （1）如图为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数，其测量值 。 （2）实验室提供的器材有： A．电压表（量程，内阻约）       B．电压表（量程，内阻约） C．电流表（量程，内阻约）     D．电流表（量程，内阻约） E.滑动变阻器                      F.滑动变阻器 G.电源（输出电压恒为）、开关和导线若干 从以上器材中选择合适的器材进行实验，则电压表应选择 ，电流表应选择 ，滑动变阻器应选择 。（填器材前的字母A、B、C、D、E、F） （3）要求在流过金属丝的电流相同的情况下，电源的输出功率最小，并能较准确地测出金属丝的阻值，实验电路应选用图中的 A．    B．    C．    D． （4）实验中测得金属丝电阻为，长度为，直径的平均值为，则该金属材料电阻率的表达式为 （用等物理量表示）。 【变式1-1】在“测定金属丝的电阻率”实验中：      （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值d= mm。 （2）按如图乙所示的电路图测量金属丝的电阻Rx（阻值约为15Ω）。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）； 电流表A1（量程0~200mA，内阻约3Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.1Ω）； 滑动变阻器R1（0~50Ω）； 滑动变阻器R2（0~200Ω）； 电源E（3V，内阻不计）。 为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选 ，滑动变阻器应选 。（填器材的名称符号） 若通过测量可知，金属丝的长度为，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ= 。（用题目所给字母和通用数学符号表示） 【典例2】为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω），有以下一些器材可供选择。 电流表A1（量程0~50mA，内阻约10Ω）；         电流表A2（量程0~3A，内阻约0.12Ω）； 电压表V1（量程0~3V，内阻很大）；             电压表V2（量程0~15V，内阻很大）； 电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）；         定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A）； 滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）； 单刀单掷开关S一个，导线若干。 （1）对于电流表和电压表的选择，下列说法正确的是( ) A．电流表应选A1，电压表应选V1                 B．电流表应选A1，电压表应选V2 C．电流表应选A2，电压表应选V1                 D．电流表应选A2，电压表应选V2 （2）请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。（要求所测量范围尽可能大）( ) （3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx= 。 【变式2-1】某实验小组同学想测量一个定值电阻 的阻值，实验室提供的器材和电路图如下：待测定值电阻（阻值约为 10Ω） 毫安表mA（量程为 200mA，内阻未知） 电压表 V（量程 3V，内阻 ） 滑动变阻器 （允许最大电流 1.5A，最大阻值 5Ω） 滑动变阻器（允许最大电流 0.3A，最大阻值 300Ω） 电阻箱（0 ~ 99999.9Ω） 电源 E（电动势约 3V，内阻较小） 开关 S、导线若干 （1）实验中滑动变阻器R应选用 （填“”或“”）； （2）将单刀双掷开关 S2置于 a，调节滑动变阻器滑片，测得多组电流、电压值，描绘出相应的图像如图丙所示；将单刀双掷开关 S2置于 b，保持滑动变阻器滑片位置不变，反复调节电阻箱的阻值，使电压表的示数与单刀双掷开关 S2置于 a 时相同，此时电阻箱的阻值如图丁所示，则毫安表mA的内阻 Ω；待测电阻的测量值 Ω。（以上两结果均保留 2 位有效数字） 【典例3】某同学欲测量量程为300μA的微安表头G的内阻。可供选择的实验器材有： A．微安表头G（量程300μA，内阻约为几百欧姆） B．滑动变阻器R1（0~10kΩ） C．滑动变阻器R2（0~50kΩ） D．电阻箱（0~9999.9Ω） E.电源E（电动势约为9V） F.开关、导线若干 该同学先采用如图所示的电路测量G的内阻，实验步骤如下： ①按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置； ②断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； ③闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200μA，记下此时电阻箱的阻值。 回答下列问题： (1)实验中滑动变阻器应选用 （填“R1”或“R2”）。 (2)若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg= 。 【变式3-1】如图所示为使用半值法测量电流表内阻的实验电路图，其中G为待测电流表，它的内阻大约是几十欧，量程为。电源E两端电压约，为滑动变阻器，为可读出电阻数值的电阻箱，阻值范围为。首先断开开关，只闭合开关，调节，使得电流表G满偏（表针指到）。保持滑片P的位置不动，闭合开关，调节，使得电流表G半偏（表针指到），读出电阻箱的电阻值R为60Ω则 （1）电流表G的内阻为 ； （2）滑动变阻器的最大阻值至少为 ； （3）测量值R比电流表内阻的真实值 。（填偏大或偏小） 【变式3-2】某同学欲将量程为300的微安表头G改装成量程为0.3A的电流表。可供选择的实验器材有： A．微安表头G（量程300，内阻约为几百欧姆） B．滑动变阻器（0 ～10） C．滑动变阻器（0～50） D．电阻箱（0～9999.9） E．电源（电动势约为1.5V） F．电源（电动势约为9V） G．开关、导线若干 该同学先采用如图甲的电路测量G的内阻，实验步骤如下： ①按图甲连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置； ②断开，闭合，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； ③闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200，记下此时电阻箱的阻值。 回答下列问题： （1）实验中电源应选用 （填“”或“”），滑动变阻器应选用 （填“”或“”）。 （2）若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg与R的关系式为Rg= 。 （3）实验测得G的内阻Rg＝500Ω，为将G改装成量程为0.3 A的电流表，应选用阻值为 Ω的电阻与G并联。（保留一位小数） （4）接着该同学利用改装后的电流表A，按图乙电路测量未知电阻Rx的阻值。某次测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250处，则Rx＝ Ω。（保留一位小数） 实验2：描绘小灯泡的伏安特性曲线 一、基本实验要求 1．实验原理 (1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象； (2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系． 2．实验器材 小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔． 3．实验步骤 (1)画出电路图(如图甲所示)． (2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路． (3)测量与记录 移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中． (4)数据处理 ①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系． ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点． ③将描出的点用平滑的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线． 4．实验器材选取 (1)原则：①安全；②精确；③操作方便． (2)具体要求 ①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A. ②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上． ⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器． 二、数据处理及规律方法 1．注意事项 （1）电路的连接方式： ①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大． ②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化． (2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝． (3)I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差． 4．误差分析 (1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值． (2)测量时读数带来误差． (3)在坐标纸上描点、作图带来误差． 经典好题 【典例4】某学习小组在描绘规格为“3V  0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线时，实验室备有下列器材： A．电流表：量程0～50mA，内阻约为； B．电流表：量程0～300mA，内阻约为； C．电压表：量程0～3V，内阻约为； D．电压表：量程0～15V，内阻约为； E.滑动变阻器：阻值范围，允许通过的最大电流为1A； F.滑动变阻器：阻值范围，允许通过的最大电流为100mA； G.直流电源：电动势为4V，内阻不计； H.开关及导线若干。 （1）为了提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（选填器材前的序号） （2）实验要求小灯泡L两端的电压从零开始调节，请在如图1所示的虚线框内，画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。( ) （3）通过正确的实验测量，作出小灯泡L的图像如图2所示。若将该小灯泡直接接到电动势、内阻的直流电源两端，则该小灯泡实际消耗的电功率 W。（保留两位有效数字） 【变式4-1】描绘一个标有“3V，0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下器材供选用： A．电压表量程，内阻约， B．电压表量程，内阻约 C．电流表量程，内阻约 D．电流表量程，内阻约为 E．滑动变阻器 F．滑动变阻器 I．蓄电池（电动势，内阻不计）电键一个 （1）电压表选择 （选填“”或“”），电流表选择 （选填“”或“”）滑动变阻器选择 （选填“”或“”）。 （2）要求能尽可能多的记录实验数据，误差尽可能小，请在虚线框中画出实验电路图，并标出所选用实验器材的符号。 （3）根据实验数据画得小灯泡的安特性曲线如下图，则小灯泡正常工作时的电阻为 。（保留三位有效数字） 【变式4-2】某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的关系”，实验器材如下： 小灯泡（额定电压为，额定功率为） 电池组（电动势约为，内阻忽略不计）； 电流表（量程，内阻约为）； 电流表（量程，内阻为）； 电阻箱（阻值）； 滑动变阻器（阻值）； 开关一只，导线若干。 主要实验步骤如下： （1）将电流表与电阻箱 （选填“串联”或“并联”）改装为量程的电压表，此时电阻箱接入电阻的阻值为 ； （2）在虚线框内补全实验电路图( )。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到 （选填“端”或者“端”）；    （3）测得的表的多组数据，作出小灯泡的图线如图所示。若将该小灯泡直接接到一个电动势为、内阻为的旧电池组两端，小灯泡两端的电压 （选填“会”或“不会”）超过额定电压。    课后巩固·能力自测 1．某同学要测量一均匀材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下： （1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为 mm； （2）用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径 mm； （3）用多用电表的电阻“”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，发现偏角过大，因此应选择 （填“”或“”）倍率的电阻挡，更换倍率后，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值为 。 （4）若金属丝的有效长度用表示，横截面的直径用d表示，两端的电压用U表示，通过的电流用I表示，则该金属丝的电阻率 （用、d、U、I、来表示）。 2．有一额定电压是3 V，额定电流为0.5 A的小灯泡，为测其正常工作时的电阻，可提供的器材有： A．电流表（量程3 A，内阻0.01 Ω） B．电流表（量程0.6 A，内阻0.2 Ω） C．电压表（量程3 V，内阻10 kΩ） D．电压表（量程15 V，内阻50 kΩ） E．电键及导线若干 F．滑动变阻器（阻值0～10 Ω） G．电源（电动势9 V，内阻1 Ω） （1）选用的电流表是 ，选用的电压表是 。 （2）在方框中画出用伏安法测小灯泡正常工作时电阻的电路图 。 3．某同学想将满偏电流为、内阻未知的电流表改装成电压表。 （1）利用如图所示的电路测量电流表G 的内阻：先闭合开关，调节滑动变阻器R的滑片，使电流表的指针满偏；再闭合开关，保持滑动变阻器R的滑片不动，调节变阻器，使电流表的指针半偏，读出此时的阻值为，则电流表内阻的测量值为 。 （2）将电流表G改装成量程为的电压表，需 （填“串联”或“并联”）一个阻值为 的电阻。 4．小王同学用如图1所示的装置，不仅测出了电阻的阻值，还测出了电流表的内阻，可供选择的器材如下： A．电流表（量程，内阻约） B．电压表（量程，内阻） C．待测电阻（阻值约为） D．电阻箱（最大阻值为） E．定值电阻（阻值为） F．滑动变阻器（最大阻值、额定电流） G．电源（电动势为，内阻较小） H．开关、导线若干（其中、两点间的导线为，和滑动变阻器左侧间的导线为）    实验步骤如下， （1）将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合开关，电压表和电流表的示数均不为0，可能的原因是 。 A．导线a断路    B．导线b断路 （2）故障排除后，向右移动滑动变阻器的滑片，使得电压表和电流表都有较大偏转，记下此时电压表和电流表的读数。 （3）闭合开关，调节电阻箱的阻值，使得开关闭合前后，电流表的示数相同，此时点电势和点电势的关系为 （选填“>”“=”或“<”）。 （4）读出电流表的示数为，电阻箱的示数为，电压表的示数如图2所示，则电压为 ，待测电阻为 ，电流表的内阻为 。（结果均保留两位小数） 5．某物理兴趣小组用图示的电路描绘一个标有“3V、1.5W”字样的小电珠的图线，有下列器材可供选用： A．电压表（量程为0~3V，内阻为3k）； B．电压表（量程为0~15V，内阻为15k）； C．电流表（量程为0~0.3A，内阻约为1）； D．电流表（量程为0～0.6A，内阻约为0.4）； E．滑动变阻器（最大阻值为5，额定电流为10A）； F．滑动变阻器（最大阻值为500，额定电流为0.2A）。 （1）为使实验结果尽可能精确，电压表应选用 ，电流表应选用 。（用器材前的字母表示） （2）为方便调节，滑动变阻器应选用 。（用器材前的字母表示） 6．某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡L“”标称值为“5V；2.5W”，实验室中除导线和开关外，还有以下器材可供选择： 电压表V1（量程为3V，内阻为3kΩ） 电流表A1（量程为0.6A，内阻约为1.0Ω） 电流表A2（量程为3A，内阻约为0.1Ω） 滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为2A） 滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流为0.5A） 定值电阻R3（阻值为10Ω） 定值电阻R4（阻值为3kΩ） 电源E（E=6V，内阻不计） （1）实验中滑动变阻器应选用 ，电流表应选用 ，定值电阻应选用 。（均填器材的符号） （2）在图1中的虚线框内将电路图补充完整 。（图中标出选用的器材的符号） （3）实验中得到的该灯泡的伏安特性曲线如图2所示，如果将小灯泡与另一个电动势为4V，内阻为8Ω的电源直接相连，则小灯泡的实际功率为 W。（保留两位有效数字）    第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第8讲 电学实验：测金属丝的电阻率和小灯泡的伏安特性曲线 考点归纳·题型预览 测量仪器的使用和读数 1 实验1：测金属丝的电阻率 2 实验2：描绘小灯泡的伏安特性曲线 13 课后巩固·能力自测 19 考点梳理·温故知新 测量仪器的使用和读数 一、螺旋测微器的使用 1．构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度． 图1 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． 图2 3．读数：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)． 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 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 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)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图3所示) 图3 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有10个的、20个的、50个的，其规格见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度(可精确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm 4.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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×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，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)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位． (2)对于0～15 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0～0.6 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. 实验1：测金属丝的电阻率 一、基本实验要求 1． 实验目的 （1） 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法； （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，并能测定金属的电阻率。 2． 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(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺． 3．实验步骤 （1）用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）连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R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率． 二、数据处理及误差分析 1．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． （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． 2．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． 三、实验创新设计（6种电阻测量方法） 1．伏安法 电流表内接法 电流表外接法 电路图 特点：大内偏大，小外偏小(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，测小电阻时应采用外接法测量) 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)如图甲所示，当两电流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，当两电流表的满偏电压UA2≫UA1时，如果已知的内阻R1，串联一定值电阻R0后，同样可测得的电阻R2＝. 3．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)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝R1. (2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1≪IV2时，若已知的内阻R1，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝. 4．等效法测电阻 如图所示，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． 5．比较法测电阻 如图所示，读得电阻箱R1的阻值及、的示数I1、I2，可得Rx＝. 如果考虑电流表内阻的影响，则I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2)． 6．半偏法测电流表内阻 电路图如图所示 实验步骤： (1)断开S2，闭合S1，调节R0，使的示数满偏为Ig； (2)保持R0不变，闭合S2，调节电阻箱R，使的示数为； (3)由上可得RA＝R. 经典好题 【典例1】的长度，再用螺旋测微器测量金属丝直径，然后用伏安法测出金属丝的电阻，最后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。 （1）如图为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数，其测量值 。 （2）实验室提供的器材有： A．电压表（量程，内阻约）       B．电压表（量程，内阻约） C．电流表（量程，内阻约）     D．电流表（量程，内阻约） E.滑动变阻器                      F.滑动变阻器 G.电源（输出电压恒为）、开关和导线若干 从以上器材中选择合适的器材进行实验，则电压表应选择 ，电流表应选择 ，滑动变阻器应选择 。（填器材前的字母A、B、C、D、E、F） （3）要求在流过金属丝的电流相同的情况下，电源的输出功率最小，并能较准确地测出金属丝的阻值，实验电路应选用图中的 A．    B．    C．    D． （4）实验中测得金属丝电阻为，长度为，直径的平均值为，则该金属材料电阻率的表达式为 （用等物理量表示）。 【答案】 0.641/0.642/0.643 A C E C 【详解】（1）[1] 螺旋测微器的精度为0.01mm，固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为0.01×14.2mm=0.142mm，所以最终读数为0.642mm。 （2）[2][3][4]电源输出电压恒为3V，故电压表应选择A；根据电压和金属丝电阻可估计电流最大值约为 ，故电流表应选择C；金属丝电阻约为5Ω，故滑动变阻器应选择E。 （3）[5] 流过金属丝的电流相同的情况下电源消耗功率最小，滑动变阻器应选择限流接法，金属丝电阻很小，电流表应选择外接接法，故实验电路应选择图C； （4）[6]根据，得金属丝电阻率 【变式1-1】在“测定金属丝的电阻率”实验中：      （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值d= mm。 （2）按如图乙所示的电路图测量金属丝的电阻Rx（阻值约为15Ω）。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）； 电流表A1（量程0~200mA，内阻约3Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.1Ω）； 滑动变阻器R1（0~50Ω）； 滑动变阻器R2（0~200Ω）； 电源E（3V，内阻不计）。 为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选 ，滑动变阻器应选 。（填器材的名称符号） 若通过测量可知，金属丝的长度为，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ= 。（用题目所给字母和通用数学符号表示） 【答案】 0.383/0.384/0.385 A1 R1 【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度示数为零，可动刻度示数为38.4×0.01mm=0.384mm 所以d=0.384mm，故填0.384mm； （2）[2]由于通过待测金属丝的最大电流为Imax==0.2A，所以电流表应选择A1，故填A1； [3]根据欧姆定律可求出电路中需要的最大电阻约为，则滑动变阻器需要的最大电阻为45Ω-15Ω=30Ω，所以为调节方便，滑动变阻器应选择R1，故填R1； [4]根据欧姆定律有R=，又根据电阻定律R=ρ，横截面积为S=，联立可得，故填。 【典例2】为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω），有以下一些器材可供选择。 电流表A1（量程0~50mA，内阻约10Ω）；         电流表A2（量程0~3A，内阻约0.12Ω）； 电压表V1（量程0~3V，内阻很大）；             电压表V2（量程0~15V，内阻很大）； 电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）；         定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A）； 滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）； 单刀单掷开关S一个，导线若干。 （1）对于电流表和电压表的选择，下列说法正确的是( ) A．电流表应选A1，电压表应选V1                 B．电流表应选A1，电压表应选V2 C．电流表应选A2，电压表应选V1                 D．电流表应选A2，电压表应选V2 （2）请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。（要求所测量范围尽可能大）( ) （3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx= 。 【答案】 A 【详解】（1）[1]电源电动势为3V，则电压表选V1，通过待测电阻的最大电流约为 选择量程为3A的电流表读数误差太大，可以把定值电阻与待测电阻串联，此时通过待测电阻的最大电流约为，故电流表应该选择A1。 故选A。 （2）[2]定值电阻与待测电阻串联的总阻值约为50Ω，大于滑动变阻器最大阻值10Ω，为测量多组实验数据，测量范围尽量大，则滑动变阻器应采用分压式接法；电流表内阻约为10Ω，电压表内阻很大，定值电阻与待测电阻串联的总阻值远小于电压表内阻，电流表采用外接法，电路图如下图所示 （3）[3]待测电阻的阻值为 【变式2-1】某实验小组同学想测量一个定值电阻 的阻值，实验室提供的器材和电路图如下：待测定值电阻（阻值约为 10Ω） 毫安表mA（量程为 200mA，内阻未知） 电压表 V（量程 3V，内阻 ） 滑动变阻器 （允许最大电流 1.5A，最大阻值 5Ω） 滑动变阻器（允许最大电流 0.3A，最大阻值 300Ω） 电阻箱（0 ~ 99999.9Ω） 电源 E（电动势约 3V，内阻较小） 开关 S、导线若干 （1）实验中滑动变阻器R应选用 （填“”或“”）； （2）将单刀双掷开关 S2置于 a，调节滑动变阻器滑片，测得多组电流、电压值，描绘出相应的图像如图丙所示；将单刀双掷开关 S2置于 b，保持滑动变阻器滑片位置不变，反复调节电阻箱的阻值，使电压表的示数与单刀双掷开关 S2置于 a 时相同，此时电阻箱的阻值如图丁所示，则毫安表mA的内阻 Ω；待测电阻的测量值 Ω。（以上两结果均保留 2 位有效数字） 【答案】 19 9.0 【详解】（1）[1]由图甲可知滑动变阻器采用分压接法，为了调节方便，滑动变阻器应选择总电阻较小的。 （2）[2]将单刀双掷开关S2置于b，保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表的示数与单刀双掷开关S2置于a时相同，则毫安表的内阻与电阻箱的阻值相等，有 [3]根据欧姆定律可知，毫安表的内阻与待测定值电阻的电阻之和为 则待测电阻的测量值为 【典例3】某同学欲测量量程为300μA的微安表头G的内阻。可供选择的实验器材有： A．微安表头G（量程300μA，内阻约为几百欧姆） B．滑动变阻器R1（0~10kΩ） C．滑动变阻器R2（0~50kΩ） D．电阻箱（0~9999.9Ω） E.电源E（电动势约为9V） F.开关、导线若干 该同学先采用如图所示的电路测量G的内阻，实验步骤如下： ①按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置； ②断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； ③闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200μA，记下此时电阻箱的阻值。 回答下列问题： (1)实验中滑动变阻器应选用 （填“R1”或“R2”）。 (2)若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg= 。 【答案】(1)R2 (2)R 【详解】（1）表头的满偏电流为300μA，对应的电路中最小电阻为，所以滑动变阻器应选择阻值较大的R2. （2）闭合开关S2时认为电路中总电流不变，流过微安表电流为满偏电流的，则流过电阻箱的电流为满偏电流的，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则Rg=R。 【变式3-1】如图所示为使用半值法测量电流表内阻的实验电路图，其中G为待测电流表，它的内阻大约是几十欧，量程为。电源E两端电压约，为滑动变阻器，为可读出电阻数值的电阻箱，阻值范围为。首先断开开关，只闭合开关，调节，使得电流表G满偏（表针指到）。保持滑片P的位置不动，闭合开关，调节，使得电流表G半偏（表针指到），读出电阻箱的电阻值R为60Ω则 （1）电流表G的内阻为 ； （2）滑动变阻器的最大阻值至少为 ； （3）测量值R比电流表内阻的真实值 。（填偏大或偏小） 【答案】 60Ω 300Ω 偏小 【详解】（1）[1]由半偏法原理可知，由于滑动变阻器阻值较大，当闭合开关S2后，可认为干路电流不变，故调节R2，使得电流表G半偏，此时两支路的电流相等，电流表G的内阻等于电阻箱R2的示数，即60Ω。 （2）[2]只闭合开关，电流表G满偏时，即 滑动变阻器的最大阻值至少为 （3）[3]因为当闭合开关时，与电流表并联，整个电路的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，通过的电流变大，干路电流大于，当通过电流表电流半偏时，通过电阻箱的电流大于15mA，由并联规律可知，此时电阻箱阻值R小于电流表内阻，即测量值偏小。 【变式3-2】某同学欲将量程为300的微安表头G改装成量程为0.3A的电流表。可供选择的实验器材有： A．微安表头G（量程300，内阻约为几百欧姆） B．滑动变阻器（0 ～10） C．滑动变阻器（0～50） D．电阻箱（0～9999.9） E．电源（电动势约为1.5V） F．电源（电动势约为9V） G．开关、导线若干 该同学先采用如图甲的电路测量G的内阻，实验步骤如下： ①按图甲连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置； ②断开，闭合，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； ③闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200，记下此时电阻箱的阻值。 回答下列问题： （1）实验中电源应选用 （填“”或“”），滑动变阻器应选用 （填“”或“”）。 （2）若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg与R的关系式为Rg= 。 （3）实验测得G的内阻Rg＝500Ω，为将G改装成量程为0.3 A的电流表，应选用阻值为 Ω的电阻与G并联。（保留一位小数） （4）接着该同学利用改装后的电流表A，按图乙电路测量未知电阻Rx的阻值。某次测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250处，则Rx＝ Ω。（保留一位小数） 【答案】 E2 R2 0.5 4.3 【详解】(1)[1][2]电流表G的内阻约为几百欧姆，为提高测量精度，滑动变阻器的阻值应大些，故选R2；为减小实验误差，电源电动势应尽可能大些，电源最好选用E2。 (2)[3]步骤③中闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200μA，此时电阻箱的电流为100μA，则此时电阻箱的阻值应为电流计G阻值的2倍，即 (3)[4]实验测得G的内阻Rg=500Ω，为将G改装成量程为0．3A的电流表，应选用阻值为的电阻与G并联。 (4)[5]改装后的电流表的内阻为 表头G的指针指在原电流刻度的250μA处，此处对应的实际电流为 电压表V的示数为1.20V，则 实验2：描绘小灯泡的伏安特性曲线 一、基本实验要求 1．实验原理 (1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象； (2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系． 2．实验器材 小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔． 3．实验步骤 (1)画出电路图(如图甲所示)． (2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路． (3)测量与记录 移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中． (4)数据处理 ①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系． ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点． ③将描出的点用平滑的曲线连接起来，得到小电珠的伏安特性曲线． 4．实验器材选取 (1)原则：①安全；②精确；③操作方便． (2)具体要求 ①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A. ②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上． ⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器． 二、数据处理及规律方法 1．注意事项 （1）电路的连接方式： ①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大． ②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化． (2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝． (3)I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差． 4．误差分析 (1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值． (2)测量时读数带来误差． (3)在坐标纸上描点、作图带来误差． 经典好题 【典例4】某学习小组在描绘规格为“3V  0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线时，实验室备有下列器材： A．电流表：量程0～50mA，内阻约为； B．电流表：量程0～300mA，内阻约为； C．电压表：量程0～3V，内阻约为； D．电压表：量程0～15V，内阻约为； E.滑动变阻器：阻值范围，允许通过的最大电流为1A； F.滑动变阻器：阻值范围，允许通过的最大电流为100mA； G.直流电源：电动势为4V，内阻不计； H.开关及导线若干。 （1）为了提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（选填器材前的序号） （2）实验要求小灯泡L两端的电压从零开始调节，请在如图1所示的虚线框内，画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。( ) （3）通过正确的实验测量，作出小灯泡L的图像如图2所示。若将该小灯泡直接接到电动势、内阻的直流电源两端，则该小灯泡实际消耗的电功率 W。（保留两位有效数字） 【答案】 B C E 见解析 0.080 【详解】（1）[1][2][3]小灯泡L的额定电流 因此电流表应选0～300mA量程的，故选B；直流电源电动势为4V，小灯泡L的额定电压为3V，因此电压表应选0～3V量程的，故选C；为保证电路安全且方便操作，滑动变阻器应选，故选E。 （2）[4]为使小灯泡L两端的电压从零开始调节，并减小实验误差，采取分压电路，因为灯泡电阻很小，采用外接法，电路图如下 （3）[5]将该小灯泡直接接到电动势、内阻的直流电源两端时，由 可得 在图2所示坐标系中作出相应的图线，如图所示，两条图线的交点即为小灯泡L两端的实际电压和实际电流，由图可知，，因此，该小灯泡实际消耗的电功率 【变式4-1】描绘一个标有“3V，0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下器材供选用： A．电压表量程，内阻约， B．电压表量程，内阻约 C．电流表量程，内阻约 D．电流表量程，内阻约为 E．滑动变阻器 F．滑动变阻器 I．蓄电池（电动势，内阻不计）电键一个 （1）电压表选择 （选填“”或“”），电流表选择 （选填“”或“”）滑动变阻器选择 （选填“”或“”）。 （2）要求能尽可能多的记录实验数据，误差尽可能小，请在虚线框中画出实验电路图，并标出所选用实验器材的符号。 （3）根据实验数据画得小灯泡的安特性曲线如下图，则小灯泡正常工作时的电阻为 。（保留三位有效数字） 【答案】 V1 A2 R1 10.5 【详解】（1）[1][2][3]灯泡额定电压为3V，则电压表选择量程为3V的V1；灯泡的额定电流 则电流表选择量程0.3A的 A2；为方便实验操作，滑动变阻器选择阻值较小的R1组成分压电路； （2）[4]灯泡正常工作时的电阻 电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路如图 （3）[5] 由灯泡的伏安特性曲线可知，当电压U=3V时，电流I=0.285A，则小灯泡正常工作时的电阻 【变式4-2】某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的关系”，实验器材如下： 小灯泡（额定电压为，额定功率为） 电池组（电动势约为，内阻忽略不计）； 电流表（量程，内阻约为）； 电流表（量程，内阻为）； 电阻箱（阻值）； 滑动变阻器（阻值）； 开关一只，导线若干。 主要实验步骤如下： （1）将电流表与电阻箱 （选填“串联”或“并联”）改装为量程的电压表，此时电阻箱接入电阻的阻值为 ； （2）在虚线框内补全实验电路图( )。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到 （选填“端”或者“端”）；    （3）测得的表的多组数据，作出小灯泡的图线如图所示。若将该小灯泡直接接到一个电动势为、内阻为的旧电池组两端，小灯泡两端的电压 （选填“会”或“不会”）超过额定电压。    【答案】 串联 470    端 不会 【详解】（1）[1][2]串联分压电阻可以改装成电压表，所以将电流表与电阻箱串联改装为量程的电压表，此时电阻箱接入电阻的阻值为 （2）[3][4]改装后电压表内阻已知，电流表采用外接法。电路图如图所示    开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于a端使待测支路电压为零。 （3）[5]旧电池阻与小灯泡组成闭合电路，路端电压U=E'-Ir'，路端电压U=500I2，则有500I2=3-1.5I1 图像如图所示    图象交点应该在坐标轴描点最后一点的上方，此时电流I2=4.8mA，灯泡两端电压U′=500I2<2.5V 因此小灯泡两端的电压不会超过额定电压。 课后巩固·能力自测 1．某同学要测量一均匀材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下： （1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为 mm； （2）用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径 mm； （3）用多用电表的电阻“”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，发现偏角过大，因此应选择 （填“”或“”）倍率的电阻挡，更换倍率后，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值为 。 （4）若金属丝的有效长度用表示，横截面的直径用d表示，两端的电压用U表示，通过的电流用I表示，则该金属丝的电阻率 （用、d、U、I、来表示）。 【答案】 /4.224/4.226 【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则可知20分度的卡尺精确度为，则读数为 （2）[2]根据螺旋测微器读数规则，可知读数为固定刻度与可动刻度之和，所以其直径 （3）[3]使用多用电表的电阻“”挡，发现偏角过大，说明读数过小，需要重新选择“”倍率的电阻挡。 [4]更换倍率后，读数为 （4）[5]根据电阻定律和欧姆定律可得， 又因为金属丝的横截面积，方程联立解得 2．有一额定电压是3 V，额定电流为0.5 A的小灯泡，为测其正常工作时的电阻，可提供的器材有： A．电流表（量程3 A，内阻0.01 Ω） B．电流表（量程0.6 A，内阻0.2 Ω） C．电压表（量程3 V，内阻10 kΩ） D．电压表（量程15 V，内阻50 kΩ） E．电键及导线若干 F．滑动变阻器（阻值0～10 Ω） G．电源（电动势9 V，内阻1 Ω） （1）选用的电流表是 ，选用的电压表是 。 （2）在方框中画出用伏安法测小灯泡正常工作时电阻的电路图 。 【答案】 B C 见解析 【详解】（1）[1][2]由灯泡的额定值可知，灯泡的额定电流为0.5A，电流表的量程应略大于0.5A，故电流表选B；灯泡的额定电压为3V，故若选15V量程的电压表，则测量误差过大，故选择C； （2）[3] 小灯泡额定电压是3Ⅴ，额定电流0.5A，所以灯泡的电阻是6Ω，假设用限流接法，灯泡的最小电流 假设用限流接法，灯泡的最小电流大于额定电流，所以应采用分压接法。由于两电表内阻都已知，所以采用内接法外接法都可以，电路如图 或 3．某同学想将满偏电流为、内阻未知的电流表改装成电压表。 （1）利用如图所示的电路测量电流表G 的内阻：先闭合开关，调节滑动变阻器R的滑片，使电流表的指针满偏；再闭合开关，保持滑动变阻器R的滑片不动，调节变阻器，使电流表的指针半偏，读出此时的阻值为，则电流表内阻的测量值为 。 （2）将电流表G改装成量程为的电压表，需 （填“串联”或“并联”）一个阻值为 的电阻。 【答案】 200 串联 9800 【详解】（1）[1]忽略闭合后电路中总电阻的变化，可以认为总电流不变，则闭合开关后，通过的电流为 由欧姆定律可得，电流表内阻的测量值为 （2）[2][3]若要将该电流表G改装成量程为的电压表，需要串联一个定值电阻分压，则串联分压电阻为 4．小王同学用如图1所示的装置，不仅测出了电阻的阻值，还测出了电流表的内阻，可供选择的器材如下： A．电流表（量程，内阻约） B．电压表（量程，内阻） C．待测电阻（阻值约为） D．电阻箱（最大阻值为） E．定值电阻（阻值为） F．滑动变阻器（最大阻值、额定电流） G．电源（电动势为，内阻较小） H．开关、导线若干（其中、两点间的导线为，和滑动变阻器左侧间的导线为）    实验步骤如下， （1）将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合开关，电压表和电流表的示数均不为0，可能的原因是 。 A．导线a断路    B．导线b断路 （2）故障排除后，向右移动滑动变阻器的滑片，使得电压表和电流表都有较大偏转，记下此时电压表和电流表的读数。 （3）闭合开关，调节电阻箱的阻值，使得开关闭合前后，电流表的示数相同，此时点电势和点电势的关系为 （选填“>”“=”或“<”）。 （4）读出电流表的示数为，电阻箱的示数为，电压表的示数如图2所示，则电压为 ，待测电阻为 ，电流表的内阻为 。（结果均保留两位小数） 【答案】 B = 2.20 14.67 0.55 【详解】（1）[1]导线断路后，滑动变阻器接成了限流式，滑动变阻器滑到最左端，闭合开关，电压表和电流表的示数不为0。 故选B。 （3）[2]闭合开关前后，电流表的示数不变，则为电桥平衡，此时点电势和点电势的关系为 （4）[3]电压表的分度值为，图中电压表的示数为 [4]由于电桥平衡，故加在上的准确电压即为，根据欧姆定律可得 [5]因为，则有，解得 5．某物理兴趣小组用图示的电路描绘一个标有“3V、1.5W”字样的小电珠的图线，有下列器材可供选用： A．电压表（量程为0~3V，内阻为3k）； B．电压表（量程为0~15V，内阻为15k）； C．电流表（量程为0~0.3A，内阻约为1）； D．电流表（量程为0～0.6A，内阻约为0.4）； E．滑动变阻器（最大阻值为5，额定电流为10A）； F．滑动变阻器（最大阻值为500，额定电流为0.2A）。 （1）为使实验结果尽可能精确，电压表应选用 ，电流表应选用 。（用器材前的字母表示） （2）为方便调节，滑动变阻器应选用 。（用器材前的字母表示） 【答案】 A D E 【详解】（1）[1][2]因小电珠的额定电压为3V。为保证安全，选用的电压表量程应不小于3V，但不能大太多，量程太大，示数不准确，故只能选用量程为0~3V的电压表，即选A。电珠的额定电流为 故应选择量程为0~0.6A的电流表，即选D。 （2）[3]由题意可知，为方便调节，分压接法中的滑动变阻器应选总阻值小的，故选E。 6．某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡L“”标称值为“5V；2.5W”，实验室中除导线和开关外，还有以下器材可供选择： 电压表V1（量程为3V，内阻为3kΩ） 电流表A1（量程为0.6A，内阻约为1.0Ω） 电流表A2（量程为3A，内阻约为0.1Ω） 滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为2A） 滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流为0.5A） 定值电阻R3（阻值为10Ω） 定值电阻R4（阻值为3kΩ） 电源E（E=6V，内阻不计） （1）实验中滑动变阻器应选用 ，电流表应选用 ，定值电阻应选用 。（均填器材的符号） （2）在图1中的虚线框内将电路图补充完整 。（图中标出选用的器材的符号） （3）实验中得到的该灯泡的伏安特性曲线如图2所示，如果将小灯泡与另一个电动势为4V，内阻为8Ω的电源直接相连，则小灯泡的实际功率为 W。（保留两位有效数字） 【答案】 R1 A1 R4 0.44/0.45/0.46/0.47/0.48/0.49/0.50/0.51/0.52/0.53/0.54 【详解】（1）[1][2][3]为方便实验操作，滑动变阻器应选择R1；灯泡额定电流为 电流表A2量程量程太大，所以选电流表A1；因为灯泡的额定电压为5V，电压表的量程为3V，所以应扩大其量程，可以把定值电阻R4与电压表V1串联； （2）[4]实验要求灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应选择分压接法，灯泡的阻值为 由于电压表内阻远大于灯泡内阻，为减小实验误差，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示 （3）[5]在灯泡I-U坐标系内作出电源的I-U图线如图所示 由图示图线可知U=1.75V，I=0.28A 灯泡实际功率为P=UI=1.75×0.28=0.49W    第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$