3 实验:导体电阻率的测量
第1课时 测量工具的使用及实验电路的基础设计
例1 17.5 50.80 42.20
[解析] 甲图读数:主尺读数是17 mm,游标尺读数是5×0.1 mm=0.5 mm,最后结果是17 mm+0.5 mm=17.5 mm.
乙图读数:主尺读数是50 mm,游标尺读数是16×0.05 mm=0.80 mm,最后结果是50 mm+0.80 mm=50.80 mm.
丙图读数:主尺读数是42 mm,游标尺读数是10×0.02 mm=0.20 mm,最后结果是42 mm+0.20 mm=42.20 mm.
例2 3.205(3.203~3.207均可)
[解析] 固定刻度上的半毫米刻度线未露出,故固定刻度上的读数为3.0 mm,可动刻度上的每一格对应0.01 mm,故可动刻度上的读数为20.5×0.01 mm=0.205 mm,综上可得金属丝的直径d=3.205 mm.
变式1 0.010(0.009~0.011均可) 6.870(6.869~6.871均可) 6.860(第二空中数据减第一空中数据的差值均可)
例3 甲
[解析] 因为待测电阻约为5 Ω,而Rx<=10 Ω,故待测电阻为小阻值,为了减小电流表分压产生的误差,应该采用电流表的外接法,即选用甲图.
例4 (1)10 V≤UL≤20 V (2)0≤UL≤20 V
[解析] (1)开关S断开,滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最下端时,电阻RL与整个滑动变阻器串联,根据串联分压规律可知,电阻RL两端电压为U0=10 V;滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最上端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,相当于电压U0加在电阻RL两端,其两端电压为20 V,所以电阻RL两端的电压UL变化范围是10 V≤UL≤20 V.
(2)开关S闭合,滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最下端时,电阻RL被短路,其两端电压为零;滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最上端时,电阻RL与滑动变阻器并联,其两端电压为20 V,所以电阻RL两端的电压UL的变化范围是0≤UL≤20 V.
素养提升
示例 (1)ADEGH (2)乙 如图所示
[解析] (1)由于电源的电压为3 V,所以电压表应选A;被测电阻约为5 Ω,电路中的最大电流约为I= A=0.6 A,电流表应选D;根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知,滑动变阻器应选E;还要选用电池组和开关、导线,故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.
(2)由于,应采用电流表外接法,应选题图乙所示电路,实物连接如图所示.
变式2 (1)R2 A2 (2)如图所示
[解析] (1)因为滑动变阻器采用分压式接法,所以选择电阻值比较小的滑动变阻器R2;灯泡的额定电流为0.3 A即300 mA,电流表A1的量程偏小,则选择电流表A2.
(2)由电路图可得实物图连线如图所示
随堂巩固
1.A 11.25
[解析] 由游标卡尺的结构原理可知,测内径应选游标卡尺的内测量爪,即图中部件A;游标卡尺的主尺读数为11 mm,游标尺的读数为5×0.05 mm=0.25 mm,故钢笔帽的内径为11.25 mm.
2.3.700
[解析] 根据螺旋测微器规则,固定刻度为3.5 mm,可动刻度为20.0×0.01 mm,得陶瓷管直径D为D=3.5 mm+20.0×0.01 mm=3.700 mm.
3.B [解析] 由题意可得,电流表示数变化相对显著,要选择电流表测量准确的电路,即S应接在b点,此时Rx的测量值偏大,而S接在a点时,Rx的测量值偏小,选项A、C、D错误,B正确.
4.A [解析] 由题意知,滑片P滑至R2的中点时,滑动变阻器下半部分阻值为100 Ω,下半部分与R1并联的阻值为R并=50 Ω,则a、b两端的电压为Uab=U=×90 V=30 V,故A正确.3 实验:导体电阻率的测量
第1课时 测量工具的使用及实验电路的基础设计
1.(1)0.265(0.263~0.265均可) (2)0.670 (3)2.30 12.0 10.230
[解析] (1)螺旋测微器的固定刻度为0.0 mm,可动刻度为26.5×0.01 mm=0.265 mm,所以最终读数为0.0 mm+0.265 mm=0.265 mm.
(2)游标卡尺的主尺读数为6 mm,游标尺上第14个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为14×0.05 mm=0.70 mm,所以最终读数为6 mm+0.70 mm=6.70 mm=0.670 cm.
(3)电流表量程为0~3 A,示数为2.30 A.电压表量程为0~15 A,示数为12.0 V.游标卡尺的读数为L=102 mm+6×0.05 mm=102.30 mm=10.230 cm.
2.(1)1.90 (2)9.5 (3)0.85 (4)0.17
3.6.125(6.123~6.125均可) 4.120 1.095
4.D [解析] 先判断采用的测量方法哪个较为合理,由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大,说明测量的是阻值较小的电阻,电流表分压较大,所以采用图甲进行测量比较准确.图甲中测量值为R测==750 Ω,较真实值偏小,故选项D正确.
5.B [解析] 题图甲的接法叫作电流表外接法,题图乙的接法叫作电流表内接法,A正确;题图甲中由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R=可知,R测R真,R越大,则电流表的分压越小,误差越小,因此这种接法适用于测大电阻,B错误,C、D正确.
6.(1)0~3 V 0~0.2 mA (2)如图所示 (3)左
[解析] (1)电源电压约为4 V,则电压表应选0~3 V的电压表;根据I= A=0.2 mA,可得电流表应选择0~0.2 mA的电流表.
(2)电流表比电压表的示数变化更为明显,说明电压表分流作用明显,因此电流表必须准确测量流过待测电阻的电流,故电压表的接线柱接到a,即电流表内接,为测量准确,滑动变阻器采用分压式接法,实物图如图所示.
(3)为了保护电路元件,开关闭合后应先使分压部分的电压为零,则闭合开关前,滑片应置于最左端.
7.(1)甲 (2)如图实线所示
[解析] (1)小灯泡额定电流I= A=0.5 A,小灯泡正常发光时的电阻RL= Ω=12 Ω.因RL=12 Ω< Ω=30 Ω≈94.9 Ω,应采用电流表外接法,结合图丙曲线可知该同学选择的电路图是图甲.
(2)若选用图乙进行实验,当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.5 A,而电压表示数要大于6 V,故得到的关系曲线应如图实线所示.
8.(1)A1 (2)如图所示 (3)A
[解析] (1)由电源电压和待测电阻阻值可以估测电路中的最大电流约为0.3 A,因此电流表应该选0~0.6 A量程的电流表A1.
(2)要求尽可能测量多组数据,如果选择滑动变阻器的限流式连接方式,待测镍铬合金丝上所加电压变化范围约为2~3 V,如果选择滑动变阻器的分压式连接方式,合金丝上的电压变化范围约为0~3 V,范围更大,同时滑动变阻器阻值小于合金丝电阻,所以滑动变阻器选择分压式连接方式更符合要求.
(3)从安全性原则考虑,开关闭合前滑片应置于A端.
9.(1)A2 V1 (2)如图所示
[解析] (1)因电源电压为4 V,则电压表选择V1;电路中可能出现的最大电流为I= A=13.6 mA,则电流表选择A2.
(2)为测得多组数据,则滑动变阻器选择分压电路;因,可知应该采用电流表外接;电路如图甲所示,实物图如图乙所示.3 实验:导体电阻率的测量
第1课时 测量工具的使用及实验电路的基础设计
学习任务一 测量工具之一:游标卡尺
1.游标卡尺的原理:游标卡尺是利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的.常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种,但是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.
刻度格数 (分度) 刻度总 长度 1 mm与每 小格的差值 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
2.读数方法:
若用l1表示从主尺上读出的整毫米数,n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(l1+n×精确度)mm.游标卡尺不估读.
例1 如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的游标尺分别为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.
学习任务二 测量工具之二:螺旋测微器
1.螺旋测微器的原理
螺旋测微器的固定刻度的螺距是0.5 mm,圆周上的可动刻度有50个等分刻度,旋钮每旋转一周,测微螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退0.5 mm.因此可动刻度每转过1格,测微螺杆便沿着轴线方向前进或后退0.01 mm.显然,用螺旋测微器测量可准确到0.01 mm.
2.螺旋测微器的操作与读数
使用螺旋测微器时,将被测物体放在测砧和测微螺杆之间,先调节旋钮,在测微螺杆快碰到被测物体时,改用微调旋钮,这样不至于在测微螺杆和被测物体之间产生过大的压力,既可以保护仪器,又能保证测量结果的准确性.当听到“喀喀”的声音时停止,并用锁紧装置止动,然后读数.
螺旋测微器的读数可用下面的公式表示:
螺旋测微器的读数=固定刻度的读数+可动刻度上的格数×精确度.
螺旋测微器读数到0.001 mm,千分之一毫米位上为估读数字,读数要保证有效数字的位数.因此螺旋测微器也叫千分尺.
例2 某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如图所示,则该金属丝的直径d= mm.
[反思感悟]
变式1 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示,测量金属板厚度时的示数如图乙所示.图甲所示读数为 mm,图乙所示读数为 mm,所测金属板的厚度为 mm.
学习任务三 测量部分——伏安法测电阻
[科学思维] (1)电流表两种接法的比较
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== 适用条件 RA Rx RV Rx
用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻
(2)电流表内接法和外接法的选择
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.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.
②临界值计算法:Rx<时,用电流表外接法,Rx>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,如果电压表的示数变化明显,而电流表的示数变化不明显,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有明显变化,而电压表的示数变化不明显,则可采用电流表内接法.
例3 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.用电压表(内阻约为3 kΩ)和电流表(内阻约为0.1 Ω)测量一个电阻的阻值(约为5 Ω).要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图 (选填“甲”或“乙”).
学习任务四 控制部分——滑动变阻器的两种接法
[科学思维] (1)滑动变阻器两种接法的对比
限流接法 分压接法 对比说明
电路图 串、并联关 系不同
负载R上 电压调节 范围 ≤ U≤E 0≤U≤E 分压电路调 节范围大
负载R上 电流调节 范围 ≤ I≤ 0≤I≤ 分压电路调 节范围大
闭合S前 滑片位置 b端 a端 都是为保护 电路元件
(2)分压和限流电路的选择原则
①在滑动变阻器限流式接法能满足要求的情况下,为减小电路损耗,优先选择限流式接法.
②若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即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)的最大测量值,或超过待测电阻的额定电流(或电压),此时必须选用分压式接法.
③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范围不够大,此时应用分压式接法.
例4 在如图所示的电路中,滑动变阻器的最大阻值为R0=10 Ω,定值电阻RL=10 Ω,电路两端所加的电压U0=20 V保持不变.
(1)开关S断开,滑动变阻器的滑片移动时,求电阻RL两端的电压UL变化范围;
(2)开关S闭合,滑动变阻器的滑片移动时,求电阻RL两端的电压UL变化范围.
电路设计原则、实验器材的选取和实物图的连接
1.电路设计原则:正确地选择仪器和设计电路应掌握和遵循一些基本原则,即“安全性”“方便性”“精确性”原则,兼顾“误差小”“仪器少”“耗电少”等各方面因素综合考虑,灵活运用.
2.电学实验仪器的选择
(1)根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理选择量程,务必使指针较大角度偏转(一般要大于满偏的),以减少测读误差.
(2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器,注意流过滑动变阻器的电流不超过
它的额定值,对大阻值的变阻器,如果是滑片稍有移动,便使电流、电压有很大变化的,不宜采用.
3.实物图的连接
(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将要并联的元件并联到电路中去.
(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉.
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出.
(4)滑动变阻器的接法:限流法,导线分别连接到上、下接线柱上(两个接线柱);分压法,导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下三个接线柱).
示例 [2024·辽宁大连八中月考] 某实验小组欲测量某一金属丝的电阻R(阻值约为5 Ω)实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程为0~3 V,内阻约为15 kΩ);
B.电压表V2(量程为0~15 V,内阻约为75 kΩ);
C.电流表A1(量程为0~3 A,内阻约为0.2 Ω);
D.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻约为1 Ω);
E.滑动变阻器R1(0~10 Ω,0.6 A);
F.滑动变阻器R2(0~2000 Ω,0.1 A);
G.干电池E(电压为3 V);
H.开关S,导线若干.
(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有 (填器材前面的序号).
(2)为减小实验误差,应选用图中 (选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把图丙中的实物用线连接起来.
变式2 [2024·陕西长安一中月考] 某同学想通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律,可供选择的实验仪器如下:
小灯泡L,“3.8 V,0.3 A”
电压表V,量程为0~5 V,内阻为5 kΩ
电流表A1,量程为0~100 mA,内阻为4 Ω
电流表A2,量程为0~500 mA,内阻为0.4 Ω
滑动变阻器R1,最大阻值为100 Ω,额定电流为0.5 A
滑动变阻器R2,最大阻值为10 Ω,额定电流为2.0 A
直流电源两端电压约为6 V,内阻约为0.5 Ω
(1)在上述器材中,滑动变阻器应选 ,电流表应选 ;
(2)根据电路图补全实物图连线.
1.(游标卡尺)图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 (选填“A”“B”或“C”)进行测量,示数如图乙所示,则该钢笔帽的内径为 mm.
2.(螺旋测微器)用螺旋测微器测量镀膜后的陶瓷管直径D,示数如图所示,则D= mm.
3.(测量电路的选择)如图所示为测量未知电阻Rx阻值的部分电路,当开关S接a点时,电压表示数为9 V,电流表示数为0.30 A;当开关S接b点时,电压表示数为10 V,电流表示数为0.25 A,则 ( )
A.电压表示数变化相对显著
B.开关S接在b点时,Rx的测量值更准确
C.开关S接在b点时,Rx的测量值小于Rx的真实值
D.开关S接在a点时,Rx的测量值大于Rx的真实值
4.(控制电路的选择)[2024·重庆八中月考] 如图所示电路中,U=90 V,滑动变阻器R2的最大值为200 Ω,R1=100 Ω.当滑片P滑至R2的中点时,a、b两端的电压为 ( )
A.30 V B.45 V C.60 V D.75 V3 实验:导体电阻率的测量
第1课时 测量工具的使用及实验电路的基础设计建议用时:40分钟
1.某实验小组练习使用各种仪器,进行了如下测量:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图甲所示,读数为 mm.
(2)用20分度的游标卡尺测量摆球的直径,示数如图乙所示,读数为 cm.
(3) 用电流表、电压表测接入电路的导体中的电流和电压,并用游标卡尺测量导体接入电路的长度,电流表(量程为0~3 A)、电压表(量程为0~15 V)及导体长度示数分别如图丙、丁、戊所示,则电流表的示数为I= A,电压表的示数为U= V,游标卡尺的读数为 cm.
2.电压表量程一般有两种:0~3 V和0~15 V;电流表量程一般有两种:0~0.6 A和0~3 A.如图甲、乙所示:
(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.
3.读出图甲、乙的中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数,螺旋测微器的示数为 mm,游标卡尺A的示数为 cm,游标卡尺B的示数为 cm.
4.[2024·福建三明一中月考] 分别用如图所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值,图甲中两表的示数分别为3 V、4 mA,图乙中两表的示数分别为4 V、3.9 mA,则待测电阻Rx的真实值 ( )
A.略小于1 kΩ
B.略小于750 Ω
C.略大于1 kΩ
D.略大于750 Ω
5.在图中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法不正确的是 ( )
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲图中R测>R真,乙图中R测C.甲图中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R RV,故此法测小电阻好
D.乙图中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R RA,故此法测大电阻好
6.[2024·河北衡水期末] 某同学用伏安法准确测量约为20 kΩ的电阻丝阻值,实验室提供的器材有:0~0.2 mA和0~3 mA双量程的电流表,0~3 V和0~15 V的双量程电压表,电压约为4 V的电源,滑动变阻器的最大阻值为50 Ω.
(1)为使读数尽可能精确,电压表应选 量程,电流表应选择 量程.
(2)由于提前不知道电表的内阻,因此采用如图甲所示的电路进行试触,当电压表的接线柱从a点切换到b点时,发现电流表比电压表的示数变化更为明显,根据上述现象,将图乙的实物图连接完整.
(3)在所连接的实物图中,开关闭合之前,应将滑动变阻器滑片放在最 端.
7.[2023·全国甲卷] 某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω,实验中有图甲和乙两个电路图供选择.
(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图丙所示,该同学选择的电路图是图 (填“甲”或“乙”).
(2)若选择另一个电路图进行实验,在图丙上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图.
8.[2024·广东中山一中月考] 实验室为同学们测定金属丝的电阻准备了如下器材:
电源:电压为3 V;
电流表A1:量程为0~0.6 A,内阻约为0.3 Ω;
电流表A2:量程为0~3 A,内阻约为0.1 Ω;
电压表V:量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ;
滑动变阻器:最大阻值为5 Ω;
待测镍铬合金丝:电阻约为10 Ω;
一个开关,导线若干.
(1)为了尽可能准确地进行测量,电流表应该选择 .
(2)要求尽可能测量多组数据,请按照要求完成实物图的连接.
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该置于 (填“A”或“B”)端.
9.某同学想用伏安法测量电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R(电阻约220 Ω);
电流表A1(量程为0~5 mA,内阻约50 Ω);
电流表A2(量程为0~15 mA,内阻约30 Ω);
电压表V1(量程为0~3 V,内阻约10 kΩ);
电压表V2(量程为0~15 V,内阻约25 kΩ);
直流电源E(电压为4 V);
滑动变阻器R1(阻值范围为0~15Ω,允许通过的最大电流为2.0 A);
开关S;导线若干.
(1)为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,电流表选用 ,电压表选用 .
(2)请在框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号,并用实线代替导线在图中连接实物图.(共61张PPT)
3 实验：导体电阻率的测量
第1课时 测量工具的使用及实验电路的基础设计
学习任务一 测量工具之一：游标卡尺
学习任务二 测量工具之二：螺旋测微器
学习任务三 测量部分——伏安法测电阻
学习任务四 控制部分——滑动变阻器的两种接法
素养提升
随堂巩固
练习册
◆
备用习题
学习任务一 测量工具之一：游标卡尺
1.游标卡尺的原理：游标卡尺是利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的.常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种,但是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.
刻度格数(分度) 刻度总长度 与每小格的差值 精确度(可精确到)
10
20
50
2.读数方法：
若用表示从主尺上读出的整毫米数,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 精确度.游标卡尺不估读.
例1 如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的游标尺分别为长10等分、
长20等分、长50等分,它们的读数依次为_____、______、______.
17.5
50.80
42.20
[解析] 甲图读数：主尺读数是,游标尺读数是,最后结果是.
乙图读数：主尺读数是,游标尺读数是,最后结果是.
丙图读数：主尺读数是,游标尺读数是,最后结果是.
学习任务二 测量工具之二：螺旋测微器
1.螺旋测微器的原理
螺旋测微器的固定刻度的螺距是,圆周上的可动刻度有50个等分刻度,旋钮每旋转一周,测微螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退.因此可动刻度每转过1格,测微螺杆便沿着轴线方向前进或后退.显然,用螺旋测微器测量可准确到.
2.螺旋测微器的操作与读数
使用螺旋测微器时,将被测物体放在测砧和测微螺杆之
间,先调节旋钮,在测微螺杆快碰到被测物体时,改用微
调旋钮,这样不至于在测微螺杆和被测物体之间产生过
大的压力,既可以保护仪器,又能保证测量结果的准确性.
当听到“喀喀”的声音时停止,并用锁紧装置止动，然后读数.
螺旋测微器的读数可用下面的公式表示：
螺旋测微器的读数固定刻度的读数可动刻度上的格数×精确度.
螺旋测微器读数到,千分之一毫米位上为估读数字,读数要保证有效数字的位数.因此螺旋测微器也叫千分尺.
例2 某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如图所示,则该金属丝的直径________________________.
均可
[解析] 固定刻度上的半毫米刻度线未露出,故固定刻度上的读数为,可动刻度上的每一格对应,故可动刻度上的读数为,综上可得金属丝的直径.
变式1 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示.图甲所示读数为________________________，图乙所示读数为________________________，所测金属板的厚度为
____________________________________________.
均可
均可
(第二空中数据减第一空中数据的差值均可)
学习任务三 测量部分——伏安法测电阻
［科学思维］(1)电流表两种接法的比较
内接法 外接法
电路图 _____________________________________________________________ ________________________________________________________________
误差原因 电流表分压 电压表分流
电阻测量值 测量值大于真实值
测量值小于真实值
适用条件
用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻
(2)电流表内接法和外接法的选择
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，若较小，宜采用电流表外接法，若较大，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：时，用电流表外接法，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先后与、处接触一下，如果电压表的示数变化明显，而电流表的示数变化不明显，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有明显变化，而电压表的示数变化不明显，则可采用电流表内接法.
例3 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.用电压表(内阻约为)和电流表(内阻约为)测量一个电阻的阻值(约为).要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图____(选填“甲”或“乙”).
甲
[解析] 因为待测电阻约为 ,而,故待测电阻为小阻值,为了减小电流表分压产生的误差,应该采用电流表的外接法,即选用甲图.
学习任务四 控制部分——滑动变阻器的两种接法
［科学思维］(1)滑动变阻器两种接法的对比
限流接法 分压接法 对比说明
电路图 ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 串、并联关系不同
负载上电压调节范围 分压电路调节范围大
负载上电流调节范围 分压电路调节范围大
闭合前滑片位置 端 端 都是为保护电路元件
(2)分压和限流电路的选择原则
①在滑动变阻器限流式接法能满足要求的情况下，为减小电路损耗，优先选择限流式接法.
②若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即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)的最大测量值,或超过待测电阻的额定电流(或电压),此时必须选用分压式接法.
③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范围不够大,此时应用分压式接法.
例4 在如图所示的电路中，滑动变阻器的最大阻值为 ，定值电阻 ，电路两端所加的电压保持不变.
(1) 开关断开，滑动变阻器的滑片移动时，求电阻两端的电压变化范围；
[答案]
[解析] 开关断开，滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最下端时，电阻
与整个滑动变阻器串联，根据串联分压规律可知，电阻两端电压为；滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最上端时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，相当于电压加在电阻两端，其两端电压为，所以电阻两端的电压变化范围是.
(2) 开关闭合，滑动变阻器的滑片移动时，求电阻两端的电压变化范围.
[答案]
[解析] 开关闭合，滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最下端时，电阻被短路，其两端电压为零；滑动变阻器的滑片在滑动变阻器最上端时，电阻与滑动变阻器并联，其两端电压为，所以电阻两端的电压的变化范围是.
电路设计原则、实验器材的选取和实物图的连接
1.电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路应掌握和遵循一些基本原则，即“安全性”“方便性”“精确性”原则，兼顾“误差小”“仪器少”“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用.
2.电学实验仪器的选择
(1)根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针较大角度偏转(一般要大于满偏的)，以减少测读误差.
(2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过
它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑片稍有移动，便使电流、电压有很大变化的，不宜采用.
3.实物图的连接
(1)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来，再将要并联的元件并联到电路中去.
(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉.
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出.
(4)滑动变阻器的接法：限流法，导线分别连接到上、下接线柱上(两个接线柱)；分压法，导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下三个接线柱).
示例 [2024·辽宁大连八中月考] 某实验小组欲测量某一金属丝的电阻(阻值约为)
实验室备有下列实验器材：
A.电压表量程为，内阻约为；
B.电压表量程为，内阻约为；
C.电流表量程为，内阻约为；
D.电流表量程为，内阻约为；
E.滑动变阻器；
F.滑动变阻器；
G.干电池电压为；
H.开关，导线若干.
(1) 为减小实验误差，应选用的实验器材有________(填器材前面的序号).
[解析] 由于电源的电压为，所以电压表应选A；被测电阻约为 ，电路中的最大电流约为
，电流表应选D；根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知，滑动变阻器应选；还要选用电池组和开关、导线，故应选用的实验器材有A、D、、、.
(2) 为减小实验误差，应选用图中____(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图丙中的实物用线连接起来.
乙
[答案] 如图所示
[解析] 由于，应采用电流表外接法，应选题图乙所示电路，实物连接如图所示.
变式2 [2024·陕西长安一中月考] 某同学想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡，“，”
电压表，量程为，内阻为
电流表，量程为，内阻为
电流表，量程为，内阻为
滑动变阻器，最大阻值为 ，额定电流为
滑动变阻器，最大阻值为 ，额定电流为
直流电源两端电压约为，内阻约为
(1) 在上述器材中，滑动变阻器应选____，电流表应选____；
[解析] 因为滑动变阻器采用分压式接法，所以选择电阻值比较小的滑动变阻器；灯泡的额定电流为即，电流表的量程偏小，则选择电流表.
(2) 根据电路图补全实物图连线.
[答案] 如图所示
[解析] 由电路图可得实物图连线如图所示
1. 某同学在实验室利用电流表和电压表测导体电阻.在连接电路时,将电压表的一端a预留出来,可以选择接b或接c,电路如图所示.下列说法正确的是( )
A.当a连接b时,电流表的测量值小于通过待测电阻的电流
B.当a连接b时,电压表的测量值大于待测电阻两端的电压
C.当a连接c时,电流表的测量值小于通过待测电阻的电流
D.当a连接c时,电压表的测量值大于待测电阻两端的电压
D
[解析] 当a连接b时,电流表测量的是流过电阻和电压表的电流之和,所以电流表的测量值大于通过待测电阻的电流,故A错误;
当a连接b时,电压表测量的是电阻两端的电压,所以电压表的测量值等于待测电阻两端的电压,故B错误;
当a连接c时,电流表测量的是通过电阻的电流,所以电流表的测量值等于通过待测电阻的电流,故C错误;
当a连接c时,电压表测量的是电阻两端的电压和电流表两端的电压之和,所以电压表的测量值大于待测电阻两端的电压,故D正确.
2. 太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,在有光照射时,可以将光能转化为电能,在没有光照射且未储存电能时可视为一个电阻.该同学先将某太阳能电池用不透光的黑色器件盒封好(电阻约为1 kΩ),利用电压为3 V 的电源、量程为0~3 V的电压表(内阻约为3 kΩ)、量程为0~6 mA的电流表(内阻约为5 Ω)、滑动变阻器R(0~10 Ω)以及开关、导线等进行实验测此太阳能电池的电阻,则本实验应该采用的实验电路设计图为( )
C
[解析] 因=>=,则应该采用电流表内接电路;滑动变阻器接成分压电路,则电路图选择C.
3. 用伏安法测电阻可采用如图所示的甲、乙两种接法.已知所用电压表内阻为5000 Ω,电流表内阻为0.5 Ω.
(1)当测量100 Ω左右的电阻时,宜采用 (选填“甲”或“乙”)电路.
甲
[解析] = Ω=50 Ω3. 用伏安法测电阻可采用如图所示的甲、乙两种接法.已知所用电压表内阻为5000 Ω,电流表内阻为0.5 Ω.
(2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时,两电表的读数分别为10 V、0.5 A,则此电阻的测量值为 Ω,真实值为 Ω.(结果均保留一位小数)
20.0
[解析] 若采用乙电路,则有R测== Ω=20.0 Ω,
实际上,有+=I,解得Rx≈20.1 Ω.
20.1
4. (多选)滑动变阻器的原理如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.若将a、c两端连在电路中,则当滑片向右滑动时,
滑动变阻器接入电路中的阻值增大
B.若将a、d两端连在电路中,则当滑片向右滑动时,
滑动变阻器接入电路中的阻值减小
C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时,必须连入三个接线柱
D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时,必须连入三个接线柱
AD
[解析] 若将a、c两端连在电路中,则aP部分连入电路,当滑片向右滑动时,aP部分的长度变长,滑动变阻器接入电路中的阻值将增大,A正确;
若将a、d两端连在电路中,则也是aP部分将连入电路,当滑片向右滑动时,aP部分的长度变长,滑动变阻器接入电路中的阻值将增大,B错误;
A、B两个选项中滑动变阻器的接法均为限流式接法,可见在限流式接法中,a、b两个接线柱中任意选一个,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,C错误;
在滑动变阻器的分压式接法中,a、b两个接线柱必须接入电路,c、d两个接线柱中任意选一个接入电路即可,D正确.
1.(游标卡尺)图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___(选填“”“”或“”)进行测量，示数如图乙所示，则该钢笔帽的内径为______.
[解析] 由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量爪，即图中部件；游标卡尺的主尺读数为，游标尺的读数为，故钢笔帽的内径为.
2.(螺旋测微器)用螺旋测微器测量镀膜后的陶瓷管直径，示数如图所示，则______.
3.700
[解析] 根据螺旋测微器规则，固定刻度为，可动刻度为，得陶瓷管直径为.
3.(测量电路的选择)如图所示为测量未知电阻阻值的部分电路，当开关接点时，电压表示数为，电流表示数为；当开关接点时，电压表示数为，电流表示数为，则( )
B
A.电压表示数变化相对显著
B.开关接在点时，的测量值更准确
C.开关接在点时，的测量值小于的真实值
D.开关接在点时，的测量值大于的真实值
[解析] 由题意可得，电流表示数变化相对显著，要选择电流表测量准确的电路，即应接在点，此时的测量值偏大，而接在点时，的测量值偏小，选项A、C、D错误，B正确.
4.(控制电路的选择)[2024·重庆八中月考] 如图所示电路中,,滑动变阻器的最大值为 , .当滑片滑至的中点时,、两端的电压为( )
A
A. B. C. D.
[解析] 由题意知,滑片滑至的中点时,滑动变阻器下半部分阻值为 ,下半部分与并联的阻值为 ,则、两端的电压为,故A正确.
1.某实验小组练习使用各种仪器，进行了如下测量：
(1) 用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为______________________.
0.265(0.263~0.265均可)
[解析] 螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为.
(2) 用20分度的游标卡尺测量摆球的直径，示数如图乙所示，读数为______.
0.670
[解析] 游标卡尺的主尺读数为，游标尺上第14个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为，所以最终读数为.
(3) 用电流表、电压表测接入电路的导体中的电流和电压，并用游标卡尺测量导体接入电路的长度，电流表(量程为)、电压表(量程为)及导体长度示数分别如图丙、丁、戊所示，则电流表的示数为_____A，电压表的示数为_____，游标卡尺的读数为_______.
2.30
12.0
10.230
[解析] 电流表量程为，示数为.电压表量程为，示数为.游标卡尺的读数为.
2.电压表量程一般有两种：和;电流表量程一般有两种：和.
如图甲、乙所示：
(1) 接量程时读数为_____.
(2) 接量程时读数为____.
(3) 接量程时读数为_____A.
(4) 接量程时读数为_____A.
1.90
9.5
0.85
0.17
3.读出图甲、乙的中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为_______________________，游标卡尺的示数为______，游标卡尺的示数为______.
6.125(6.123~6.125均可)
4.120
1.095
4.[2024·福建三明一中月考] 分别用如图所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值，图甲中两表的示数分别为、，图乙中两表的示数分别为、，则待测电阻的真实值( )
D
A.略小于 B.略小于 C.略大于 D.略大于
[解析] 先判断采用的测量方法哪个较为合理，由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大，说明测量的是阻值较小的电阻，电流表分压较大，所以采用图甲进行测量比较准确.图甲中测量值为
，较真实值偏小，故选项D正确.
5.在图中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻的电路图,下列说法不正确的是( )
B
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲图中,乙图中
C.甲图中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使,故此法测小电阻好
D.乙图中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使,故此法测大电阻好
[解析] 题图甲的接法叫作电流表外接法,题图乙的接法叫作电流表内接法,A正确;题图甲中由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由可知,,越小,则电压表分流越小,误差越小,因此这种接法适合测小电阻,而题图乙中由于电流表的分压,导致电压的测量值偏大,由，得,越大,则电流表的分压越小,误差越小,因此这种接法适用于测大电阻,B错误,C、D正确.
6.[2024·河北衡水期末] 某同学用伏安法准确测量约为 的电阻丝阻值，实验室提供的器材有：和双量程的电流表，和的双量程电压表，电压约为的电源，滑动变阻器的最大阻值为 .
(1) 为使读数尽可能精确，电压表应选_______量程，电流表应选择___________量程.
[解析] 电源电压约为，则电压表应选的电压表；根据，可得电流表应选择的电流表.
(2) 由于提前不知道电表的内阻，因此采用如图甲所示的电路进行试触，当电压表的接线柱从点切换到点时，发现电流表比电压表的示数变化更为明显，根据上述现象，将图乙的实物图连接完整.
[答案] 如图所示
[解析] 电流表比电压表的示数变化更为明显，说明电压表分流作用明显，因此电流表必须准确测量流过待测电阻的电流，故电压表的接线柱接到，即电流表内接，为测量准确，滑动变阻器采用分压式接法，实物图如图所示.
(3) 在所连接的实物图中，开关闭合之前，应将滑动变阻器滑片放在最____端.
左
[解析] 为了保护电路元件，开关闭合后应先使分压部分的电压为零，则闭合开关前，滑片应置于最左端.
7.[2023·全国甲卷] 某同学用伏安法测绘一额定电压为、额定功率为的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为 ，电流表内阻约为 ,实验中有图甲和乙两个电路图供选择.
(1) 实验中得到的电流和电压的关系曲线如图丙所示,该同学选择的电路图是图____(填“甲”或“乙”).
甲
[解析] 小灯泡额定电流，小灯泡正常发光时的电阻 .因,应采用电流表外接法,结合图丙曲线可知该同学选择的电路图是图甲.
(2) 若选择另一个电路图进行实验,在图丙上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图.
[答案] 如图实线所示
[解析] 若选用图乙进行实验，当小灯泡正常发光时，电流表示数为，而电压表示数要大于，故得到的关系曲线应如图实线所示.
8.[2024·广东中山一中月考] 实验室为同学们测定金属丝的电阻准备了如下器材：
电源：电压为；
电流表量程为，内阻约为 ；
电流表量程为，内阻约为 ；
电压表：量程为，内阻约为 ；
滑动变阻器：最大阻值为 ；
待测镍铬合金丝：电阻约为 ；
一个开关，导线若干.
(1) 为了尽可能准确地进行测量，电流表应该选择____.
[解析] 由电源电压和待测电阻阻值可以估测电路中的最大电流约为，因此电流表应该选量程的电流表.
(2) 要求尽可能测量多组数据，请按照要求完成实物图的连接.
[答案] 如图所示
[解析] 要求尽可能测量多组数据，如果选择滑动变阻器的限流式连接方式，待测镍铬合金丝上所加电压变化范围约为，如果选择滑动变阻器的分压式连接方式，合金丝上的电压变化范围约为，范围更大，同时滑动变阻器阻值小于合金丝电阻，所以滑动变阻器选择分压式连接方式更符合要求.
(3) 开关闭合前，滑动变阻器的滑片应该置于___(填“”或“”)端.
[解析] 从安全性原则考虑，开关闭合前滑片应置于端.
9.某同学想用伏安法测量电阻，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻(电阻约)；
电流表(量程为，内阻约)；
电流表(量程为，内阻约)；
电压表(量程为，内阻约)；
电压表(量程为，内阻约)；
直流电源(电压为)；
滑动变阻器(阻值范围为 ，允许通过的最大电流为)；
开关；导线若干.
(1) 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，电流表选用____，电压表选用___.
[解析] 因电源电压为，则电压表选择；电路中可能出现的最大电流为，则电流表选择.
(2) 请在框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号，并用实线代替导线在图中连接实物图.
[答案] 如图所示
[解析] 为测得多组数据，则滑动变阻器选择分压电路；因，可知应该采用电流表外接；电路如图甲所示，实物图如图乙所示.
