2025年人教版高中物理精讲精练必修3第10讲:实验:导体电阻率的测量 解析版.docx
第10讲:实验:导体电阻率的测量
【考点梳理】
考点一:游标卡尺和螺旋测微器的读数
考点二:金属丝电阻率的测量实验
考点三:双安测量电阻
考点四:双伏测量电阻
考点五:用电阻箱代替电阻测量实验
【知识梳理】
知识点一、游标卡尺的原理和读数
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.(如图所示)
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1mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的,其规格见下表:
刻度格数(分度)
刻度总长度
1mm与每小格的差值
精确度(可精确到)
10
9mm
0.1mm
0.1mm
20
19mm
0.05mm
0.05mm
50
49mm
0.02mm
0.02mm
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.
知识点二、螺旋测微器
1.构造
如图所示,它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的,并通过精密螺纹套在B上.
2.原理
精密螺纹的螺距是0.5mm,即旋钮D每转一周,测微螺杆F前进或后退0.5mm,可动刻度分成50等份,因此每旋转一格,对应测微螺杆F前进或后退0.01mm.0.01mm即为螺旋测微器的精确度.
3.使用方法
当A与F并拢时,可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合,逆时针旋转旋钮D,将测微螺杆F旋出,把被测物体放入A、F之间的夹缝中,再顺时针旋转旋钮D,F快要接触被测物时,要停止使用旋钮D,改用微调旋钮D′,直到听到“喀喀”声.
4.读数方法
L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×分度值.
注意事项:
(1)读数时要准确到0.01mm,估读到0.001mm,测量结果若用毫米做单位,则小数点后面必须保留三位.
(2)读数时,要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出.
知识点三:金属丝电阻率的测量
1.实验原理
(1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=eq\f(U,I)).电路原理图如图1所示.
图1
(2)用毫米刻度尺测出金属丝的有效长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,算出横截面积S(S=eq\f(πd2,4)).
(3)由电阻定律R=ρeq\f(l,S),得ρ=eq\f(RS,l)=eq\f(πd2R,4l)=eq\f(πd2U,4lI),求出电阻率.
2.实验器材
螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电池、滑动变阻器.
3.实验步骤
(1)测直径:用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录.
(2)连电路:按如图1所示的电路图连接实验电路.
(3)测长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的有效长度,重复测量3次,并记录.
(4)求电阻:把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S.
(5)拆除实验电路,整理好实验器材.
4.数据处理
电阻R的数值可用以下两种方法确定:
(1)计算法:利用每次测量的U、I值分别计算出电阻,再求出电阻的平均值作为测量结果.
(2)图像法:可建立U-I坐标系,将测量的U、I值描点作出图像,利用图像的斜率来求出电阻值R.
【题型归纳】
题型一:游标卡尺和螺旋测微器的读数
1.(24-25高二上·全国)下图中50分度游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为mm和mm。
【答案】10.5210.295
【详解】[1]主尺部分读数为10mm,游标第26刻度与主尺刻度对齐,精确度为0.02mm,故总的读数为
[2]固定部分读数为10mm,可动刻度读数为
29.5×0.01mm=0.295mm
所以总的读数为
2.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末)在做《测定金属丝的电阻率》的实验时
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径。如图所示,由图读出金属丝的直径是mm。
(2)游标卡尺的读数:主尺最小分度是1mm,则图中的游标是20分度,则读数为mm;
【答案】(1)0.741/0.742/0.743
(2)10.70
【详解】(1)螺旋测微器的精度为0.01mm,转动刻度估读到0.1格,金属丝的直径为
(0.742mm、0.743mm)
(2)20分度的游标卡尺精度为