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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,恒定電流,第二章,專題 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率 (同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器),第二章,一、游標(biāo)卡尺 1．測(cè)量原理 游標(biāo)卡尺是測(cè)量長(zhǎng)度的較精密的儀器，它的主要部分由一根主尺和一根游標(biāo)尺(或稱副尺)構(gòu)成，如圖所示。,,主尺的最小分度是1mm，副尺上有10個(gè)等分刻度，它們的總長(zhǎng)度等于9mm，因此副尺上每一個(gè)分度比主尺的最小分度小0.1mm。當(dāng)副尺的零刻度線與主尺的零刻度線對(duì)齊時(shí)，副尺上的第一條刻線、第二條刻線……依次與主尺的1mm刻線、2mm刻線……分別相差0.1mm、0.2mm……，副尺上第十條刻線正好對(duì)齊主尺上9mm刻度線，這種游標(biāo)卡尺可以準(zhǔn)確到0.1mm，其他不同準(zhǔn)確度的游標(biāo)卡尺的原理也是一樣的。見表格,2.使用方法 (1)校零位：使卡腳并攏，查看游標(biāo)與主尺零刻線是否對(duì)齊，否則加以修正。 (2)測(cè)量：將待測(cè)物放在兩測(cè)爪之間(注：測(cè)一般物長(zhǎng)用外測(cè)爪，測(cè)孔徑等物體內(nèi)部長(zhǎng)度時(shí)，用內(nèi)測(cè)爪，測(cè)深槽或深筒時(shí)，用游標(biāo)后的深度尺窄片)，移動(dòng)游標(biāo)，使測(cè)爪剛好與物體接觸即可讀數(shù)。,(3)讀數(shù)：①以游標(biāo)零刻線位置為準(zhǔn)。在主尺上讀取毫米數(shù)L。 ②看游標(biāo)上第幾條刻線與主尺上的某一刻線對(duì)齊，從游標(biāo)上讀出毫米以下的小數(shù)為KΔL，式中K為與主尺某刻線對(duì)齊的游標(biāo)第K條刻線，ΔL為游標(biāo)卡尺的精度。 ③得讀數(shù)為L(zhǎng)＋KΔL。,(山東師大附中2014～2015學(xué)年高二檢測(cè))圖甲為一游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)測(cè)量一鋼筆帽的內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的________________(填“A”“B”或“C”)進(jìn)行測(cè)量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為________mm。,,解析：測(cè)量尺寸較小管件的內(nèi)徑時(shí)用游標(biāo)卡尺的A進(jìn)行測(cè)量；測(cè)量尺寸較小管件的外徑時(shí)用游標(biāo)卡尺的B進(jìn)行測(cè)量；測(cè)量深度時(shí)用游標(biāo)卡尺的C進(jìn)行測(cè)量。鋼管帽的內(nèi)徑：11mm＋60.05mm＝11.30mm。 答案：A 11.30(或11.25或11.35也算正確),二、螺旋測(cè)微器 1．測(cè)量原理 螺旋測(cè)微器又叫千分尺，它是一種比游標(biāo)卡尺更精密的測(cè)量長(zhǎng)度的儀器，如圖所示的是一種常用的螺旋測(cè)微器，用它測(cè)量長(zhǎng)度可以準(zhǔn)確到0.01mm，它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動(dòng)刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′、測(cè)微螺桿F是連在一起的，并通過(guò)精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距為0.5mm，即D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或者后退0.5mm，可動(dòng)刻度E上的刻度為50等分，每一小格表示0.01mm，這也就是螺旋測(cè)微器的精度，即它可以精確到千分位，故也叫做千分尺。,2．使用方法 (1)校準(zhǔn)零位：測(cè)量前使測(cè)微螺桿F和測(cè)砧A并攏，可動(dòng)刻度E的零刻度與固定刻度B的軸向線應(yīng)在固定刻度的零刻度線處對(duì)齊，否則應(yīng)加以修正。 (2)測(cè)量：旋動(dòng)旋鈕D，將測(cè)微螺桿F旋出，把被測(cè)的物體放入A、F之間的夾縫中，轉(zhuǎn)動(dòng)D，當(dāng)F將要接觸物體時(shí)，再輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕D′，當(dāng)聽到“嗒、嗒…”的聲音時(shí)(表明待測(cè)物剛好被夾住)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊手柄使F止動(dòng)。,(3)讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。 測(cè)量值(毫米)＝固定刻度數(shù)(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(毫米),3．注意事項(xiàng) (1)測(cè)量時(shí)，當(dāng)F將要接觸被測(cè)物體時(shí)，要停止使用D，改用D′，以避免F和被測(cè)物體間產(chǎn)生過(guò)大的壓力，這樣，既可以保護(hù)儀器又能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。 (2)讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出。 (3)讀數(shù)時(shí)要準(zhǔn)確到0.01mm，估讀到0.001mm，即測(cè)量結(jié)果若用mm為單位，則小數(shù)點(diǎn)后面必須保留三位。如在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)可動(dòng)刻度中某刻度線正好與固定刻度的水平線對(duì)齊，則最后一位讀數(shù)要補(bǔ)上一個(gè)零。如某同學(xué)讀出的讀數(shù)為“6.32mm”，肯定有效數(shù)字是錯(cuò)的，正確的應(yīng)讀成6.320mm。,(青州市2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期末)某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度。該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖(a)所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖(b)所示。圖(a)所示讀數(shù)為________mm，圖(b)所示讀數(shù)為________mm，所測(cè)金屬板的厚度為________mm。,,答案：0.010 6.860 6.850 解析：螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm，固定刻度讀數(shù)時(shí)要注意半毫米刻度線是否露出，可動(dòng)尺讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米的千分位。圖(a)所示讀數(shù)為1.00.01mm＝0.010 mm。圖(b)所示固定刻度讀數(shù)為6.5mm，可動(dòng)尺讀數(shù)為36.00.01mm＝0.360mm，圖(b)所示讀數(shù)為(6.5＋0.360)mm＝6.860mm。金屬板的厚度為(6.860－0.010)mm＝6.850mm。,2．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用螺旋測(cè)微器在導(dǎo)線的三個(gè)不同位置上各測(cè)一次，并記錄。 (2)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測(cè)量接入電路的金屬絲長(zhǎng)度l(即有效長(zhǎng)度)，反復(fù)測(cè)量三次，并記錄。,(3)依照?qǐng)D中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好，并把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大。 (4)電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合開關(guān)S。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。 (5)拆除實(shí)驗(yàn)電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。,,3．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)金屬導(dǎo)線直徑的讀數(shù) ①特別小心半刻度是否露出。 ②因螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm，可動(dòng)刻度上對(duì)齊的格數(shù)需要估讀，所以，若以毫米為單位的話，最后一位應(yīng)出現(xiàn)在小數(shù)點(diǎn)后的第三位上。 ③把三個(gè)不同位置的測(cè)量值求平均值作為直徑d。,(2)金屬絲長(zhǎng)度的測(cè)量 ①應(yīng)測(cè)量接入電路中的有效長(zhǎng)度； ②因?yàn)橛玫氖呛撩卓潭瘸?，讀數(shù)時(shí)要讀到毫米的下一位；(別忘記估讀) ③把3次測(cè)量平均值作為長(zhǎng)度l。,5．注意事項(xiàng) (1)測(cè)量導(dǎo)線的長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)當(dāng)測(cè)量連入電路的導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度(而不是金屬絲的總長(zhǎng)度)。 (2)由于被測(cè)金屬導(dǎo)線的阻值較小，為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)選用電流表外接法。 (3)閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。 (4)為準(zhǔn)確求出R的平均值，應(yīng)采用U－I圖象法求電阻。 (5)在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流I的值不宜過(guò)大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度過(guò)高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中增大。,現(xiàn)有一合金制成的圓柱體。為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測(cè)量圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長(zhǎng)度。螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲和圖乙所示。,實(shí)驗(yàn)原理與儀器讀數(shù),,,(1)由圖讀得圓柱體的直徑為__________mm，長(zhǎng)度為__________cm。 (2)若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長(zhǎng)度分別用D、L表示，則用D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為ρ＝__________。,(淄博市2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻。 (1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖(a)和圖(b)所示，長(zhǎng)度為________cm，直徑為________mm。,(2)按圖(c)連接電路后，實(shí)驗(yàn)操作如下： (a)將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最________處(填“大”或“小”)；將S2撥向接點(diǎn)1，閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表示數(shù)為I0； (b)將電阻箱R2的阻值調(diào)至最________(填“大”或“小”)；將S2撥向接點(diǎn)2；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時(shí)R2阻值為1280Ω； (3)由此可知，圓柱體的電阻為________Ω。 答案：(1)5.01 5.315 (2)大 大 (3)1280,解析：(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)要注意，游標(biāo)零刻度線在5cm之后，第1根刻度與主刻線對(duì)齊，所讀數(shù)為5cm＋0.1mm＝5.01cm；螺旋測(cè)微器讀數(shù)為5.315mm。 (2)滑動(dòng)變阻器R1的阻值應(yīng)置于最大，在S2撥向2之前應(yīng)將電阻箱R2的阻值調(diào)到最大； (3)由等效替代可知圓柱體的電阻為1280Ω。,利用螺旋測(cè)微器、米尺和如圖所示的器材(其中電流表的內(nèi)阻為1Ω，電壓表的內(nèi)阻為5kΩ)測(cè)量一根粗細(xì)均勻的阻值約為5Ω的金屬絲的電阻率。,電路設(shè)計(jì)與儀器選擇,,(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的器材連接成實(shí)物電路，要求盡量避免交叉，電流表、電壓表應(yīng)該選擇合適的量程(已知電源的電動(dòng)勢(shì)為6V，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～20Ω)。,(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑和用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度示數(shù)如圖乙所示，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖丙所示。由圖可以讀出金屬絲兩端的電壓U＝________，流過(guò)金屬絲的電流I＝________，金屬絲的長(zhǎng)度L＝________，金屬絲的直徑d＝________。,解析：(1)由于金屬絲的電阻比電壓表的內(nèi)阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動(dòng)變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法，為了保證滑動(dòng)變阻器起限流作用，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該連接“A(B)、C”或“A(B)、D”幾個(gè)接線柱；電流表應(yīng)該連接“＋”接線柱和“0.6”接線柱，具體連線如圖所示。,,答案：(1)見解析 (2)2.20V 0.440A 30.50cm 1.850 10－3m (3)4.410－5Ωm,(1)在下列器材中選用合適器材用伏安法盡可能精確地測(cè)量其電阻，應(yīng)選________(填序號(hào))。 A．電流表A1：量程為10mA，內(nèi)阻約為10Ω B．電流表A2：量程為3A，內(nèi)阻約為0.1Ω C．電壓表V1：量程為15V，內(nèi)阻約為30kΩ D．電壓表V2：量程為6V，內(nèi)阻約為15kΩ E．滑動(dòng)變阻器：最大阻值為20Ω，額定電流1A F．低壓直流電源：電壓6V，內(nèi)阻忽略 G．電鍵K，導(dǎo)線若干,(2)下圖為實(shí)驗(yàn)電路圖，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整。,,答案：(1)ADEFG (2)如圖所示,,