（江蘇專版）2020版高考物理一輪復習 第七章 實驗六 決定導線電阻的因素講義（含解析）

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1、決定導線電阻的因素 一、實驗?zāi)康? 1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。 2．掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。 3．學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。 二、實驗器材 被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導線若干。 突破點(一)　測量儀器、儀表的讀數(shù) [例1]　(1)如圖所示的三把游標卡尺，它們的游標尺自左至右分別為10等分、20等分、50等分，它們的讀數(shù)依次為__________mm，________mm，________mm。 (2)使用螺旋測微器測量兩個金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，則圖(a)、

2、(b)金屬絲的直徑分別為________ mm，________ mm。 (3)①圖甲用0.6 A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表______ A，表針的示數(shù)是________ A；當使用3 A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________ A，圖中表針示數(shù)為________ A。 ②圖乙使用較小量程時，每小格表示__________ V，圖中指針的示數(shù)為________ V，若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________ V，圖中表針指示的是________ V。 [答案]　(1)17.7　23.85　3.20　(2)2.150　0.048 (3)①0.02　

3、0.44　0.1　2.20?、?.1　1.70　0.5　8.5 [由題引知·要點謹記] 1.考查游標卡尺的讀數(shù)[對應(yīng)第(1)題] (1)10分度的游標尺的讀數(shù)：主尺上讀出整毫米數(shù)＋游標尺上與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)×。 (2)20分度的游標尺的讀數(shù)：主尺上讀出整毫米數(shù)＋游標尺上與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)×。 (3)50分度的游標尺的讀數(shù)：主尺上讀出整毫米數(shù)＋游標尺上與主尺上某一刻度對齊的游標的格數(shù)×。 2．考查螺旋測微器的讀數(shù)[對應(yīng)第(2)題] 方法：固定刻度數(shù)mm＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01 mm。 3．考查電流表和電壓表的讀數(shù)[對應(yīng)第(3)題] (1)若

4、刻度盤上每一小格為：1,0.1,0.001…時，需估讀到最小刻度值的下一位。 (2)若刻度盤上每一小格為：0.2,0.02,0.5，0.05…時，只需估讀到最小刻度值的位數(shù)。 [集訓沖關(guān)] 1．電流表量程一般有兩種——0～0.6 A,0～3 A；電壓表量程一般有兩種——0～3 V,0～15 V。如圖所示： (1)接0～3 V量程時讀數(shù)為________ V。 (2)接0～15 V量程時讀數(shù)為________ V。 (3)接0～3 A量程時讀數(shù)為________ A。 (4)接0～0.6 A量程時讀數(shù)為________ A。 答案：(1)1.88　(2)9.4　(3)0.82

5、　(4)0.16 2．某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為______cm，高度為______mm。 (a) (b) 解析：游標卡尺讀數(shù)為d＝12 mm＋4× mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋測微器的讀數(shù)為h＝6.5 mm＋36.1×0.01 mm＝6.861 mm。 答案：1.220　6.861 3．某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為_______cm和_______mm。 解析：用毫米刻度尺測量時，讀數(shù)應(yīng)讀到mm的下一位，

6、即長度測量值為60.10 cm；題圖乙中游標卡尺為五十分度游標卡尺，精確度為0.02 mm，主尺讀數(shù)為4 mm，游標尺第10條刻度線與主尺刻度線對齊，故游標尺讀數(shù)為10×0.02 mm＝0.20 mm，所以金屬桿直徑測量值為4.20 mm。 答案：60.10　4.20 突破點(二)　實驗原理與數(shù)據(jù)處理 [例2]　某同學通過實驗測定一個阻值約為5 Ω的電阻Rx的阻值。 (1)現(xiàn)有電源(4 V，內(nèi)阻可不計)、滑動變阻器(0～50 Ω，額定電流2 A)、開關(guān)和導線若干，以及下列電表： A．電流表(0～3 A，內(nèi)阻約0.025 Ω) B．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻約0.125 Ω

7、) C．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) D．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻約15 kΩ) 為減小測量誤差，在實驗中，電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________(選填器材前的字母)；實驗電路應(yīng)采用圖中的________(選填“甲”或“乙”)。 (2)下圖是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線。請根據(jù)在(1)問中所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線。 (3)接通開關(guān)，改變滑動變阻器滑片P的位置，并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U。某次電表示數(shù)如圖所示，可得該電阻的測量值Rx＝＝________ Ω。(保留兩位有效數(shù)字) (4)若在(1)

8、問中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是________；若在(1)問中選用乙電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是______。(選填選項前的字母) A．電流表測量值小于流經(jīng)Rx的電流值 B．電流表測量值大于流經(jīng)Rx的電流值 C．電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值 D．電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值 (5)實驗中為減少溫度的變化對電阻率的影響，采取了以下措施，其中正確的是________。 A．多次測量U、I，畫U-I圖像，再求R值 B．多次測量U、I，先計算R，再求R的平均值 C．實驗中通電電流不宜過大，通電時間不宜過長 D．多次測量U、I，先求U、I的平均值，再求R [答案]　(1)

9、B　C　甲　(2)如圖所示 (3)5.2　(4)B　D　(5)C [由題引知·要點謹記] 1．考查電表的選擇[對應(yīng)第(1)題前兩空] (1)電流表的選擇 ①根據(jù)電路中的最大電流來選擇(如本題)。 ②根據(jù)用電器的額定電流來選擇。 (2)電壓表的選擇 ①根據(jù)被測電阻上的最大電壓來選擇(如本題)。 ②根據(jù)電源電動勢選擇。 2．考查電流表內(nèi)、外接法的選擇[對應(yīng)第(1)題第三空] (1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。 (2)臨界值計算法：

10、 Rx<時，用電流表外接法； Rx>時，用電流表內(nèi)接法。 (3)實驗試探法：按圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法。 3．考查實物圖連線[對應(yīng)第(2)題] (1)總的原則：先串后并，接線到柱，注意量程和正負。 (2)對限流電路，只需用筆畫線當做導線，從電源正極開始，把電源、開關(guān)、滑動變阻器、“伏安法”部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負接線柱和量程，滑動變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。 (3)對分壓電路，應(yīng)該

11、先把電源、開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動頭的電勢高低，根據(jù)“伏安法”部分電表正負接線柱的情況，將“伏安法”部分接入該兩點間。(注意滑動變阻器應(yīng)調(diào)到使“伏安法”部分所接兩點間阻值最小處) 4．考查電表讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理[對應(yīng)第(3)題] 電流表示數(shù)為0.50 A，電壓表示數(shù)為2.60 V，代入公式即可計算待測電阻的阻值，注意有效數(shù)字的要求。 5．考查伏安法測電阻的誤差分析[對應(yīng)第(4)題] 內(nèi)接法 外接法 電路圖 誤差原因 電流表分壓 U測＝Ux＋UA 電壓表分流 I測＝Ix

12、＋IV 電阻測量值 R測＝Rx＋RA>Rx 測量值大于真實值 R測＝

13、阻“×10”擋，其讀數(shù)________(選填“大于”“等于”或“小于”)200 Ω。 (3)用伏安法測定圓柱體樣品的電阻，除被測樣品外，還有以下實驗器材可供選擇： 電流表A1(量程0～4 mA，內(nèi)阻約50 Ω) 電流表A2(量程0～15 mA，內(nèi)阻約30 Ω) 電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約10 kΩ) 電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約25 kΩ) 直流電源E(電動勢4 V，內(nèi)阻不計) 滑動變阻器R1(阻值范圍0～15 Ω，允許通過的最大電流2.0 A) 滑動變阻器R2(阻值范圍0～2 kΩ，允許通過的最大電流0.5 A) 開關(guān)S、導線若干 為使實驗誤差較小，要求測

14、得多組數(shù)據(jù)進行分析，以下四種測量電路圖中器材選擇與連接方式最為科學合理的是________。 (4)若用伏安法測定圓柱體樣品電阻為160 Ω，則該種新型材料的電阻率為_______Ω·m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)由題圖甲可知，固定部分讀數(shù)為4.5 mm，而可動部分為20.0；故圖中讀數(shù)為：4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm。 (2)由于多用電表的歐姆表刻度為左密右疏，所以當多用電表指針恰好指在歐姆表10刻度與30刻度的正中間位置時，待測電阻的讀數(shù)小于20×10 Ω＝200 Ω。 (3)由于要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，所以滑動變阻器應(yīng)選用分壓式接法，

15、且分壓式接法中滑動變阻器應(yīng)選總阻值較小的R1；由(2)可知樣品的電阻約為200 Ω，所以電路中的最大電流為：I＝＝ A＝20 mA，所以電流表應(yīng)選用A2；由于電源電動勢為4 V，所以電壓表選用量程為0～3 V的V1；由于＜，說明待測電阻較小，所以電流表應(yīng)選用外接法。綜上所述，為使實驗誤差較小，應(yīng)選用圖C。 (4)根據(jù)電阻定律R＝ρ，其中S＝ 解得：ρ＝＝ Ω·m＝2.8×10－3 Ω·m。 答案：(1)4.700　(2)小于　(3)C　(4)2.8×10－3 5．(2019·蘇州模擬)某實驗小組在“測定金屬電阻率”的實驗過程中： (1)小組同學正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓

16、表的讀數(shù)如圖甲、乙、丙所示，則它們的讀數(shù)值依次是________mm、________A、________V。 (2)已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0～10 Ω，電流表內(nèi)阻約幾歐，電壓表內(nèi)阻約幾十千歐，電源為干電池組(不宜在長時間、大功率狀況下使用)，電動勢E＝4.5 V，內(nèi)阻較小。則丁圖中，________(選填字母代號)電路為本次實驗應(yīng)當采用的較好電路，但用此電路測量的金屬絲電阻仍然會比真實值偏________(選填“大”或“小”)。 (3)若已知實驗所用的電流表內(nèi)阻的準確值RA＝2.0 Ω，那么能準確測量出金屬絲電阻Rx的電路應(yīng)是丁圖中的________電路(選填字母代

17、號)。使用該電路實驗時，電流表示數(shù)為I、電壓表示數(shù)為U，則金屬絲電阻Rx＝________(用題中字母代號表示)。 解析：(1)螺旋測微器先讀固定部分為0.5 mm，可動部分可估讀為49.8，故總示數(shù)為：0.5 mm＋49.8×0.01 mm＝0.998 mm；電流表量程為0.6 A，則最小刻度為0.02 A，指針所示為0.42 A；電壓表量程為3 V，最小刻度為0.1 V，需估讀一位，故可讀為：2.30 V。 (2)因電源不能在大功率下長時間運行，則本實驗應(yīng)采用限流接法；同時電壓表內(nèi)阻較大，由以上讀數(shù)可知，待測電阻的內(nèi)阻約為5 Ω，故采用電流表外接法誤差較??；在實驗中電壓表示數(shù)準確，但電

18、流測量的是干路電流，故電流表示數(shù)偏大，則由歐姆定律得出的結(jié)果偏小。所以選A電路，此電路測量的金屬絲電阻仍然會比真實值偏小。 (3)因已知電流表內(nèi)阻的準確值，則可以利用電流表內(nèi)接法準確求出待測電阻，故應(yīng)選B電路；待測電阻及電流表總電阻：R＝，則待測電阻：Rx＝R－RA＝－RA。 答案：(1)0.998(0.996～0.999均正確)　0.42　2.30　 (2)A　小　(3)B?。璕A 6．(2018·鹽城二模)某同學欲測量一卷粗細均勻的、阻值約為100 Ω的金屬漆包線的長度，備選器材如下： A．量程為5 mA、內(nèi)阻r1＝50 Ω的電流表A1 B．量程為0.6 A、內(nèi)阻r2＝0.2

19、Ω的電流表A2 C．量程為6 V、內(nèi)阻r3約為15 kΩ的電壓表V D．最大阻值為15 Ω、最大允許電流為2 A的滑動變阻器 E．定值電阻R1＝5 Ω F．電動勢E＝6 V、內(nèi)阻很小的直流電源 G．開關(guān)一個、導線若干 H．螺旋測微器 (1)已知做成這種漆包線芯的金屬絲的電阻率為ρ，若金屬絲的電阻用R表示，直徑用d表示，則這一卷漆包線的長度L＝________。 (2)該同學用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖甲所示，則螺旋測微器的示數(shù)d＝________mm。 (3)為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻，電流表應(yīng)選用______(選填“A”或“B”)，請在圖乙方框中畫出實驗原理電路圖

20、。 (4)若該同學在測量金屬絲直徑時沒有去除漆包線表面的絕緣漆，這會使實驗測得該漆包線的長度與真實值相比________(選填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)由電阻定律可知，電阻絲的電阻： R＝ρ＝ρ，L＝。 (2)由題圖所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為： 0．5 mm＋10.0×0.01 mm＝0.600 mm。 (3)通過電阻絲的最大電流約為：I＝＝ A＝0.06 A＝60 mA，電流表應(yīng)選擇A；通過分流電阻的最大電流約為：60 mA－5 mA＝55 mA，定值電阻阻值應(yīng)遠小于電流表內(nèi)阻，則定值電阻應(yīng)選擇E?；瑒幼冏杵髯柚递^小，應(yīng)采用分壓電路；由于電流表內(nèi)阻已知，應(yīng)采用電流

21、表內(nèi)接法。電路如圖所示。 (4)沒有去除漆包線表面的絕緣漆，使直徑d偏大，則L值偏大。 答案：(1)　(2)0.600　(3)A　電路圖見解析　(4)偏大 突破點(三)　實驗的改進和創(chuàng)新 [例3]　實驗室購買了一捆標稱長度為100 m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度。該同學首先測得導線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.7×10－8 Ω·m，再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度?？晒┦褂玫钠鞑挠校? 電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω； 電壓表：量程3 V，內(nèi)阻約9 kΩ； 滑動變阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑動變阻器

22、R2：最大阻值20 Ω； 定值電阻：R0＝3 Ω； 電源：電動勢6 V，內(nèi)阻可不計； 開關(guān)、導線若干。 回答下列問題： (1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________端(填“a”或“b”)。 (2)在實物圖中，已正確連接了部分導線，請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。 [答案如下圖] (3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________V。 (4)導線實際長度為________m(保留兩位有效數(shù)字)。 [解析]　(1)由Rx＝ρ知被測導線的電阻約為Rx＝1.7

23、Ω，電路中最大電流Im＝0.6 A，滑動變阻器的最小值R動＝－Rx＝8.3 Ω，電路中滑動變阻器為限流接法，閉合開關(guān)之前，其阻值移至最大阻值處。 (4)被測電阻值為Rx＝－R0，Rx＝ρ，代入數(shù)據(jù)，解得l＝94 m。 [答案]　(1)R2　a　(3)2.30　(4)94 [由題引知·要點謹記] 2.實驗器材的創(chuàng)新[對應(yīng)第(1)題] (1)本實驗考慮導線電阻Rx較小，而未直接測量Rx的阻值，而是測量Rx與定值電阻的串聯(lián)阻值。 (2)實驗中若沒有螺旋測微器測電阻絲的直徑，可將電阻絲緊密的纏繞在圓柱形鉛筆上30～50匝，測總長度，然后求出直徑。 3.還可以從以下三個方面創(chuàng)新

24、 (1)考查本實驗的題目還可以將測金屬絲的電阻率，改為測圓柱體金屬、圓桶形薄片、電解液等的電阻率。 (2)測量電阻時還可應(yīng)用等效替代法、半偏法、多用電表、電橋法、雙電流表法、雙電壓表法等。 (3)本實驗中還可以把電壓表、電流表更換為電壓、電流傳感器。 [集訓沖關(guān)] 7.(2019·鎮(zhèn)江一模)小華利用圖1電路測量某種導電液體的電阻率，玻璃管的橫截面積S＝2×10－3m2，通過K可以控制管內(nèi)導電液體的長度，管兩端接有導電活塞(電阻不計)，右活塞固定，左活塞可在管內(nèi)自由移動。實驗器材如下：電源(電動勢為12 V，內(nèi)阻不計)，兩只相同的電壓表V1、V2(量程為3 V，內(nèi)阻足夠大)，電阻R

25、1＝400 Ω，電阻R2＝1 500 Ω，電阻箱R(0～9 999.9 Ω)，單刀雙擲開關(guān)S，刻度尺。 (1)小華的主要實驗步驟如下： ①向玻璃管內(nèi)注入導電液體，用刻度尺測量液柱長度如圖2所示，其長度L＝________cm； ②連接好電路，把S撥到位置“1”，電壓表V1的示數(shù)如圖3所示，示數(shù)為U1＝________V； ③將S撥到位置“2”，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表V2的示數(shù)仍為U1，此時電阻箱的阻值R＝300 Ω； ④求得管內(nèi)液柱的電阻Rx＝________Ω，導電液體的電阻率ρ＝________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。 (2)請指出小華實驗的不足之處____________

26、__________________________________。 (3)在實驗步驟①中，若小華在完成讀數(shù)后無意中碰到K導致松動而漏掉了少量的液體，則小華測得的電阻率ρ的值將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 (4)小清同學仍利用該裝置進行實驗，他通過K調(diào)節(jié)管內(nèi)液柱長度，記錄多組數(shù)據(jù)如下表所示，繪制出R-關(guān)系圖像后也可求出液體的電阻率ρ。請你在圖4中繪制出此圖像。 物理量次數(shù) R/(×102 Ω) /m－1 1 0.6 1.0 2 1.2 2.0 3 1.8 3.0 4 2.4 4.0 5 3.0 5.0 解析：(1)①液

27、柱長度：19.97 cm；②電壓表V1的示數(shù)為U1＝2.00 V；④由歐姆定律可知：U1＋R2＝U1＋Rx，解得Rx＝2 000 Ω，根據(jù)Rx＝ρ，則ρ＝，代入數(shù)據(jù)解得ρ＝20 Ω·m。 (2)小華實驗的不足之處：未多次測量取平均值。 (3)漏掉了少量的液體，則液柱的實際長度減小，若仍按讀數(shù)L計算，則小華測得的電阻率ρ的值將偏小。 (4)圖像如圖所示。 答案：(1)①19.97(在19.96～19.98之間均可)?、?.00?、? 000　20　(2)未多次測量取平均值　(3)偏小　 (4)圖像見解析 8．(2019·南京調(diào)研)圖1是用來測量某電阻絲材料的電阻率的電路圖。實驗中

28、把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上，移動滑片改變接觸點P的位置，可改變接入電路中電阻絲的長度。實驗可供選擇的器材還有： 器材編號 器材名稱 規(guī)格與參數(shù) A 電池E 電動勢3.0 V，內(nèi)阻未知 B 電流表A1 量程0～100 mA，內(nèi)阻約為5 Ω C 電流表A2 量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω D 電阻箱R 0～999.9 Ω E 開關(guān)、導線 若干 實驗操作如下： a．用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑d； b．將選用的實驗器材，按照圖1連接實驗電路； c．調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大； d．接觸點P在電

29、阻絲上某位置時，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關(guān)，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； e．改變接觸點P的位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿偏；重復多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； f．斷開開關(guān)，整理好器材，進行實驗數(shù)據(jù)分析。 (1)某次測量電阻絲直徑d時，螺旋測微器示數(shù)如圖2所示，d＝______mm。 (2)實驗中電流表應(yīng)選擇______(選填供選器材前的編號)。 (3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖3所示的R-L關(guān)系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截

30、距為L0，那么電阻絲的電阻率表達式ρ＝________(用R0、L0、d表示)。 (4)本實驗中，電流表的內(nèi)阻對電阻率的測量結(jié)果______(選填“有”或“無”)影響，這是因為________________________________________________。 解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為：d＝0.5 mm＋23.0×0.01 mm＝0.730 mm。 (2)電阻絲的電阻一般在幾十歐姆左右，電源電動勢為3 V，且電路中接入電阻箱，則電路中的最大電流不超過0.1 A，所以電流表應(yīng)選B。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律，E＝Ig(R＋RL＋RA＋r)，又RL＝ρ，聯(lián)立解得：R＝－L，由題圖3可知：＝＝，解得：ρ＝。 (4)若不考慮電流表的內(nèi)阻，則表達式為：R＝－L，因為R-L圖像的斜率不變，所以對電阻絲的電阻率的測量結(jié)果無影響。 答案：(1)0.730　(2)B　(3)　(4)無　R-L圖像的斜率不變 16