2019版高考物理总复习 实验创新增分 专题八 测定金属丝的电阻率能力训练
2019版高考物理总复习 实验创新增分 专题八 测定金属丝的电阻率
能力训练
1．某同学在学完“测量金属的电阻率”实验后，找到一个柱状导体材料，想利用实验测量其电阻率，利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量该导体的长度和粗细。
(1)用螺旋测微器测量导体直径如图甲，则该材料的直径为________mm ；利用20分度的游标卡尺测量导体长度如图乙，但该游标卡尺的游标尺前面部分刻度值被污渍覆盖看不清，该导体材料长度为________cm 。
(2)在本实验中，为了减小电流表和电压表内阻引起的系统误差，采用了如图丙所示的电路。
测电阻过程中，首先，闭合开关S 1，将开关S 2接2，调节滑动变阻器R P 和R ，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U 1、I 1；然后，将开关S 2接1，读出这时电压表和电流表的示数U 2、I 2。则待测材料的电阻可以表示为________。
(3)若本实验中，测得导体的长度为L ，直径为D ，电阻为R x ，则该导体电阻率的表达式为________。
答案 (1)1.783(1.782～1.784均正确) 10.155
(2)U 1I 2－U 2I 1I 1I 2
(3)πD 2R x 4L
解析 (1)螺旋测微器的读数为D ＝1.5 mm ＋28.3×0.01 mm＝1.783 mm ；游标卡尺的读数为L ＝101 mm ＋11×0.05 mm＝101.55 mm ＝10.155 cm 。
(2)开关S 2接2时应有U 1＝I 1(R x ＋R A ＋R P )，开关S 2接1时应有U 2＝I 2(R A ＋R P )，联立以上两式解得R x ＝U 1I 2－U 2I 1I 1I 2
。 (3)根据电阻定律R x ＝ρL 14
πD 2可得，导体电阻率为ρ＝πD 2R x 4L 。 2．(2017·邯郸一中模拟)在测定某金属的电阻率实验中：
(1)某学生进行了如下操作：
①利用螺旋测微器测金属丝直径d ，如图1所示，则d ＝________ mm 。
②测量金属丝电阻R x 的电路图如图2所示，闭合开关S ，先后将电压表右侧接线端P 接a 、b 点时，电压表和电流表示数如表1所示。
该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因是______________________________________，比较合理且较准确的金属丝电阻R x 测＝________Ω(结果保留两位有效数字)，从系统误差角度分析，R x 的测量值与其真实值R x 真比
较，R x 测________R x 真(填“>”“＝”或“<”)。
(2)另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端P 分别接a 处和b 处，测得相关数据如表2所示，该同学利用该数据可算出R x 的真实值为________Ω。
答案 (1)①1.704 ②电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零 12 <
(2)13
解析 (1)①由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为1.5 mm ＋20.4×0.01 mm＝1.704 mm 。②由表中实验数据可知，电压表接a 、b 两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，电压表应接a 点，金属丝电阻R x 测＝U a I a ＝1.840.15
Ω≈12 Ω；电流表采用外接法，由于电压表分流作用，电流的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。
(2)由表中实验数据知，R A ＝U b －U a I a ，则R x ＝U b I b
－R A ＝13 Ω。 3．(2017·河南郑州质检)要测定一卷阻值约为20 Ω的金属漆包线的长度(两端绝缘层已去除)，实验室提供有下列器材：
A ．电流表A ：量程①0～0.6 A ，内阻约为1 Ω；量程②0～3 A ，内阻约为0.2 Ω
B ．电压表V ：量程③0～3 V ，内阻约为2 k Ω；量程④0～15 V ，内阻约为10 k Ω
C ．学生电源E ：电动势约为30 V ，内阻r 可以忽略
D ．滑动变阻器R 1：阻值范围0～10 Ω，标定电流4 A
E ．滑动变阻器R 2：阻值范围0～500 Ω，标定电流0.5 A
F ．开关S 及导线若干
(1)使用螺旋测微器测量漆包线直径时示数如图甲所示，则漆包线的直径为d ＝________mm 。
(2)为了调节方便，并能较准确地测出该漆包线的电阻，电流表应选择量程__________(填量程序号)，电压表应选择量程__________(填量程序号)，滑动变阻器应选择________(填“R 1”或“R 2”)，请设计合理的实验电路，将电路图完整地补画在虚线框中。
(3)根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的表盘示意图如图乙，可求出这卷漆包线的电阻为________Ω(结果保留三位有效数字)。
(4)已知这种漆包线金属丝的直径为d ，材料的电阻率为ρ，忽略漆包线的绝缘层的厚度，则这卷漆包线的长度L ＝________(用U 、I 、d 、ρ、π表示)。
答案 (1)0.830(0.829～0.831均正确) (2)① ④ R 1 图见解析 (3)21.3 (4)πd 2
U 4I ρ
解析 (1)螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm ，可动刻度为33.0×0.01 mm＝0.330 mm ，所以漆包线的直径为d ＝0.5 mm ＋0.330 mm ＝0.830 mm 。
(2)题目中给出的电源电动势约为30 V ，为了安全起见，电压表应选择量程④。为了便
于控制，滑动变阻器采用分压接法，故滑动变阻器选总电阻较小的R 1。通过金属漆包线的最
大电流不超过I max ＝U R x ＝1520
A ＝0.75 A ，所以电流表应选择量程①。由于R x < R A R V ，为小电阻，故电流表选择外接法，电路图如图所示。
(3)电压表量程为0～15 V ，分度值为0.5 V ，故读数为11.5 V ，电流表量程为0～0.6 A ，
分度值为0.02 A ，则指针示数为0.54 A ，所以这卷漆包线的电阻为R x ＝U I ＝11.50.54
Ω≈21.3 Ω。 (4)由欧姆定律和电阻定律可知R x ＝U I ＝ρL S ＝ρL π? ??
??d 22，解得漆包线的长度L ＝πd 2U 4I ρ。 4．(2017·广东湛江四校联考)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
(1)用游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为________mm 。
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________mm 。
(3)选用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该圆柱体的阻值约为________Ω。
(4)为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：
电流表A 1(量程0～300 mA ，内阻约为2 Ω)；
电流表A 2(量程0～150 mA ，内阻约为10 Ω)；
电压表V 1(量程0～1 V ，内阻r 0＝1000 Ω)；
电压表V 2(量程0～15 V ，内阻约为15 k Ω)；
定值电阻R 0＝3000 Ω；
滑动变阻器R 1(最大阻值为5 Ω)；
滑动变阻器R 2(最大阻值为1000 Ω)；
电源E (电动势约为4 V ，内阻r 约为1 Ω)；
开关，导线若干。
为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的13
，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________。(填器材代号)
(5)根据你选择的器材，请在虚线框内画出实验电路图。
答案(1)50.15 (2)4.700(4.699～4.701均正确) (3)22 (4)V1A2R1(5)图见解析
解析(1)游标卡尺的读数为50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm。
(2)螺旋测微器的读数为4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm。
(3)欧姆表的读数：示数×倍率＝22×1 Ω＝22 Ω。
(4)(5)用量程0～15 V的电压表指针偏角太小，所以用电压表V1与R0串联改装成量程为
4 V，内阻R V＝R0＋r0＝4000 Ω的电压表。由电源电动势和内阻的值知电流最大约为I m＝E
r＋R x
＝
4
1＋22
A≈174 mA，所以用电流表A2，滑动变阻器用最大阻值较小的，便于调节，所以用
滑动变阻器R1，由于R x 5．(山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：R x(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A) 电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)； A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)； 电源：E1(电动势3 V，内阻不计)； E2(电动势12 V，内阻不计)； 滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm。 (2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图。 答案(1)1.773(1.771～1.775均正确) (2)A1E1图见解析 解析(1)读数为(1.5 mm＋27.3×0.01 mm)＝1.773 mm。 (2)金属丝的额定电流约为0.5 A，两端最大电压约为2 V，所以电源选择E1，电流表选择A1，滑动变阻器采用限流接法，又R x< R A R V，电流表采用外接法。电路原理图如图所示。 6．(广东高考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。 (1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，长度为________cm，直径为________mm。 (2)按图丙连接电路后，实验操作如下： ①将滑动变阻器R1的阻值置于最________(选填“大”或“小”)处；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0； ②将电阻箱R2的阻值调至最________(选填“大”或“小”)，将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280 Ω； ③由此可知，圆柱体的电阻为________Ω。 答案(1)5.01 5.315(5.314～5.316均正确) (2)①大②大③1280 解析(1)游标卡尺的读数为 l＝(50＋0.1×1) mm＝50.1 mm＝5.01 cm。 螺旋测微器的读数为 d＝(5＋31.5×0.01) mm＝5.315 mm。 (2)此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的，故在①步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大，以保证电路安全。同理②步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大。 ①步骤中，由闭合电路欧姆定律得 I0＝E R＋R1＋R A＋r ，其中R表示圆柱体的电阻。 ②步骤中，仍由闭合电路欧姆定律得 I0＝E R2＋R1＋R A＋r 由等量代换可得R＝R2＝1280 Ω。 7．(江苏高考)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm。 (2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。 (3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为 2.23 V 和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。 答案(1)B0.410 (2)7、9 断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值) 解析(1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。螺旋测微器读数＝0＋41.0×0.01 mm＝0.410 mm。 (2)7、9之间发生断路，则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中，此时改变阻值较小的滑动变阻器阻值时，对电压表和电流表的示数影响很小，符合题述现象，同时满足两表读数。 (3)因为R x＝58.7 Ω＞R V R A＝30 Ω，所以应选用电流表内接法。为了减小偶然误差可 测量多组电流和电压值，计算电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值) 实验 测定金属的电阻率 一、实验目的：学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 二、实验原理：用刻度尺测一段金属导线的长度L ，用螺旋测微器测导线的直径d ，用伏安法测导线的电阻R ，根据电阻定律，金属的电阻率ρ=RS/L=πd 2R/4L 三、实验器材：①金属丝②千分尺③安培表④伏特表⑤（3伏）电源⑥（20Ω）滑动变阻器⑦电键一个⑧导线几根 【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻5~10欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选0 0.6安量程，伏特表选0 3伏档，滑动变阻器选0 20欧。 四、实验步骤 （1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D 求出其横截面积S=πD 2/4. （2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L ，测三次，求出平均值L 。 （3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。 点拨：为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电源正极→电键（断开状态）→滑动变阻器→用电器→安培表正极→ 安培表负极→电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。 （4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I 、U 值，分别计算电阻R 再求平均值，设计表格把多次测量的D 、L 、U 、I 记下来。 【点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A 以下，本实验由于安培表量程0~0.60A ，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S ，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。 计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U 和电流I 的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。 五、实验记录 图1 高中物理测定金属的电阻率实验检测题 1．(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。 (1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________mm 。 (2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻R x 约为100 Ω，在方框中画出实验电路图，并标明器材代号。 电源E (电动势10 V ，内阻约为10 Ω) 电流表A 1(量程0～250 mA ，内阻R 1＝5 Ω) 电流表A 2(量程0～300 mA ，内阻约为5 Ω) 滑动变阻器R (最大阻值10 Ω，额定电流2 A) 开关S 及导线若干 (3)11A 2的读数为I 2，则这段金属丝电阻的计算式R x ＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。 解析：(1)d ＝20.0×0.01 mm ＝0.200 mm 。 (2)本题中测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A 1充当电压表；由于A 1的内阻已知，因此A 2应采用外接法；由于电流表A 1的额定电压U A1＝I m R 1＝1.25 V ，比电源电动势小得多(或滑动变阻器的总电阻比待测电阻的阻值小得多)，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。 (3)当电流表A 1、A 2读数分别为I 1、I 2时，通过R x 的电流为I ＝I 2－I 1，R x 两端电压U ＝I 1R 1，故R x ＝U I ＝ I 1R 1 I 2－I 1 ，不考虑读数误差，从设计原理看测量值等于真实值。 答案：(1)0.200(0.196～0.204均可) (2)见解析图 (3) I 1R 1 I 2－I 1 相等 2．(2019·江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下： (1)螺旋测微器如图所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A ”“B ”或“C ”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。 测量金属丝的电阻率 一、实验题 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，测定阻值约为3?6Ω的金属丝的电阻率，实验中所用的电压 表规格：量程0?3V、内阻3kΩ；电流表规格：量程0?0.6A、内阻0.1Ω；还有其他一些器材： (1)用螺旋测微器测得金属丝的直径，如图2所示，可知金属丝的直径d=______mm (2)需要通过实验直接测量的物理量有：____________________________________________(写出 名称和符号).电阻率的测量计算公式为ρ=______ 电流表、电压表的示数如图1所示．可计算出金属丝的电阻为______Ω． 2.在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为5Ω，某同学先用刻度尺测量金属丝的长度 l=50.00cm，用螺旋测微器测量金属丝直径时刻度位置如图1所示，再用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。 ①该电阻丝直径的测量值d=______mm； ②实验中能提供的器材有： A.电压表V1(量程0～3V，内阻约3kΩ) B.电压表V2(量程0～15V，内阻约15kΩ) C.电流表A1(量程0～3A，内阻约0.01Ω) D.电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.1Ω) E.滑动变阻器R1(0～20Ω) F.滑动变阻器R2(0～500Ω) G.电源E(电动势为3.0V)及开关和导线若干 该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______，(选填各器材前的字母)。要求在流过金属丝的电流相同情况下，电源消耗功率最小，并能较准确地测出电阻丝的阻值，实验电路应选用图2的______。 ③该同学建立U?I坐标系，如图3所示，图中已标出了与测量数据对应的五个坐标点，还有一 次测量的电压表和电流表示数如图4所示，请根据测量数据将坐标点补全，并描绘出U?I图线。 由图线数据可计算出金属丝的电阻为______Ω(保留两位有效数字)。设被测金属丝电阻为R，则该金属材料电阻率的表达式是_________(用题目给出的物理量符号表示)。 ④实验中使用的电流表内阻为R A，电压表内阻为R V，若考虑电流表和电压表内阻的影响，图3 中U?I图象中图线斜率k与该金属材料的电阻率ρ的关系是k=______(用题目给出的物理量符号表示)。 3.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺 旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度．螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示． (1)由上图读得圆柱体的直径为______mm，长度为______cm． (2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表 示，则用测得的D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=______． 4.为了测量一精密金属丝的电阻率： Ⅰ.先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻为______ Ω，然后用螺旋测微器测其直径为______ mm，游标卡尺测其长度是______ mm． 实验二：测金属丝的电阻率 实验电路图：电阻的内外接法选取（由于待测电阻较小，一般选外接法） 电阻率的表达式 滑动变阻器可以选择限流法，也可以用分压法 电压表和电流表的选取和读数 螺旋测微器的读数、游标卡尺读数 实物图的连接 根据电压表和电流表读数计算待测电阻，或者根据U-I图像计算斜率求电阻，再计算电阻率或者长度 【典型例题剖析】 考点1：实验原理和仪器选择 ★★[例1]在探究决定导体电阻的因素的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：R x(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)； 电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)； A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)； 电源：E1(电源电压为3 V)； E2(电源电压为12 V)； 滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线． (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm. (2)若滑动变阻器采用限流式接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框中完成电路原理图． 电压表最大量程3V，因此电源得选择3V，电流表得选0.6A 解析(1)螺旋测微器的读数为： 1．5 mm＋27.4×0.01 mm＝1.774 mm. (2)在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测金属丝的额定电流为0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1即可．电路原理图如图所示． 答案(1)1.774(1.772～1.776均正确)(2)A1E1见解析图 [1-1]★★★在“探究决定导体电阻的因素”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度l，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． (1)从图中读出金属丝的直径为________mm. (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω 实验七测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器) 一、螺旋测微器的构造原理及读数 1．螺旋测微器的构造 如图1所示是常用的螺旋测微器．它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上．旋钮 D、微调旋钮D′和可动刻度 E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上． 图1 2．螺旋测微器的原理 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． 3．读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出.测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米) 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)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．(如图2所示) 图2 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，其读数见下表： 游标尺 精度 1 n (mm) 测量长度L＝N ＋k 1 n (mm)(游 标尺上第k格 与主尺上的 刻度线对齐时) 总刻度格数n 刻度总长 度(mm) 每小格 与主尺 1格 (1 mm) 相差 1090.10.1 N(主尺上读的整毫米数)＋ 1 10 k 20190.050.05 N(主尺上读的整毫米数)＋ 1 20 k 50490.020.02 N(主尺上读的整毫米数)＋ 1 50 k 三、伏安法测电阻 1．电流表、电压表的应用 电流表内接法电流表外接法电路图 误差原因 电流表分压 U测＝U x＋U A 电压表分流 I测＝I x＋I V 电阻测量值R测＝ U测 I测 ＝R x＋R A>R x 测量值大于真实值 R测＝ U测 I测 ＝ R x R V R x＋R V 《测量金属丝的电阻率》实验报告 徐闻一中：麦昌壮 一、实验目的 1.学会使用伏安法测量电阻。 2.测定金属导体的电阻率。 3.掌握滑动变阻器的两种使用方法和螺旋测微器的正确读数。 二、实验原理 设金属导线长度为l ，导线直径为d ，电阻率为ρ，则： 由S l ρ R =，得： l R d l RS 42?==πρ。 三、实验器材 已知长度为50cm 的被测金属丝一根，螺旋测微器一把，电压表、电流表各一个，电源一个，开关一个，滑动变阻器一只，导线若干。 四、实验电路 五、实验步骤 1.用螺旋测微器测三次导线的直径d ，取其平均值。 2.按照实验电路连接好电器元件。 3.移动滑动变阻器的滑片，改变电阻值。 4.观察电流表和电压表，记下三组不同的电压U和电流I的值。 5.根据公式计算出电阻率ρ的值。 六、实验数据 d/m U/V I/A R/Ωρ/Ω·m 第一次测量 2.80×10-4 5.00×10-17.8×10-2 6.41 1.97×10-7第二次测量 2.78×10-48.00×10-1 1.18×10-1 6.78 2.06×10-7第三次测量 2.82×10-4 1.00 1.46×10-1 6.84 2.18×10-7 七、实验结果 ρ平均=(1.97+2.06+2.18)÷3×10-7Ω·m=2.07×10-7Ω·m 八、实验结论 金属丝的电阻率是2.07×10-7Ω·m。 九、【注意事项】 1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电访必须采用电流表外接法 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待洲金属导线的两端 3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度．测量时应将导线拉直． 4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置 5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度正的值不宜过大（电流表用0～0．6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． 6.求R的平均值可用两种方法：第一种是用R＝U／I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图像（U－I图线）的斜率来求出．若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑． 十、误差分析 1.测金属丝直径时会出现误差，通过变换不同的位置和角度测量，然后再求平均值方法，达到减小误差的目的； 2.测金属丝长度时出现的误差，一定要注意到测量的是连入电路中的电阻丝的长度； 3.电压表、电流表读数时会出现偶然误差； 4.不论是内接法还是外接法，电压表、电流表内阻对测量结果都会产生影响；本实验中，由于金属丝的电阻不太大，应采用电流表外接法测电阻； 5.电流过大，通电时间过长，会使电阻丝发热导致电阻发生变化，产生误差 实验（7） 测定金属的电阻率 知识梳理 一、实验目的 （1）学会用伏安法测电阻，测定金属丝的电阻率. （2）练习使用螺旋测微器，会使用常用的电学仪器. 二、实验器材 被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线等. 三、实验原理 欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l ，用螺旋测微器测导线的直 径d ，用伏安法测导线的电阻R ，由S l R ρ=，所以金属丝的电阻率.4π2 R l d =ρ 四、实验步骤 （1）用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d . （2）依照电路图（图7-3-1）用导线将器材连好，将滑动变阻器的阻值调至最大. 图7-3-1 （3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的长度，即有效长度，反复测量3次，求出其平均值l . （4）电路经检查确认无误后，闭合电键S ，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流值和电压值，记入记录表格内;断开电键S ，求出导线电阻R 的平均值. （5）将测得的R 、l 、d 值代入电阻率计算公式l R d l RS 42πρ==，计算出金属导线的电阻率. （6）拆去实验线路，整理好实验器材. 五、注意事项 1.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法. 2.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端. 3.测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直. 4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量. 5.闭合开关S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置. 6.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I 不宜过大（电流表用0～0.6 A 量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大. 7.求R 的平均值可用两种方法:第一种是用R ＝U /I 算出各次的测量值，再取平均值;第二种方法是用图象法（U-I 图线）来求出.若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑. 测量金属丝的电阻率的 实验报告 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 《测量金属丝的电阻率》实验报告 徐闻一中：麦昌壮 一、实验目的 1.学会使用伏安法测量电阻。 2.测定金属导体的电阻率。 3.掌握滑动变阻器的两种使用方法和螺旋测微器的正确读数。 二、实验原理 设金属导线长度为l ，导线直径为d ，电阻率为ρ，则： 由S l ρR =，得： l R d l RS 42?==πρ。 三、实验器材 已知长度为50cm 的被测金属丝一根，螺旋测微器一把，电压表、电流表各一个，电源一个，开关一个，滑动变阻器一只，导线若干。 四、实验电路 五、实验步骤 1.用螺旋测微器测三次导线的直径d ，取其平均值。 2.按照实验电路连接好电器元件。 3.移动滑动变阻器的滑片，改变电阻值。 4.观察电流表和电压表，记下三组不同的电压U 和电流I 的值。 5.根据公式计算出电阻率ρ的值。 六、实验数据 七、实验结果 ρ平均=(1.97+2.06+2.18)÷3×10-7Ω·m=2.07×10-7Ω·m 八、实验结论 金属丝的电阻率是2.07×10-7Ω·m。 九、【注意事项】 1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电访必须采用电流表外接法 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待洲金属导线的两端 3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度．测量时应将导线拉直． 4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置 5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度正的值不宜过大（电流表用0～0．6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． 实验：测金属丝的电阻率（复习题库） 1、现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器和游标卡尺的示数如图（a）和图（b）所示。 （1）由上图读得圆柱体的直径为_________mm，长度为__________cm。 （2）若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=____________。 【答案】1.844 4.240 2 4 D U IL π 2、在某学习小组的实验活动中，要测量一个圆柱形金属材料的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量金属材料的直径D，用游标卡尺测量金属材料的长度L，刻度位置如图甲所示，则L 为cm。 (2)选择合适的器材按照图乙所示的电路图连接电路，调节滑动变阻器到合适位置，记下电压表读数U、电流表读数I，计算出材料的电阻，根据电阻定律求出材料电阻率。则该材料电阻率ρ为。（用 D、L、U、I表示） (3)实际上使用的电压表和电流表有一定的内阻，测量的电阻率结果比真实的值（填“偏大”、“偏小”或“相同” ） 【答案】5.675 2 4 D U IL π 偏小 3、（1）在“测定金属的电阻率”的实验中，由于金属丝直径很小，不能使用普通刻度尺，应使用螺旋测微器．螺旋测微器的精确度为_________mm，用螺旋测微器测量某金属丝直径时的刻度位置如图所示，从图中读出金属丝的直径为_________mm。 （2）如果测出金属丝接入电路的长度l、直径d和金属丝接入电路时的电流I和其两端的电压U，就可求出金属丝的电阻率．用以上实验中直接测出的物理量来表示电阻率，其表达式为ρ=___________。 （3）在此实验中，金属丝的电阻大约为4Ω，在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，选用了如下实验器材： A．直流电源：电动势约4．5 V，内阻不计； B．电流表A：量程0～0．6 A，内阻约0．125Ω； C．电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ； D．滑动变阻器R：最大阻值10Ω； E．开关、导线等。 在以下可供选择的实验电路中，应该选图____（填“甲”或“乙”），选择的接法为____接法（填“内”或“外”），此接法测得的电阻值将___________（填“大于”、“小于”或“等于”）被测电阻的实际阻值。 （4）根据所选实验电路图，在实物图中完成其余的连线___________．在闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置在_________（填“最左”或“最右”）端． （5）根据所选量程，某次实验两电表的示数如图，则读数分别为_________V和_________A。 （6）若某次实验测得接入电路金属丝的长度为0.810m，算出金属丝的横截面积为0.81×10-6m2，根据伏安法测出电阻丝的电阻为4.1Ω，则这种金属材料的电阻率为__________（保留二位有效数字）。 ＂测量金属丝的电阻率＂实验报告单 班级________________姓名________________实验时间______________ 一、实验目的 1.学会使用伏安法测量电阻。 2.测定金属导体的电阻率。 3.掌握滑动变阻器的使用方法和螺旋测微器的正确读数。 二、实验器材 长度为cm的被测金属丝一根，螺旋测微器一把，电压表、电流表各一个，电源一个，开关一个，滑动变阻器一只，导线若干。 三、实验电路图 四、实验步骤 1.用螺旋测微器在接入电路部分的被测金属导线上的三个不同位置各测量一次导线的直径，结果记 录在表格内，求出其平均值d. 2.按原理电路图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金属导线的有效长度，反复测量3次，结果记录表格内，求出其 平均值l. 4.用伏安法测金属导线的电阻R。用平均值法或图像法处理获得的电压U、电流I，求电阻R。 5.将测得的电压U、电流I、有效长度l、直径d，代入电阻定律公式中，推导出金属导线的电阻率 ρ= 6.拆去实验电路，整理好实验器材. ＂测量金属丝的电阻率＂数据记录表 1. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测电阻丝阻值约为4Ω。 （1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径d 。其中一次测量结果如右 图所示，图中读数为d =mm 。 （2）为了测量电阻丝的电阻R ，除了导线和开关外， 还有以下一些器材可供选择： 电压表V ，量程3V ，内阻约3k Ω 电流表A 1，量程0.6A ，内阻约0.2Ω 电流表A 2，量程100μA ，内阻约2000Ω 滑动变阻器R 1，0～1750Ω，额定电流0.3A 滑动变阻器R 2，0～50Ω，额定电流1A 电源E 1（电动势为1.5 V ，内阻约为0.5Ω） 电源E 2（电动势为3V ，内阻约为1.2Ω） 为了调节方便，测量准确，实验中应选用 电流表________，滑动变阻器_________， 电源___________。（填器材的符号） （3）请在右边的方框图中画出测量电阻丝的电阻应采 用的电路图，并在图中标明所选器材的符号。 （4）请根据电路图，在右图所给的实物图中画出连线。 （5）用测量量表示计算材料电阻率的公式 是ρ =（已用刻度尺测量出接入电路中的金属导线的有效长度为l ）。 补充练习1： 补充练习2： ⑴_________mm ⑵ _________mm （3） _________mm （4） _________mm 35 40 45 30 25 S V ＋ － ＋ － A 实验八 测定金属的电阻率 1.实验原理(如图1所示) 由R ＝ρl S 得ρ＝RS l ，因此，只要测出金属丝的长度l 、横截面积S 和金属丝的电阻R ，即可求 出金属丝的电阻率ρ. 图1 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R x 、l 、d 值，代入公式R ＝ρl S 和S ＝πd 2 4 中，计算出金属丝的电阻率. 1.数据处理 (1)在求R x 的平均值时可用两种方法 ①用R x ＝U I 分别算出各次的数值，再取平均值. ②用U －I 图线的斜率求出. (2)计算电阻率 将记录的数据R x 、l 、d 的值代入电阻率计算公式ρ＝R x S l ＝πd 2U 4lI . 2.误差分析 (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一. (2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小. (3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差. (4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差. 3.注意事项 (1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法. (2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端. (3)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值. (4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值. (5)闭合开关S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置. (6)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流强度I 不宜过大(电流表用0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大. (7)若采用图象法求R 的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑. 命题点一 教材原型实验 例1 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm. (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图2所示，其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值). 图2 测定金属丝的电阻率实 验讲义 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 实验基础知识 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 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退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mm，即螺旋测微器的精确度为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． 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)×(mm)． 如图2所示，固定刻度示数为mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为，最后的读数为： mm＋× mm＝ mm. 图2 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) 109 mm mm mm 2019 mm mm mm 5049 mm mm 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 V和 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V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到 V. (3)对于0～A量程的电流表，精确度是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 A. 实验一:测定金属的电阻率 一、实验原理: ①用测量电阻的方法测量金属丝的电阻(伏安法、伏伏法、安安法、等效替代法、半偏法等); ②用米尺测量接入电路中金属丝的长度L;(在拉直状态下,测三次取平均值) ③用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出其横截面积S;(在三个不同的位置,测三次取平均值) ④据电阻定律R=ρL/S,计算出电阻率ρ=RS/L=πd2U/4IL PS:①为避免温度对电阻的影响,应使时间尽量短,电流尽量小; ②此电路一般采用外接式,且应使电表示数偏转较大,以减小读数误差; ③数据处理:多次测量U、I值,求出电阻之后,再对电阻取均值\\利用U-I图像求也可以; ④实验前,一定要保证电路中的电流最小。(依据限流式或者分压式具体分析) 二、考点研析: 考点1:游标卡尺与螺旋测微器的读数 (1)游标卡尺的读数: 方法:主尺(cm)+副尺(n×精度) n:与主尺刻线对齐的第n条线;精度:(10等分)0、1mm、(20等分)0、05mm、(50等分)0、 02mm (2)螺旋测微器的读数: 方法:读数=固定刻度mm(注意半格就是否露出)+可动刻度(含估读)×0、01mm 考点2:全面考查实验“测定金属的电阻率” 例题1:在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准,待侧金属接入电路部分的长度约为50cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值) R、实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约为1Ω),电流表(内阻约0、1Ω), (2)用伏安法测量电阻丝的电阻X k阻),滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A),开关,导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接电压表(内阻约3Ω 好电路, 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0、10 0、30 0、70 1、00 1、50 1、70 2、30 I/A0、020 0、060 0、160 0、220 0、340 0、460 0、520 测定金属丝的电阻率实验报告 第十节实验:测定金属丝的电阻率 【基础知识训练】 1,在做测定金属丝的电阻率的实验时,下列说法正确的有( ) 应该用游标卡尺测量金属丝的长度,这样精确度高些. 应该用螺旋测微器(千分尺)测量其直径. 用多用表的欧姆挡测量其电阻,这样方便. 测量时,通电时间不宜过长,电流不宜过大,以免金属丝明显升温,造成电阻率变化. 2,为了提高电阻率的测量精度,下列措施那些是必须的( ) ①导线长度L用米尺测三次求平均值②测量电阻时,采用电流表内接法③实验时,电路中的电流要足够大④用千分尺测直径时,应在三个不同位置测量,再求平均值 A,①② B,②③ C,①④ D,②④ 3,要测定金属丝的电阻率,必须直接测出的物理量是( ) ①金属丝的电阻②金属丝的长度③金属丝的直径④流过金属丝的电流强度⑤金属丝两端的电压 A,①②③④ B,②③④⑤ C,①③④⑤ D,①②③⑤ 4,在下列测定金属丝的电阻率的几个步骤中,错误的是( ) ①先测出金属丝的长度,再将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直②根据待测金属丝的阻值,选择仪器和电路③接电路时,应先断开电键④不断增大滑动变阻器连入电路中的电阻值⑤将记录的数据填入设计的表格内,计算出电流和电压的平均值,再求出电阻 A,①②④ B,①③④ C,②③⑤ D,①④⑤ 5,用如图14-10-1所示的电路测量金属丝的电阻,尽管仪器完好无损,实验操作也完全正确,但发现测得的电阻值比真实值小了近一半,这是因为( ) 金属丝的电阻值接近电压表的内阻. 金属丝的电阻值远大于电压表的内阻. 电流表的内阻太大. 没有进行多次测量然后取平均值. 【能力技巧训练】 6,螺旋测微器的精密螺距是 mm,可动刻度上的旋钮和 测微杆紧固在一起,旋钮每转一周,可动刻度恰好转过等 分,此时测微螺干就前进或后退 mm.可动刻度每转过一等 分,测微螺干移动的距离为 mm,用它测量长度可以精确 到 mm.用它来测量直径约几毫米的金属丝的直径时,其 有效数字是位.如图14-10-2所示螺旋测微器的示数为 . 7,在测定金属的电阻率的实验中,按实验要求测出了所需测量的物理 量,则计算电阻率的公式是 ,在需要测出的物理量中,对 实验结果的准确性影响最大的是的测量. 8,在测定金属的电阻率实验中,请在下面的虚线框中画出测量的电路图,并根据你所画电路图连接实物图.(图14-10-3所示) 【探究创新训练】 9,为测定一根长约20.0cm,横截面直径为0.220mm的某种金属丝的电阻率(其值约为1×10-6Ωm),现有以下器材可供选择: 直流电源(电源电压为15V) 电流表(量程为0～200μA,内阻约为3.7KΩ) 电流表(量程为0～20mA,内阻约为40Ω) 电流表(量程为0～2 A,内阻约为0.4Ω) 测定金属的电阻率 一、说明 要求学会使用螺旋测微器,学会用伏安法测量电阻的阻值,用电阻的定义式求电阻率;会处理该实验中出现的仪器选择、电路连接方式及误差分析、电阻率计算等综合问题。《测定金属的电阻率》是电学实验中最为核心的内容，一直是对实验知识和实验能力的综合考查的最佳切入点，新课改高考大纲与原来的考试大纲要求相同。 二、示例 例1.在“测定金属的电阻率”实验中,需要测量金属丝的长度和直 径。现用最小分度为1mm的米尺测量金属丝长度，图中箭头所指位置是拉直的金 属丝两端在米尺上相对应的位置,测得的金属丝长度为ｍm.在测量金属丝直 径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径?请简述测量方法：。 例２．(1)用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图所示，此示数为。 （2）利用图中给定的器材测量电压表V的内阻Ｒv。图中Ｂ为电源（内阻 可忽略不计）,R为电阻箱，K 为电键。 ①将图中实物连接为测量所用的电路。 ②写出实验中必须记录的数据（用符号表示）,并指出各符号的意义： 。 ③用②中记录的数据表示R V的公式为ＲV = 。 例3．用以下器材测量一待测电阻Ｒx的阻值(900～1000Ω)。 电源Ｅ，具有一定内阻，电动势约为9.０V; 电压表Ｖ1，量程为1.5Ｖ，内阻ｒ１=７５0Ω； 电压表V2,量程为5V，内阻r2＝2５00Ω; 滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K,导线若干。 (１)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1 3 ,试根据右图所示仪器画出测量电阻R x的一种实验电路原理 图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 (2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线. (3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U２表示,则由已知量和测得量表示Ｒx的公式为R x=。 例4.利用螺旋测微器、米尺和图所示的器材(其中电流表的内阻为１Ω,电 压表的内阻为5kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为５Ω的金属丝的电 阻率。 (１）用实线代替导线，将图中的器材连接成实物电路图,要求尽量避免交叉，电流表、电压表威该选择合适的量程(已知电源的电动势为6V，滑动变阻器的阻值为0～20Ω）。 (2)实验时螺旋测微器测 量金属丝的直径和米 尺测量金属丝的长度示数如图１所示，电流 表、电压表的读数如图2图1 所示,由图可以读出金属图２ 丝两端的电压Ｕ=，流过金属丝的电流强度I= ,金属丝的长度L= cｍ，金属丝的直径d = mm。 ?例题参考答案 1.97 2.0;方法略 解析：在铅笔上紧密排绕金属丝N匝,用来尺量出该Ｎ匝金属丝的宽度D，由此可以计算得出金属丝的平均直径为D／N。 ＂测量金属丝的电阻率＂实验报告单班级________________ 姓名________________ 实验时间______________ 一、实验目的 1.学会使用伏安法测量电阻。 2.测定金属导体的电阻率。 3.掌握滑动变阻器的使用方法和螺旋测微器的正确读数。 二、实验器材 长度为cm的被测金属丝一根，螺旋测微器一把，电压表、电流表各一个，电源一个，开关一个，滑动变阻器一只，导线若干。 三、实验电路图 x E 四、实验步骤 1.用螺旋测微器在接入电路部分的被测金属导线上的三个不同位置各测量一次导线的直径，结果记 录在表格内，求出其平均值d. 2.按原理电路图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金属导线的有效长度，反复测量3次，结果记录表格内，求出其 平均值l. 4.用伏安法测金属导线的电阻R。用平均值法或图像法处理获得的电压U、电流I，求电阻R。 5.将测得的电压U、电流I、有效长度l、直径d，代入电阻定律公式中，推导出金属导线的电阻率 ρ= 6.拆去实验电路，整理好实验器材. ＂测量金属丝的电阻率＂数据记录表 1. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测电阻丝阻值约为4Ω。 （1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径d 。其中一次测量结果如右 图所示，图中读数为d = mm 。 （2）为了测量电阻丝的电阻R ，除了导线和开关外， 还有以下一些器材可供选择： 电压表V ，量程3V ，内阻约3kΩ 电流表A 1，量程，内阻约Ω 电流表A 2，量程100μA ，内阻约2000Ω 滑动变阻器R 1，0～1750Ω，额定电流 滑动变阻器R 2，0～50Ω，额定电流1A 电源E 1（电动势为 V ，内阻约为Ω） 电源E 2（电动势为3V ，内阻约为Ω） 为了调节方便，测量准确，实验中应选用 0 35 40 45 30 25 实验基础知识 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． 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. 图2 二、游标卡尺 1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个、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、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) 109 mm0.1 mm0.1 mm 2019 mm0.05 mm0.05 mm 5049 mm0.02 mm0.02 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. 电学实验2 测定金属丝电阻率 1、在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：R x(阻值约4Ω，额定电流约0.5A)； 电压表：V(量程3V，阻约3kΩ)； 电流表：A1(量程0.6A，阻约0.2Ω)；A2(量程3A，阻约0.05Ω)； 电源：E1(电动势3V，阻不计)；E2(电动势12V，阻不计)； 滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线． ①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm. ②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________、电源应选 ________(均填器材代号)，在虚线框完成电路原理 图．____________. 2、在探究“决定电阻丝电阻的因素”实验中，实验小组根据下表中给出的电阻丝，分别探究电阻与长度、横截面积、材料的关系。 （1）为探究电阻丝电阻与长度的关系，应选择表中_________（填写编号）进行实验。 （2）实验小组采用如图所示装置测量电阻丝的电阻率，通过改变滑动头在电阻丝上位置，改变接入电路电阻丝长度。测出接入电路电阻丝的长度L和对应的电流表读数I。 ①请用笔画线代替导线在图中将实物电路连接完整_________。 ②实验中测出多组I和L的数据，作出－L图线。测得图线斜率为k，已知电源电动势为E，电阻丝横截面积为s，则电阻丝电阻率ρ＝___________。 ③关于本实验操作过程和误差分析，下列说法中正确的有_________。 A．开关闭合前，应将图中滑动变阻器滑动头移到最左端 B．闭合开关，电流表指针不偏转，在不断开电路情况下，用多用表电压档检查电路C．实验误差原因之一是测量电阻丝接入电路的长度有误差 D．实验误差的主要来源是电流表阻和电源阻 3、在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作： （1）用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度L。再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，某次测量结果如图所示，则这次测量的读数D= mm。 （2）先用欧姆表（×1档）粗侧，如右图，再使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻高二物理测定金属的电阻率
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