实验二：测金属丝的电阻率.docx

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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：

Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；

电压表：

V（量程3V，内阻约3kΩ）；

电流表：

A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；

A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；

电源：

E1（电源电压为3V）；

E2（电源电压为12V）；

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：

1．5mm＋27.4×0.01mm＝1.774mm.

（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0.5A，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）A1　E1　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5Ω，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0～3V，内阻10kΩ

B．电压表0～15V，内阻50kΩ

C．电流表0～0.6A，内阻0.05Ω

D．电流表0～3A，内阻0.01Ω

E．滑动变阻器，0～10Ω

F．滑动变阻器，0～100Ω

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选____________，电流表应选________________，滑动变阻器应选______________．（填序号）

滑动变阻器F接入电路会造成电流过小

②实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．

错误1：

________________________________________________________________________

错误2：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

（3）若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率ρ＝__________.

答案　

（1）0.680　

（2）①A　C　E　②导线连接在滑动变阻器的滑片上　采用了电流表内接法　（3）

解析　

（1）从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180mm，所以该金属丝直径应为0.5mm＋0.180mm＝0.680mm.

（2）①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3V，用3V量程的电压表A；因为电阻丝的电阻大约为5Ω，如果把3V的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6A，因此用量程是0.6A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5Ω，为了减小实验误差，应选10Ω的滑动变阻器E.

（3）由R＝ρ可得：

ρ＝.

考点2：

数据处理及误差分析

★★【例2】某同学在一次“探究决定导体电阻的因素”的实验中，用刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为l＝0.720m，用螺旋测微器测出金属丝直径（刻度位置如图所示），用伏安法测出金属丝的电阻（阻值大约为5Ω），然后计算出该金属材料的电阻率．在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：

A．直流电源E（输出电压为3V）

B．电流表A（量程0～0.6A，内阻约0.125Ω）

C．电压表V（量程0～3V，内阻3kΩ）

D．滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）

E．开关、导线等

（1）从图中读出金属丝的直径为________mm.

（2）根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图．

（3）若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx＝4.0Ω，则这种金属材料的电阻率为________Ω·m（保留两位有效数字）．

答案　

（1）0.600　

（2）如图所示

（3）1.6×10－6

解析　（3）由R＝ρ得ρ＝＝，将Rx＝4.0Ω、l＝0.720m、d＝0.600mm＝0.600×10－3m代入得ρ≈1.6×10－6Ω·m.

[2-1]★★★在“探究决定导体电阻的因素”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：

A．电压表（量程0～3V，内阻约为15kΩ）

B．电压表（量程0～15V，内阻约为75kΩ）

C．电流表（量程0～3A，内阻约为0.2Ω）

D．电流表（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）

E．变阻器R1（0～100Ω，0.6A）

F．变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）

G．电池组E（电动势为3V，内阻约为0.3Ω）

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）．

小电阻外接法

（2）为减小实验误差，应选用如图中________（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中的实物图用线连接起来．

（3）若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示，则金属丝的直径为______mm，电阻值为______Ω.

答案　

（1）ADEGH　

（2）乙　实物图见解析

（3）0.637（0.636～0.638均可）　2.4

解析　

（1）由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝＝A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．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，应选如图乙所示电路，实物连接如图所示．

（3）从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测金属丝的阻值为

Rx＝＝Ω＝2.4Ω.

考点：

仪器的选择（电压表、电流表、滑动变阻器）、内外接法选择、实物图连接、螺旋测微器读数、电压表与电流表的读数

【巩固训练】

1.【2013山东】★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,该钢笔帽的内径为

　　　　mm。

【A；d=11mm+0.05mm×6=11.30mm】

2.★在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm。

【0.617mm】

3.【2012山东】★用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_______mm。

【1.773】

4.【2014海南】★★现有一合金制成的圆柱体，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。

由上图读得圆柱体的直径为mm，长度为cm.

【1.843mm;4.240cm】（化单位的时候注意有效数字）

5.【2014海南】★★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，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为D、L，测得D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=。

6.【2012山东】★★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：

Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5Ａ）；

电压表：

V（量程3V，内阻约3KΩ）；

电流表：

A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；

A２（量程3A，内阻约0.05Ω）；

电源：

E1（电动势3V，内阻不计）；

E２（电动势12V，内阻不计）；

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。

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（见答题卡）完成电路原理图。

【分析】：

电压表的量程最大为3V，因此电源选择E1；

通过电阻的额定电流为0.5A，因此，电流表选A1；

除此之外，还得判断电流表的内外接（看电阻之比）

答案：

A1　E1　电路图如图

考点：

仪器的选取（电流表、电源）、电路原理图

7.★★在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量：

（1）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量3次,求出其平均值L;其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为　　　cm。

用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d;其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为　　　　mm。

（2）采用图丙所示的电路测量金属丝的电阻,则金属丝电阻的测量值比真实值

　　　　（选填“偏大”或“偏小”）。

最后由公式ρ=　　　　　计算出金属丝的电阻率（用直接测量的物理量表示）。

考点：

电流表外接法、误差分析、刻度尺读数、螺旋测微器读数、电阻率表达式

8.【2012广东】★★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量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1280Ω;

③由此可知,圆柱体的电阻为　　　　Ω。

考点：

游标卡尺、螺旋测微器的读数、替代法测电阻

替代法测电阻在2011年新课标考察

9.【2014山东】★★★实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。

该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。

可供使用的器材有：

电流表：

量程0.6A，内阻约为0.2；

电压表：

量程3v，内阻约9K；

滑动变阻器R1：

最大阻值5；

滑动变阻器R2：

最大阻值20；

定值电阻：

R0