高中物理最拿分考点考点7实验测量导体的电阻率新人教版选修31.docx

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高中物理最拿分考点考点7实验测量导体的电阻率新人教版选修31

考点7实验：

测量导体的电阻率

实验：

测量导体的电阻率（选修3-1第二章：

恒定电流的第六节导体的电阻）

★★★

○○○○

1、实验目的

（1）掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法；

（2）掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；

（3）学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

2、实验原理

（1）螺旋测微器

①构造.

如图,S为固定刻度，H为可动刻度.

②原理.

可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01mm.

③读数.

A.测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出.

B.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）.

C.如图所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米,而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：

2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.

（2）电阻率的测定原理

把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据计算金属丝的电阻Rx＝，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律R＝，得出计算金属丝电阻率的公式。

3、实验器材

毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器（阻值范围0～50Ω）、电池组、开关、被测金属丝、导线若干.

4、实验步骤

（1）直径测定：

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，计算出金属丝的横截面积

（2）电路连接：

按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路.

（3）长度测量：

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3次，求出其平均值l.

（4）U、I测量：

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，电路经检查确认无误后，闭合开关S，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，记入表格内，断开开关S.

（5）拆除实验线路，整理好实验器材.

5、数据处理

（1）在求Rx的平均值时可用两种方法

①用Rx＝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U、I、l、d的值代入电阻率计算式

6、误差分析

（1）金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，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均会带来偶然误差

（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

7、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、待测金属丝、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待测金属丝的两端

（3）测量被测金属丝的有效长度，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待测金属丝长度，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，通过待测金属丝的电流强度I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）若采用图像法确定Rx，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

1、电流表的内接法和外接法的比较

内接法

外接法

电路图

误差原因

电流表分压

U测＝Ux＋UA

电压表分流

I测＝Ix＋IV

电阻测量值

R测＝＝Rx＋RA>Rx

测量值大于真实值

R测＝＝

测量值小于真实值

适用条件

RA≪Rx

RV≫Rx

适用于测量

大阻值电阻

小阻值电阻

2、两种电路的选择

①阻值比较法：

先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。

简单概括为“大内偏大，小外偏小”。

②临界值计算法：

Rx<时，用电流表外接法；Rx>时，用电流表内接法。

③实验试探法：

按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。

3、仪器选择的基本思路

（1）优先考虑安全因素

各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流（或电压）．实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流（一般假设滑动变阻器采用限流接法时进行估算）．如：

用伏安法作出标有“6V,0.6W”字样的小灯泡的U－I图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最大值不能超过6V.

（2）考虑读数误差因素

一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差．

（3）仪器选择的一般步骤

①首先选择唯一性的器材；

②粗画电路图（暂不接电流表和电压表）；

③估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材．

（四川省资中县球溪高级中学2015-2016学年高二上学期12月考）在“测定金属的电阻率”的实验中，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后再根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。

某实验小组用米尺测得金属丝的长度为l=0.810m，用螺旋测微器测得金属丝直径的示数如图所示。

已知金属丝的电阻大约为4Ω。

（1）从图中读得金属丝的直径为_________mm。

（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下的实验器材：

A．直流电源：

电动势约4.5V，内阻很小；

B．电流表A：

量程0～0.6A，内阻约0.125Ω；

C．电压表V：

量程0～3V，内阻约3kΩ；

D．滑动变阻器：

最大阻值10Ω；

E．滑动变阻器：

最大阻值200Ω；

F．开关、导线等。

为使测量尽量精确，且便于调控，滑动变阻器应选_______。

（3）根据所选的器材，在虚线框内画出实验电路图__________。

（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为，则这种金属材料的电阻率为_____（电阻率，长度，直径，电阻表示）

【答案】

（1）0.520；

（2）D或；（3）电路图如下图所示；（4）。

【点拨】若滑动变阻器采用限流式时能限住电流，则应用限流式，因为限流式操作方便且节能。

1、（多选）在做“测定金属的电阻率”实验时，下列操作中正确的是_____

A．若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面的漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好

B．用米尺反复测量3次导线的总长，求出平均值l，然后将导线接入测量电路中

C．估计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路

D．合上开关S，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流强度和电压的数值，计算出导线的电阻R

【答案】AC

【精细解读】测金属丝的直径应去掉表面的漆，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好，A正确；用毫米刻度尺测量3次导线的总长，求出平均值l，然后将导线接入测量电路中，B错误；计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路，C正确；记录几组对应的电流强度和电压的数值，作出U-I图象，通过求效率来求电阻，D错误；故选AC.

2、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．

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】①1.773（1.771～1.775均正确）　②A1　E1　电路原理图见解析图

3、（内蒙古赤峰二中2017-2018学年高二上学期第二次月考）欲用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属导线的电阻和电阻率，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：

A.电池组（3V，内阻1）

B.电流表（0~3A，内阻0.0125）

C.电流表（0~0.6A，内阻0.125）

D.电压表（0~3V，内阻3k）

E.电压表（0~15V，内阻15k）

F.滑动变阻器（0~20，额定电流1A）

G.滑动变阻器（0~2000，额定电流0.3A）

H.开关、导线

（1）用螺旋测微器测电阻丝的直径如图，电阻丝的直径为_______mm

（2）上述器材中电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________；（填写各器材的字母代号）

（3）实验电路应采用电流表_____接法；（填“内”或“外”）

（4）为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5A范围内改变请按要求在下面方框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图__________.

【答案】

（1）0.433mm；

（2）C；D；F；（3）外；（4）电路图如图所示。

【精细解读】螺旋测微器读数时，可以分成整数部分和小数部分两部分来读，根据伏安法测电阻的原

每道试题20分，总计100分

1、（多选）在“测定金属的电阻率”的实验中,下列说法正确的是_____

A．用伏安法测金属丝的电阻时,可采用电流表内接法

B．实验中应调节滑动变阻器,取得多组U和I的值,然后求出电阻平均值

C．应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次，然后求出长度平均值

D．实验中电流不得太大,以免电阻率发生变化

【答案】BD

【解析】用伏安法测金属丝电阻时,因金属丝电阻较小,应采用电流表外接法,选项A错；实验中应调节滑动变阻器,取得多组U和I的值,然后求出电阻平均值，选项B正确；计算电阻率公式中的l应为接入电路中的长度,并不是整根金属丝的长度,选项C错；实验中电流不得太大,以免电阻率发生变化，选项D正确；故选BD.

2、在“测定金属的电阻率”的实验中，提供的电源是一节内阻可不计的干电池，被测金属丝的直径小于1mm，长度约为80cm，阻值约为3Ω，使用的电压表有3V（内阻约为3kΩ）和15V（内阻约为15kΩ）两个量程，电流表有0.6A（内阻约为0.1Ω）和3A（内阻约为0.02Ω）两个量程，供限流用的滑动变阻器有：

A.0～10Ω；B.0～100Ω；C.0～1500Ω三种，可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种，用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则：

（1）螺旋测微器的示数是________mm.

（2）为减小电阻的测量误差，应选用________图所示的电路．

（3）为了使测量便于调