实验二测金属丝的电阻率

1、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（阻值约4 Q,额定电流约 0.5 A）;电压表：V（量程3 V，内阻约3 k Q）;电流表：Ai（量程0.6 A，内阻约0.2 Q ）;A2（量程3 A，内阻约0.05 Q

2、）;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 Q );螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S;导线. 用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm.-|”J J115T 1呼(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 X 0.01 mm= 1.774 mm. 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

3、待测金属丝的额定电流为示.0.5 A,所以电流表选 A,电源选 日即可电路原理图如图所答案 (1)1.774(1.7721.776均正确)(2)A 1 E 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I，金属丝的电阻大约为 5 Q,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03 V，内阻10 k QB. 电压表015 V，内阻50 k QC. 电流表 00.6 A，内阻0.05

4、 QD. 电流表03 A，内阻0.01 QE. 滑动变阻器，010 QF. 滑动变阻器，0100 Q要求较准确地测出其阻值，电压表应选动变阻器应选 .(填序号),电流表应选,滑滑动变阻器F接入电路会造成电流过小 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: 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 p =答案(1)0.680(2)AC E导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接法n Ref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0.5 mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读

5、0.180 mm,所以该金属丝直径应为0.5 mm + 0.180 mm = 0.680 mm.(2)由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 V,用3 V量程的电压表 A;因为电阻丝的电阻大约为 5 Q,如果把3 V的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5 Q,为了减小实验误差，应选10 Q的滑动变阻器E.,I口n Rd（3）由R=p 可得：p 4l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I = 0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径（刻度位置如图

6、所示）,用伏安法测出金属丝的电阻 （阻值大约为5 Q），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3 V）B. 电流表 A（量程00.6 A，内阻约 0.125 Q）C. 电压表 V（量程03 V，内阻3 k Q）D. 滑动变阻器 R（最大阻值20 Q）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. 若根据伏安法测出金属丝的阻值为R = 4.0 Q ,则这种金属材料的电阻率为m（保留两位有效数字）.答案 （1）0.600（2）如图所示-6(3)1.6 x 1

7、0解析（3）由A p S得RS n Rd2 心p =,将 RX = 4.0 Q ll 41=0.720 m d= 0.600 mrm= 0.600 x 10-3 m 代入得 p 1.6 x 10 -6m.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5 Q,实验室备有下列实验器材：A. 电压表酒（量程03 V，内阻约为15 k Q）B. 电压表-（量程015 V，内阻约为75 k Q）C. 电流表-（量程03 A，内阻约为0.2 Q）D. 电流表 （量程00.6 A，内阻约为1 Q）E. 变阻器 R（0 100 Q, 0.6 A）F. 变阻器 R2（0 2 000 Q,

8、 0.1 A）G. 电池组E电动势为3 V,内阻约为0.3 Q）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 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60.00 cm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 Q.答案 (1)ADEGH (2)乙实物图见解析(3) 0.637(0.6360.638 均可)2.4解析(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选 A;被测电阻约为 5

9、Q,电路中的最E 3大电流约为I = =匸A= 0.6 A,电流表应选 D;根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻R -，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.民W(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637 mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1. 20 V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为1.200.50Q = 2.4Q.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

10、 （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mm2. 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

11、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p=。（1 ）內囲:辂示龙知,靱创弍第国包廈云S!端1.“，曹际逐示戢担嗣1材1心4 it- r汛念产55冲1匸.r= （1蛊工他几& _百3r rjj ；由匿1転诃Hl穗畅卡尺i穴示散为Ueu睛斩尺示粒力升化临顾0钏切苛J抵玄尺斎16丹12炖斗 n_4 n 阿皿二 i?14O7riini=41240tTrL ；（2）現静匣示芒,fi :输得-=4厂4IL啟誓Q ：I :心 4.2JI :丄_ .6. 【2012山东】在测量金属丝

12、电阻率 的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：R （阻值约4Q,额定电流约 0.5 A）;电压表：V （量程3V,内阻约3KQ）;电流表：A （量程0.6 A，内阻约0.2 Q）;A 2 （量程3 A，内阻约0.05 Q）;电源：Ei （电动势3 V，内阻不计）；E 2 （电动势12V，内阻不计）;滑动变阻器：R （最大阻值约20Q）;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

13、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：Ai Ei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 emo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 p=计算出金属丝的电阻率

14、（用直接测量的物理量表示 ）。hH(1) 24.1 旷U 0, 51S0. 519偏小,ITT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甲乙丙(2)按图丙连接电路后，实验操作如下: 将滑动变阻器 R的阻值置于最 (选填“大”或“小”)处；将Sa拨向接点1,闭合S1,调节R,使电流表示数为I 0 将电阻箱R2的阻值调至最 (选填“大”或“小”),将S拨向接点2;保持R1不变,调节

15、R2,使电流表示数仍为Io,此时Ra阻值为1280Q ; 由此可知，圆柱体的电阻为Qo(1) 5.01 ; 5.315(2 )大；大：1280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1.0mm,查得铜的电阻率为1.7 10_8 m ,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R:最大阻值5;滑动变

16、阻器艮：最大阻值20；定值电阻：R)=3Q;电源：电动势6V,内阻可不计；开关、导线若干。回答下列问题：(1 )实验中滑动变阻器应选 (填“ R”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至端(填“ a” 或“ b”).(2) 在实物图(见答题卡)中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。(3) 调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0.50A时，电压表示数如图乙所示， 读数为V.(4) 导线实际长度为 m (保留2位有效数字)分析】：先估算出电阻值,通过电流表的量程计算电路中电阻的最小值,再计算接入电路中R的部分应该为多大。根据伏安法测出的电阻为Rx和R0的总和。被测电阻的阻值约为R

17、x-1.7 10 s1001.0 1061.7,而电路中最大电流为lm=0.6A,所以电路中总电阻的最小值为Im 0.610,则滑动变阻器的阻值最小为R=R-Rx-R0=5.3 Q ,故滑动变阻器应选择F2;在电路中滑动变阻器为限流接法，闭合开关之前，其阻值应置于最大值处，即a处。【测量电路的总电阻肯定大于3欧，因此，为了使得电流变化范围大，滑动变阻器应该选用R2】电路连接如图所示电压表的读数为 2.30V。 被测电阻的测量值为 RxU Rd, Rx丄，代入数据，解得导线的实际长度为l-94moIs答案：(1)R2 a (2)见解析(3)2.30(4)94【后两个答案有误差范围】考点：限流接法

18、滑动变阻器的选取问题、实物图的连接、电压表的读数、欧姆定律计算电 阻、电阻定律 难点：滑动变阻器的选取(根据待测电阻大小选取滑动变阻器：限流法得选一个比待测电 阻大的不太多的滑变，分压法选择一个与待测电阻大小差不多的滑变)；计算导线实际长 度(计算量大)10. 【2012北京】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所示,其读数应为mm该值接近多次测量的平均值 ）.用伏安法测金属丝的电阻RX.实验所用器材为：电池组（电动势3V,内阻约1Q）、电流表（内阻约0.1 Q）、电压表（内阻约3kQ）、滑动变阻器 R（020Q ,额定电流2A）、开关、导线 若干.乙某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量R采用的是 （选填“甲”或“乙”）图（3）图丙是测量R的实验器材实物图图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端请根据（2）所选的电路图，补充完成图丙中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏（4）这