物理课件（新教材粤教版）第十章实验十导体电阻率的测量

实验十目标要求1.熟悉“金属丝电阻率的测量”的基本原理及注意事项.2.掌握测电阻率的电路图及误差分析.导体电阻率的测量实验技能储备考点一教材原型实验考点二探索创新实验课时精练

内容索引一实验技能储备

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和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.2.实验器材被测金属丝，直流电源(4V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0～3V)，滑动变阻器(0～50Ω)，开关，导线若干，

，毫米刻度尺.1.实验原理(如图所示)长度l直径d螺旋测微器3.实验过程(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，反复测量多次，求出其平均值l.(4)把滑动变阻器的滑片调到最

(填“左”或“右”)端.(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.左4.求R的平均值时可用两种方法(1)用R＝

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.5.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

法.(2)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，反复测量多次，求其平均值.外接(3)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.(4)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(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.(5)若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去.6.误差分析(1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差.(2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝

，知ρ测<ρ真.(3)通电电流过大、时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差.考点一教材原型实验例1

在“金属丝电阻率的测量”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甲所示，其读数应为_______________________________mm.(该值接近多次测量的平均值)、、均可)(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx，实验所用器材为：电池组(电动势为3V，内阻约为1Ω)、电流表(内阻约为0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流为2A)、开关、导线若干.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Rx是采用图中的_____(选填“乙”或“丙”)图.乙次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(3)图丁是测量Rx的实物图，图丁中已连接了部分导线.请根据(2)中所选的电路图，补充完整图中实物间的连线.答案如图(a)所示(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图戊所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx＝_________________________Ω.(保留两位有效数字)答案如图(b)所示、、、均可)(5)根据以上数据可以算出金属丝电阻率约为____(填选项前的字母).×10－2×10－3Ω·m×10－6×10－8Ω·mC(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准.下列关于误差的说法中正确的是_____(填选项前的字母).A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系

统误差D.用U－I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差CD例2

(2023·广东茂名市联考)某兴趣小组要测量一段金属丝的电阻率，设计的实验步骤如下：(1)用螺旋测微器在金属丝的不同部位测量截面直径，并计算出平均值D作为直径的测量值，其中一次测量如图甲所示，由图可知这次测量的直径为________mm.螺旋测微器的精确度为0.01mm，由题图甲可知，金属丝的直径为D＝0＋×0.01mm＝0.396mm(2)剪下一段金属丝，在一半径为20cm的木质量角器上绕半周，接入如图乙所示的电路中，通过金属夹所夹位置改变金属丝接入电路的长度，图乙中导线端点尚未连接完毕，请在图乙中用笔画线代替导线将实物电路图补充完整.答案见解析图由于金属丝的电阻比较小，用伏安法测量其电阻时，采用电流表外接法，电压表分流较少，可以减小系统误差，实物图如图所示(3)电路连接完毕后闭合开关，调节金属夹所夹位置使接入电路的金属丝所对应的圆心角θ＝

，并调节滑动变阻器的阻值，此时的电压表和电流表读数分别如图丙所示，电压表(量程为3V)的示数U＝______V，电流表(量程为0.6A)的示数I＝_____A.电压表的量程为3V，其分度值为0.1V，故电压表的示数为2.40V；电流表的量程为0.6A，其分度值为0.02A，故电流表的示数为0.50A.(4)改变金属夹所夹位置，通过调节滑动变阻器的阻值，使每次电流表的读数I达到一相同值(同图丙电流表示数)时，选择电压表合适量程接入电路，记录多组电压表的示数U和对应量角器的角度θ.(5)根据记录的数值，作出U－θ图像如图丁所示，若图丁中图线的斜率为k，金属丝的直径为D、量角器的半径为r，请用上述字母表示该金属丝的电阻率表达式ρ＝______，计算结果为________Ω·m(结果保留一位有效数字).6×10－6代入数据得ρ＝6×10－6Ω·m.考点二探索创新实验例3

(2022·广东卷·12)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：(1)装置安装和电路连接如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中.(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L.②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端.断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置.记录两表的示数U和I1.③闭合S2，电压表的示数______(选填“变大”或“变小”).调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx＝______(用I1、I2和U表示).④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③.变小闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电压表的示数变小.加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流为I2－I1，(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值____(选填“有”或“无”)影响.无在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2－I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量无影响.(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx－L图线.将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为_______cm，即为机械臂弯曲后的长度.由题图(c)可知，导电绳拉伸后的长度为51.80cm.例4

某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10cm，宽度为4.52cm.(1)某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，用多用电表的电阻挡粗测玻璃槽中盐水的电阻，选择开关置于“×100”挡，发现指针如图甲所示，为较准确地测得玻璃槽中盐水的电阻，该同学接着需要做的实验步骤是换选______(选填“×10”或“×1k”)挡.×10(2)为了准确测量电阻，准备了以下实验器材：A.电动势为3V的电源，内阻约为0.5Ω；B.最大阻值为5Ω的滑动变阻器；C.最大测量值为3V的电压表，内阻约为3kΩ；D.最大测量值为15V的电压表，内阻约为5kΩ；E.最大测量值为15mA的电流表，内阻约为1Ω；F.最大测量值为0.6A的电流表，内阻约为0.5Ω.实验中要求尽量减小系统误差，应保证电表在测量时其最大读数超过量程的

，则电压表应选择________，电流表应选择________(均填器材前的选项字母).请用笔画线代替导线，完成图乙中的连线.答案C

E

如图所示(3)准确连线后，测出玻璃槽中盐水的高度为H，电压表示数为U，电流表示数为I，改变玻璃槽中的盐水高度，测出如下表所示的5组数据，分析数据后，试通过

图线来求电阻率.图丙中已经描出了各点，请作出图线，求得盐水的电阻率为ρ＝________Ω·m.(结果保留2位有效数字)次数水面高H(cm)电压U(V)电流I(mA)12.532.888.723.002.659.533.512.639.844.002.3510.954.502.5213.1答案如图所示

～均可)四课时精练1.(2023·广东湛江市调研)某同学听说一支新HB铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻约为25Ω，于是就找来一支新HB铅笔，准备测出笔芯的电阻和电阻率.(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻，先把选择开关调至欧姆____(填“×1”“×10”或“×100”)挡，使红、黑表笔短接进行欧姆调零，再使红、黑表笔与该铅笔笔芯的两端接触，经过正确的操作后，测量结果如图甲所示，则该铅笔笔芯的电阻为________Ω.1234×130或1234由题可知，HB笔芯(粗细均匀)的电阻约为25Ω，故先把选择开关调至欧姆“×1”挡，则题图甲中的示数为30×1Ω＝30Ω；答案见解析图(2)该同学想用伏安法更准确地测出这支铅笔的电阻，为此他从实验室找到如下器材：A.电源E：电动势约为3.0V，内阻可忽略不计；B.电压表V：量程为0～3V，内阻为几千欧；C.电流表A：量程为0～100mA，内阻为几欧；D.滑动变阻器R：最大阻值为100Ω；E.开关S，导线若干.为了尽量准确地测量这支铅笔电阻Rx的阻值，在图乙中，用笔画线代替导线，完成电路图.12341234由于电流表内阻与待测电阻相差不多，而电压表内阻比待测电阻大很多，故应用电流表的外接法，电路图如图所示(3)该同学小心划开铅笔，用螺旋测微器测量笔芯的直径如图丙所示，则笔芯的直径为______________________mm.1234、均可)螺旋测微器读数为D＝1.5mm＋×0.01mm＝1.973mm(4)若测得该铅笔笔芯的电阻为R、长度为L，直径为D，则该铅笔笔芯的电阻率ρ＝______.(用R、L、D表示)12342.一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品，横截面外缘为正方形，如图甲所示.此金属管线样品长约30cm、电阻约10Ω，已知这种金属的电阻率为ρ，因管芯绝缘材料截面形状不规则，无法直接测量其横截面积.请你设计一个测量管芯截面积S的电学实验方案，现有如下器材可选：A.毫米刻度尺B.螺旋测微器C.电流表A1(量程0～600mA，内阻约为1.0Ω)D.电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)E.电压表V(量程0～3V，内阻约为6kΩ)1234F.滑动变阻器R1(2kΩ，允许通过的最大电流0.5A)G.滑动变阻器R2(10Ω，允许通过的最大电流2A)H.蓄电池E(电动势为6V，内阻约为0.05Ω)I.开关一个、带夹子的导线若干(1)上述器材中，应该选用的电流表是___，滑动变阻器是____(填写选项前字母代号).1234CG1234由题意可知，电源电动势为6V，电压表量程0～3V，而由于待测电阻约为10Ω，则电流最大为I＝

＝0.3A，故不能选用量程为0～3A的电流表，故电流表选A1，即C；滑动变阻器总阻值太大不方便调节，故滑动变阻器应选用最大阻值较小的R2，即G.(2)若某次用螺旋测微器测得样品截面外缘正方形边长如图乙所示，则其值为______mm.1234由题图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为×0.01mm＝0.230mm，螺旋测微器的读数为0.5mm＋0.230mm＝0.730mm.(3)要求尽可能测出多组数据，你认为在图丙、丁、戊、己中选择的电路图是____.1234丙由于电压表内阻远大于金属管线的电阻，电流表应采用外接法；为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，故选择电路图丙.(4)若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U，则计算内芯截面积的表达式为S＝________.12343.小明通过实验测量一种合金的电阻率.1234(1)如图甲所示，用螺旋测微器测量合金丝的直径时，从调节到读数的过程中，螺旋测微器上三个部件A、B、C使用的先后顺序应该为_______________(填字母)；测得该合金丝的直径为d＝______mm；CBAC或BAC1234用螺旋测微器测合金丝直径时，先打开固定螺钉C，把待测合金丝放在测微螺杆与测砧之间，然后调节粗调旋钮B，当合金丝与测微螺杆、测砧接触时停止调节粗调旋钮，然后调节微调旋钮A；为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧固定螺钉C，然后再读数，使用的先后顺序为CBAC；1234或者没有第一步，即先打开固定螺钉C，而是直接进行第二步，即把待测合金丝放在测微螺杆与测砧之间，然后调节粗调旋钮B，其他两步一样，故使用的先后顺序为BAC；由题图乙所示螺旋测微器可知，其分度值为0.01mm，测得该合金丝的直径为d＝0mm＋×0.01mm＝0.400mm；(2)请根据表格中数据，在图乙中用笔画线代替导线把电路连接补充完整；1234答案见解析图

1234567电流I/A00.080.110.150.190.270.38电压U/V00.190.290.440.600.801.151234由表中数据，可知电压、电流都要从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，且合金丝电阻较小，故电流表采用外接法，则完整的实物图如图所示；

1234567电流I/A00.080.110.150.190.270.38电压U/V00.190.290.440.600.801.15(3)小明在实验室找了两节干电池进行实验，正确连接电路后，发现调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数变化范围非常小，原因是______________；1234电源内阻太大根据闭合电路欧姆定律有I＝

，调节滑动变阻器，改变R外，电压表和电流表的示数变化范围非常小，说明外电阻的影响较小，所以产生的原因是电源内阻太大；(4)正确连接电路后，小明利用刻度尺测出合金丝接入电路的长度L＝59.99cm，闭合开关，调节滑动变阻器，读出多组电压表