2021年高考物理必考实验突破实验八测定金属丝电阻率（原卷版）

实验八测定金属丝电阻率(原卷版)

1.实验目标(1).进一步掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.(2).掌握螺旋测微器和游标卡尺的

原理及读数方法.(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).把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻/由于金属丝的电阻较小，选择电流表处接

法；由于不要求电压必须从0开始调节，所以一般可以选择滑动变阻器限流式接法.请在方框内画出实验

电路原理图.

2

(2),用毫米刻度尺测出金属丝的长度/,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,算出横截面积5(5=§).

(3).由电阻定律R=P"得P芈=弋=求出电阻率.

3.实验器材

螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器.

4.实验步骤

(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录.

螺旋测微器的原理及读数方法

①构造：如图所示，8为固定刻度，£■为可动刻度.

②原理：测微螺杆尸与固定刻度占之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮〃每旋转一周，尸前进或后退

O^mm,而可动刻度£■上的刻度为50等份，每转动一小格，Q前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度

为LQlmm.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：a.测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由皿刻度读出.

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)X0.01(mm).

(2)量长度：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，并记录.

游标卡尺的原理及读数方法

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.(如图所示)

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1mm.常见的

游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：

刻度格数(分精确度(可精确

刻度总长度1mm与每小格的差值

度)至IJ)

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

(4)读数；若用x表示从主尺上读出的整毫米数，4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+KX精确度)mm.

(3)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路.

(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头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.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数/和〃的值，记入表

格内，断开开关S.

(5)拆除实验电路，整理好实验器材.

5.数据处理

电阻"的数值可用以下两种方法确定:

1.计算法：利用每次测量的从/值分别由公式算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果.

2.图象法：可建立/一〃坐标系，将测量的〃、/值描点作出图象，利用图象的斜率求出电阻左

6.实验注意事项

(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表处接法.

（2）本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态.

（3）测量/时应测接入电路中的金属丝的有效长度（即两接线柱之间的长度）；在金属丝的3个不同位置上用

螺旋测微器测量直径d.

（4）电流不宜过大（电流表用0〜0.6A量程），通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化.

【典例1】（2019♦江西宜春市上学期期末）某兴趣小组测定某种带状卷成卷盘状的导电物质的电阻率，如图甲

12

川卜州山小山

01（）

（1）他们先用螺旋测微器测出带的厚度为比这种物质表面镀了一层绝缘介质，其厚度不计，用游标卡尺测

出带的宽度乙、内径。、外径。2m《。2—Q）.其中宽度心的读数如图乙所示，则宽度L=mm.

（2）然后用伏安法测这根带的电阻，在带的两端引出两个接线柱，先用欧姆表粗测其电阻约为500C,再将其

接入测量电路.在实验室里他们找到了以下实验器材：

A.电源E（电动势为4V,内阻约为0.5C）

B.电压表V（量程为15V,内阻约为5000C）

C.电流表Ai（量程为300mA,内阻约为2。）

D.电流表A2（量程为250mA,内阻为2C）

E.滑动变阻器R（总阻值为10C）

F.滑动变阻器&（总阻值为100。）

G.定值电阻Ro=lO。

H.开关和导线若干

①要更好地调节和较为精确地测定其电阻，则以上不必要的器材有（填器材前面的序号）

②在方框内画出实验电路图;

③若测出的电阻为R,则其电阻率为p=(用&D卜"L、R表示).

【变式11(2019.广东广州市4月综合测试)测金属丝的电阻率的实验.

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图3(a),其示数为mm；

定值电阻

Pb

(b)

⑵实验电路如图(b),请用笔画线代替导线，完成图⑹的实物连线；

⑶开启电源，合上开关，记录。尸的长度L和电流表A的示数/；移动线夹改变。尸的长度L,测得多组L

和/值，作出:一乙图线，求得图线斜率为心

(4)若稳压电源输出电压为U,金属丝的横截面积为S,则该金属丝的电阻率p=(用晨U、S表示).

【典例2】某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为

甲

乙

【针对训练2]某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图甲和

图乙所示。该工件的直径为cm,高度为mm.

~40

乙

【典例3](1)如图甲所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等

分、49mm长50等分，它们的读数依次为mm,mm,mm。

(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是mine

24

I

卅W

O

234

山"[III伽蝌『血

05101520

012345

甲乙

【针对训练3](1)用游标卡尺测量某一工件的长度,如图甲所示,读得长度L=cm。

(2)常用螺旋测微器的精度是0.01mm。图乙中的螺旋测微器读数为5.620mm,请在刻度线旁边的方框内标

出相应的数值以符合给出的读数。

(3)若另制作一个螺旋测微器,要求其精确度提高到0.005mm,而螺旋测微器的螺距仍保持0.5mm不变,可以

采用的方法是。

p

101112-JI，II」口

LULL■LLLLLLLLLILIJJJJJJIIIILI一口：〜却由

Illiiiii|iiii|iiii固定刻度：可动刻度

05101520------------------

甲乙

【典例4】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）.

（2）用伏安法测金属丝的电阻R.实验所用器材为电池组（电动势3V,内阻约1Q）、电流表（内阻约0.1Q）、

电压表（内阻约3kQ）、滑动变阻器月（。〜20Q,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好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数1234567

U/N0.100.300.701.001.501.702.30

I/K0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

由以上实验数据可知，在幻们测量凡是采用图中的________图（选填“甲”或“乙”）.

（3）下图是测量兄的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片一置于变阻器的一端.请

根据（2）所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.

（4）这个小组的同学在坐标纸上建立〃、/坐标系，如图7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，并描绘出火•/图线.由图线得到金属丝的阻值及=

Q（保留两位有效数字）.

（5）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为（填选项前的符号）.

A.1X1O-2Q-mB.IXIO^Q•m

C.1X10-6Q•mD.1X10-80•m

【针对训练4]在“决定导线电阻的因素”的实验中测定金属的电阻率，若待测金属丝的电阻约为5Q,要

求测量结果尽量准确，提供以下器材：

A.电池组（3V,内阻为1Q）

B.电流表（0~3A,内阻为0.0125Q）

C电流表（0~0.6A,内阻为0.125Q）

D.电压表（0~3V,内阻为4kQ）

E.电压表（O~15V,内阻为15kQ）

F.滑动变阻器（0~20Q,允许通过的最大电流为1A）

G.滑动变阻器（0'2000Q,允许通过的最大电流为0.3A）

II.开关、导线若干

（1）实验时应从上述器材中选用（选填仪器前的字母代号）。

（2）测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝兄在组成测量电路时，应采用电流表（选填“外”或

“内”）接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏（选填“大”或“小”）。

（3）若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图所示,则读数为mm。

（4）若用/表示金属丝的长度，，表示直径，测得电阻为其请写出计算金属丝电阻率的表达式为P=。

【典例5]利用如图所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Q.带有刻度尺

的木板上有a和6两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和8上.在电阻丝上夹上一个带有接线柱c

的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点尸的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长

度.可供选择的器材还有：

电池组£（电动势为3.0V）；

电流表A（量程0〜100mA,内阻约5Q）；

电流表A（量程0〜0.6A,内阻约0.2Q）；

电阻箱"（0〜999.9Q）；开关、导线若干.

实验操作步骤如下：

A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；

B.将选用的实验器材，按照图8连接实验电路；

C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大；

D.将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关.记录电

阻箱的电阻值A和接入电路的电阻丝长度L；

E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记

录每一次电阻箱的电阻值"和接入电路的电阻丝长度Z；

F.断开开关，整理好器材.

（1）某次测量电阻丝直径，时，螺旋测微器示数如图所示，则4mm；

⑵实验中电流表应选择（填“AJ或）；

（3）用记录的多组电阻箱的阻值"和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图所示的Q/关系

图线，图线在“轴的截距为向，在上轴的截距为Zo,再结合测出的电阻丝直径4写出电阻丝的电阻率表达

式P=（用给定的物理量符号和已知常数表示）.

（4）本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果影响（填“有”或“无”）.

【针对训练5】为了测量一根长约为3cm,电阻约为100Q,横截面为圆形，粗细均匀的导电材料的电阻率,

所用器材如下：

直流电源£电动势为8.0V,内阻可忽略不计；

电流表⑥,量程为025mA,内阻r,=100Q;

电流表总,量程为0150mA,内阻12-20Q;

定值电阻施阻值为10Q;

滑动变阻器"，最大阻值为10Q;

开关S、导线若干。

（1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，则长度L=mm;用螺旋测微器测得该材料的直径如图

乙所示,则直径D-mm.

甲乙

（2）为了在测量中尽量减小误差,并测多组数据，现给出测量电阻凡的实验电路图丙,请据此电路图将图丁中

的实验器材连接起来。

（3）若某次测量中电流表@的示数为A电流表0的示数为瓜则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为

P=。（用题目中字母表示即可）

【典例6】某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用毫米刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为

7=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（输出电压为3V）

B.电流表A（量程。〜0.6A,内阻约0.125Q）

C.电压表V（量程。〜3V,内阻3kQ）

D.滑动变阻器（最大阻值20Q）

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几=4.0Q,则这种金属材料的电阻率为Q•m（计算结果保

留两位有效数字）.

【针对训练6］某同学通过实验测定一个阻值约为5Q的电阻凡的阻值.

（1）现有电源（4V,内阻可不计）、滑动变阻器（0〜50Q,额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表：

A.电流表（0〜3A,内阻约0.025Q）

B.电流表（0〜0.6A,内阻约0.125Q）

C.电压表（0〜3V,内阻约3kQ）

D.电压表（0〜15V,内阻约15kQ）

为减小测量误差，在实验中，电流表应选用，电压表应选用（选填器材前的字母）；实验

电路应采用图中的（选填“甲”或“乙”）.

（2）下图是测量兄的实验器材实物图，图中已连接了部分导线.请根据在（1）问中所选的电路图，补充完成

图中实物间的连线.

（3）接通开关，改变滑动变阻器滑片尸的位置，并记录对应的电流表示数/、电压表示数〃某次电表示数

如图所示，可得该电阻的测量值凡=：=Q（保留两位有效数字）.

（4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是；若在（1）问中选用乙电路，产

生误差的主要原因是.（选填选项前的字母）

A.电流表测量值小于流经兄的电流值

B.电流表测量值大于流经兄的电流值

C.电压表测量值小于此两端的电压值

D.电压表测量值大于用两端的电压值

［典例7］某同学为测定金属丝的电阻率4设计了如图甲所示的电路，电路中劭是一段电阻率较大、粗细

均匀的电阻丝，保护电阻尼乂.0。，电源的电动势Q3.0V,电流表内阻忽略不计，滑片尸与电阻丝始终接触

良好。

（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数d=mm。

（2）实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实