新教材一轮复习鲁科版第8章实验10测量金属丝的电阻率学案

实验十测量金属丝的电阻率

---------0回顾教材重"四基“Q---------

「注意事项」

1.先测直径，再连接电路。应该把所测量的待测金属丝的两个端点之间的

长度接入电路。

2.本实验中被测金属丝的电阻值较小，应采用电流表外接法。

3.开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。

4.电流不宜太大（电流表用O〜0.6A量程），通电时间不宜太长，以免金属

丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。

「误差分析」

1.测量金属丝直径、长度以及电流、电压带来误差。

2.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=pw，知P测<pso

3.通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率变化带来误差。

-----------、研析考点强“四翼”/-------------

考点1仪器的选取和电路设计

典例在“测量金属丝的电阻率”的实验中，被测金属丝的电阻大约为6

。，先用刻度尺测出金属丝的长度/以及金属丝的直径d,接着用伏安法测出金

属丝两端的电压U和通过金属丝的电流/,计算出它的电阻，再根据电阻定律计

算出该金属丝的电阻率。

在用伏安法测量金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下供选择的实

验器材：

直流电源E：电动势约为4.5V,内阻很小；

电流表Ai:量程0〜0.6A,内阻为0.125。；

电流表A2：量程0〜3A,内阻为0.025。；

电压表Vi:量程0〜3V,内阻为3k。；

电压表V2：量程0〜15V,内阻为15kC；

滑动变阻器最大阻值10。，允许通过的最大电流为0.2A；

滑动变阻器电：最大阻值20。，允许通过的最大电流为L0A；

开关，导线若干。

要求有较高的测量精度，并能测得多组数据。

⑴在可供选择的器材中，应该选用的电流表是,应该选用的电压

表是,应该选用的滑动变阻器是o（均填器材符号）

（2）根据所选的器材，在如图所示的虚线框中画出实验电路图。

⑶用测得的物理量表示电阻率的表达式为O=（用字母表示）。

【自主解答】

解析：（1）电源电动势约为4.5V,被测金属丝的电阻约为6。，干路中的最

大电流约为0.75A,为使电表读数误差较小，故电流表选Ai,电压表选Vi,滑

动变阻器Ri允许通过的最大电流0.2A太小，所以滑动变阻器选R2o

(2)待测金属丝的电阻较小，电流表应采用外接法，要求能测得多组数据,

故滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示。

Uπd2

1

-CU…Iro@27r岸RS.丁Und

⑶由R=j及R=Ps，又S=nQJ=4，得P=I=I~411

答案：(I)AiViR2⑵见解析图⑶

【技法总结】

电流表内、外接法的比较及选取

⑴电流表、电压表测电阻两种方法的比较

电流表内接法电流表外接法

——@——

电路图

---®--⅛---®—t=J--

电流表分压电压表分流

误差原因

Uao=UX+UAI测=Ix+IV

R测=手=∕⅛<R*，测量值

电阻的R测=7=Rχ+R,∖>Rxt测量值

/测/测κx-rAv

测量值

大于真实值小于真实值

适用条件RA<RXRv》RX

⑵两种接法的选择方法

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,

若应较小，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

RsqRVRA时，用电流表外接法；

RX>'R∖RA时，用电流表内接法。

③实验试探法:按如图所示连接好电路,让电压表的一根接线柱P先后与。、

8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。

ɔ-r-eɔ-

考点2数据分析与误差分析

典例（2019•江苏高考）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操

作如下：

（1）螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹

在测砧与测微螺杆之间，再旋动（选填“A”“5”或"C”）,直到听到

“咔咔”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。

⑵选择电阻丝的（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取

其平均值作为电阻丝的直径。

（3）图乙中R,为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图丙

实物电路中的正确位置。

FhPP主

滑动变阻器

ES

丙

(4)为测量Rχ,利用图乙所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压口和电

流心的值，作出的UI巧关系图像如图丁所示。接着，将电压表改接在a、b两

(5)由此，可求得电阻丝的电阻Rx=Ωo根据电阻定律可得到电阻

丝的电阻率。

【自主解答】

解析：(1)旋转微调旋钮C

(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测量直

径，然后取平均值作为测量值。

(3)滑动变阻器采用分压式接法接入电路，注意线不能交叉，如图甲所示。

(4)将所给的5组数据标注在U-I图像中，用过原点的直线把它们连在一起,

让尽可能多的点落在直线上，如图乙所示。

u/v

乙

⑸由题意知垮=RdRA+Ro,由Ui-I1图线的斜率可得率=49.0。。半

/1ɪɪ<2

Rλ+R0,由作出的U2-12图线的斜率可得华=25.5。。故Rx=（49.0-25.5）O=

/2

答案：（I）C⑵不同（3）见解析图甲⑷见解析图乙

⑸23.5（23.0〜24.0均可）

考点3实验的改进与创新

典例国标（GB/T）规定自来水在15℃时的电阻率应大于13Q∙m0某同学利

用图甲电路测量15C自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接

一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活

塞（活塞电阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源（电

动势约为3V,内阻可忽略），电压表VM量程为0〜3V,内阻很大），电压表V2（量

程为0〜3V,内阻很大），定值电阻Rι（阻值4k。），定值电阻电（阻值2kC）,

电阻箱/?（最大阻值9999。），单刀双掷开关S,导线若干，游标卡尺，刻度尺。

345cm

012345678910

乙丙

实验步骤如下:

A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d；

B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度/;

C.把S拨到1位置，记录电压表Vl示数；

D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表Vl示数

相同，记录电阻箱的阻值R；

E.改变玻璃管内水柱的长度，重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度

/和电阻箱阻值R；

F.断开S,整理好器材。

（1）测量玻璃管的内径d时，游标卡尺示数如图乙所示，则d=mm。

（2）玻璃管内水柱的电阻尺的表达式为RX=（用Ri、R2、R表示）。

（3）利用记录的多组水柱长度/和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图

丙所示的足：关系图像。自来水的电阻率P=C∙m（结果保留2位有效

数字）。

（4）本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率的测量结果将

（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。

【自主解答】

解析：（1）根据游标卡尺的读数规则，玻璃管的内径d=30mm+0×0.05mm

=30.00mm0

⑵把S拨到1位置，记录电压表VI示数，得到通过水柱的电流/1=3，由

闭合电路欧姆定律，有E=U+γRχo把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电

压表V2示数与电压表Vl示数相同，记录电阻箱的阻值R,得到该支路的电流

∕2=⅛由闭合电路欧姆定律，有E=U+%6,联立解得RX=华。

KKK

（3）由电阻定律RX=4,RX=华，联立解得R=号更/?-1关系图线

的斜率AXlo3。.m,A=23，S=7~,代入数据解得P=KL驾止=14C∙m.

(4)本实验中，若电压表Vl内阻不是很大，则通过水柱的电流/i大于测量值,

得至4凡＞华，即自来水电阻的测量值偏大，自来水电阻率的测量结果将偏大。

答案：(1)30.00(2)赞(3)14

(4)偏