2027高中物理必修第三册（新教材）第3节　第2课时　金属丝电阻率的测量

第2课时金属丝电阻率的测量基础自主梳理第一部分一、实验原理1．滑动变阻器的限流式和分压式接法项目限流电路分压电路电路图闭合开关前滑片的位置Rx两端的电压范围应在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大应在最左端，即开始时Rx上得到的电压为零0～U项目限流电路分压电路适用情况负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R0相差不多，或R0稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R02.测量金属丝电阻率的原理二、实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器。三、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。2．连电路：按电路原理图连接实验电路。3．金属丝有效长度的测量：金属丝长度的测量工具应选用刻度尺。需要注意，在测量金属丝的长度时，测量的并不是金属丝的总长度，而是接入电路的有效长度l。反复测量多次，得到有效长度的平均值。

4．电阻的测量：按实验电路图连接实物电路。改变滑动变阻器滑片的位置，

读取多组电压、

电流值，

通过U-I图像求得电阻

R。四、数据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定1．计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果。2．图像法：可建立I-U坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图线的斜率的倒数来求出电阻值R。五、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，必须选择电流表外接法。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l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；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。思维进阶重难突破第二部分题型一教材原型实验例1

(2026·广东肇庆市期中)(1)在“测定金属的电阻率”的实验中，如果测出金属丝接入电路的长度l、直径d和金属丝接入电路时的电流I和其两端的电压U，就可求出金属丝的电阻率。用以上实验中直接测出的物理量来表示电阻率，其表达式为ρ＝________。典型例题共研(2)在此实验中，金属丝的电阻约为4Ω，在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，选用了如下实验器材：A．直流电源：输出电压约4.5V；B．电流表A：量程0～0.6A，内阻约为0.125Ω；C．电压表V：量程0～3V，内阻约为3kΩ；D．滑动变阻器R：最大阻值为10Ω；E．开关、导线等。在以下可供选择的实验电路中，应该选图____________(选填“甲”或“乙”)，选择的电流表接法为____________(选填“内”或“外”)接法，此接法测得的电阻值将____________(选填“大于”“小于”或“等于”)被测金属丝的实际阻值。甲外小于(3)根据所选量程，某次实验两电表的示数如图丙、丁所示，则读数分别为________V和________A。[解析]电压表的分度值为0.1V，由题图丙可知电压表读数为2.15V；电流表的分度值为0.02A，由题图丁可知电流表读数为0.16A。2.150.16例2

(2026·深圳市期中)在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝(接入电路的长度为10.00cm，电阻约为几欧)，电压表V(0～3V，内阻约为2kΩ；0～15V，内阻约为15kΩ)，电流表A(0～3A，内阻约为0.01Ω；0～0.6A，内阻约为0.05Ω)，滑动变阻器R(0～10Ω，0.6A)，干电池两节，导线若干。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为________mm；游标卡尺测量长度如图乙所示，可知其长度L＝__________mm。[解析]螺旋测微器读数d＝0mm＋0.01mm×40.0＝0.400mm，游标卡尺测量长度如题图乙所示，可知其长度L＝101mm＋11×0.05mm＝101.55mm。0.400101.55(2)请用笔画线代替导线，在图丙中完成实物电路的连接。[答案]

见解析图1(3)实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如表所示，请在图丁中作出U-I图线。U/V1.051.402.002.302.60I/A0.220.280.400.460.51[解析]图线如图2所示。[答案]

见解析图2(4)进一步分析，可得金属丝的电阻率ρ＝__________Ω·m(结果保留2位有效数字)。6.3×10-6(5)测得的电阻率比真实值偏大可能原因有________。A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大C．电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小AB[解析]金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大会导致测得的电阻率偏大，A正确；开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大会导致测得的电阻率偏大，B正确；由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻测量值偏小，则电阻率测量值会偏小，C错误；滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小，这与结果的精确度无关，D错误。题型二教材实验创新例3

(2024·山东卷，T14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：学生电源(输出电压0～16V)滑动变阻器(最大阻值10Ω，额定电流2A)；电压表V(量程0～3V，内阻未知)；电流表A(量程0～3A，内阻未知)；待测铅笔芯R(X型号、Y型号)；游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。典型例题共研回答以下问题：(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为__________mm。[解析]根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数d＝2mm＋0.01×45.0mm＝2.450mm。2.450(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到____________(选填“1”或“2”)端。[解析]由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端。1(3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY＝________Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω。1.92(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率__________(选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。大于第三部分随堂演练巩固落实1．(2026·广东河源市期中)为了测量一精密金属丝的电阻率，某实验小组先用多用电表粗测其电阻约为6Ω。A．电压表V1(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程0～15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程0～600mA，内阻约为1Ω)E．滑动变阻器R1(0～5Ω，0.6A)F．滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．输出电压为3V的直流稳压电源EH．电阻箱，开关S，导线若干(1)为了测量精确，应选用电压表________，电流表________，为了测量范围尽可能大一些，应选用滑动变阻器________。(均填器材前序号)ADE(2)应选用图中的________(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电路图设计最合理。丁(3)如果金属丝直径为D，长度为L，所测电压为U，电流为I，则电阻率的表达式ρ＝________。2．(2026·天津北辰区期中)某同学对一阻值约为5Ω的圆柱体金属工件的电阻率进行了测定，先利用刻度尺测量该工件的长度，再用螺旋测微器测量直径，然后用伏安法测出电阻，最后根据电阻定律计算出该工件的电阻率。(1)利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量圆柱体金属工件的长度和直径，测量结果如图甲、乙所示，该工件长度L为________cm，直径d为________mm。10.2205.900解析：20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，由题图甲可知该工件长度L＝102mm＋4×0.05mm＝102.20mm＝10.220cm；螺旋测微器的精确值为0.01mm，由题图乙可知该工件的直径d＝5.5mm＋40.0×0.01mm＝5.900mm。(2)实验室提供的器材有：A．电压表V(量程0～3V，内阻约为3kΩ)B．电流表A1(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)C．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω)D．滑动变阻器R(0～10Ω)E．电源E(输出电压恒为3.0V)、开关和导线若干实验时电流表应选________(填器材前的字母序号)。C(3)为使通过待测圆柱体金属工件的电流