实验二测金属丝地电阻率.docx
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实验二测金属丝地电阻率
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：
Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：
V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表：
A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：
E1（电源电压为3V）；
E2（电源电压为12V）；
滑动变阻器：
R（最大阻值约20Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm.
（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：
1．5mm＋27.4×0.01mm＝1.774mm.
（2）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，又因待测金属丝的额定电流为0.5A，所以电流表选A1，电源选E1即可．电路原理图如图所示．
答案
（1）1.774（1.772～1.776均正确）
（2）A1 E1 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l，金属丝的电阻大约为5Ω，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0～3V，内阻10kΩ
B．电压表0～15V，内阻50kΩ
C．电流表0～0.6A，内阻0.05Ω
D．电流表0～3A，内阻0.01Ω
E．滑动变阻器，0～10Ω
F．滑动变阻器，0～100Ω
①要求较准确地测出其阻值，电压表应选____________，电流表应选________________，滑动变阻器应选______________．（填序号）
滑动变阻器F接入电路会造成电流过小
②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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
（3）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ρ＝__________.
答案
（1）0.680
（2）①A C E ②导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 （3）
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0.5mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180mm，所以该金属丝直径应为0.5mm＋0.180mm＝0.680mm.
（2）①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3V，用3V量程的电压表A；因为电阻丝的电阻大约为5Ω，如果把3V的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6A，因此用量程是0.6A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5Ω，为了减小实验误差，应选10Ω的滑动变阻器E.
（3）由R＝ρ
可得：
ρ＝
.
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l＝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（阻值大约为5Ω），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3V）
B．电流表A（量程0～0.6A，内阻约0.125Ω）
C．电压表V（量程0～3V，内阻3kΩ）
D．滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）
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Rx＝4.0Ω，则这种金属材料的电阻率为________Ω·m（保留两位有效数字）．
答案
（1）0.600
（2）如图所示
（3）1.6×10－6
解析 （3）由R＝ρ
得ρ＝
＝
，将Rx＝4.0Ω、l＝0.720m、d＝0.600mm＝0.600×10－3m代入得ρ≈1.6×10－6Ω·m.
[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5Ω，实验室备有下列实验器材：
A．电压表
（量程0～3V，内阻约为15kΩ）
B．电压表
（量程0～15V，内阻约为75kΩ）
C．电流表
（量程0～3A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表
（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）
E．变阻器R1（0～100Ω，0.6A）
F．变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）
G．电池组E（电动势为3V，内阻约为0.3Ω）
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
（2）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60.00cm，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______Ω.
答案
（1）ADEGH
（2）乙 实物图见解析
（3）0.637（0.636～0.638均可） 2.4
解析
（1）由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝
＝
A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.
（2）由于
>
，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．
（3）从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测金属丝的阻值为
Rx＝
＝
Ω＝2.4Ω.
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 （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
mm。
【A；d=11mm+0.05mm×6=11.30mm】
2.★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ρ=。
6.【2012山东】★★在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：
Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5Ａ）；
电压表：
V（量程3V，内阻约3KΩ）；
电流表：
A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A２（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：
E1（电动势3V，内阻不计）；
E２（电动势12V，内阻不计）；
滑动变阻器：
R（最大阻值约20Ω）；
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：
A1 E1 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 cm。
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ρ= 计算出金属丝的电阻率（用直接测量的物理量表示）。
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。
（2）按图丙连接电路后,实验操作如下：
①将滑动变阻器R1的阻值置于最 （选填“大”或“小”）处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
②将电阻箱R2的阻值调至最 （选填“大”或“小”）,将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为 Ω。
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1.0mm2，查得铜的电阻率为
，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R1：
最大阻值5
；
滑动变阻器R2：
最大阻值20
；
定值电阻：
R0=3Ω；
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“R1”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。
（1）被测电阻的阻值约为
而电路中最大电流为Im=0.6A,所以电路中总电阻的最小值为
则滑动变阻器的阻值最小为R动=R-Rx-R0=5.3Ω,故滑动变阻器应选择R2;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】
（2）电路连接如图所示
（3）电压表的读数为2.30V。
（4）被测电阻的测量值为
代入数据,解得导线的实际长度为l=94m。
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）.
（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3V,内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω,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
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上实验数据可知,他们测量Rx采用的是 （选填“甲”或“乙”）图.
（3）图丙是测量Rx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）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图丁所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图丁中标出第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）.
（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.1×10-2Ω·m B.1×10-3Ω·m
C.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·m
（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选项是 （有多个正确选项）.
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
【分析】：
1.螺旋测微器的读数；2.根据数据来选择滑动变阻器的接法；（分压接法的特点）；3.实物连接图（题目说了电压表不至于被烧坏，滑动变阻器接入最大）；4.描点，作图，求斜率R；5.根据电阻定律求解电阻率；6.系统误差和偶然误差。
此题出的非常好，题目非常常规，考的知识点简单，但很多。
系统的实验过程！
难度有些大。
【答案】
（1）0.395~0.399均可
（2）甲
（3）如图
（4）如图 4.3~4.7均可
（5）C （6）C、D
考点：
螺旋测微器的读数、电流表的内外接法、U-I图像计算电阻、电阻定律、误差类型
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