2016届高三物理大一轮复习检测实验七测定金属的电阻率.doc

实验七测定金属的电阻率实验目的1．掌握螺旋测微器的原理及读数方法．2．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法．3．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．实验原理1．游标卡尺(如图7－3－1)图7－3－1(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外侧量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．(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的比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度) 刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm(4)读数：若用x(x＋K×精确度)mm.2.螺旋测微器(1)构造：如图7－3－2，S为固定刻度，H为可动刻度．(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm.图7－3－2(3)读数：①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．②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)×0.01(mm)图7－3－3③如图7－3－3所示，固定刻度示数为2.0 mm ，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为： 2．0 mm ＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm. 3．电阻率的测定原理把金属丝接入如图7－3－4所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx＝UI计算金属丝的电阻Rx ，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l ，用螺旋测微器测量金属丝的直径d ，计算出金属丝的横截面积S ；根据电阻定律Rx ＝ρlS，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝RxS l ＝πd2U4lI.图7－3－44内接法 外接法电路图误差 原因 电流表分压 U 测＝Ux ＋UA电压表分流 I 测＝Ix ＋IV电阻测 量值R 测＝U 测I 测＝Rx ＋RA>Rx测量值大于真实值R 测＝U 测I 测＝RxRV Rx ＋RV <Rx测量值小于真实值适用条件RA ≪Rx RV ≫Rx适用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干．注意事项1．测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行．2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法．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0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长．5．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端．实验仪器的读数和实验原理(2012·山东高考)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4 Ω，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)；A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)；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7－3－5所示，读数为________mm.图7－3－5(2)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)，在虚线框内完成电路原理图．【解析】(1)螺旋测微器的读数为1.5 mm＋27.3×0.01 mm＝1.773 mm.(2)在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测电阻丝的额定电流为0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1即可．电路原理如图所示．【答案】(1)1.773(1.771～1.775均正确) (2)A1 E1电路图见解析电学仪器的选择和电路的设计(1)选择电流表时，既要考虑量程，又要考虑测量结果的准确性．(2)测量Rx时，要判断是采用电流表“外接法”还是“内接法”，本题中Rx较小，故采用“外接法”．(3)实验数据的分析与处理(2013·广东高考)图7－3－6(a)是测量电阻Rx的原理图．学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 A(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.(a)(b)(c)图7－3－6(1)根据原理图连接图(b)的实物图．(2)断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0 V时，单位长度电阻丝的电压u＝________V/cm.记录此时电流表A1的示数．(3)保持S1闭合，合上S2；滑动c 点改变ac 的长度L ，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L 和A2的示数I.测量6组L 和I 值，测量数据已在图(c)中标出，写出Rx 与L 、I 、u 的关系式Rx ＝________；根据图(c)用作图法算出Rx ＝________Ω.【解析】 (1)根据原理图，实物连接如图(a)所示．(a)(2)由于电阻丝均匀，故单位长度电阻丝的电压u ＝3.030.0V/cm ＝0.1 V/cm.(3)调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，即通过电阻丝ac 段的电流恒定，则Rx 两端的电压与电阻丝的长度成正比，即U ＝uL ，根据欧姆定律得Rx 的表达式Rx ＝U I ＝uLI.L­I 图象如图(b)所示．根据L ＝Rx u I 知图象的斜率k ＝Rxu.由图象知，斜率为k ＝60 cm/A ，故Rx ＝ku ＝6 Ω.(b)【答案】 (1)如图(a)所示 (2)0.1 (3)uLI6(1)解答此题要明确伏安法测电阻的基本原理．电路的创新设计应依据基本原理进行分析． (2)连结实物图要依据电路图，按一定的顺序进行连结． (3)应用图象分析实验数据，要弄清图象斜率的物理意义．A 组 双基题组1．(2013·洛阳一中质检)在“测金属的电阻率”的实验中，分别用游标卡尺和螺旋测微器测出，用金属材料制成的一段圆柱体的长度和横截面的直径，如图7－3－7所示．则该圆柱体的长度为____________ mm ，横截面的直径为__________mm.图7－3－7【解析】 根据游标卡尺读数规则，该圆柱体的长度为49 mm ＋3×0.05 mm＝49.15 mm ，根据螺旋测微器读数规则，圆柱体横截面的直径为4.5 mm ＋20.2×0.01 mm＝4.702 mm. 【答案】 49.15 4.7022．某同学做“测定金属电阻率”的实验．(1)需要通过实验直接测量的物理量有：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出名称和符号)．(2)这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图7－3－8所示．由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为________Ω.图7－3－8【解析】 (1)由R ＝ρl S 、R ＝U I 得ρ＝Ud2π4Il .需要直接测量的物理量有U 、I 、l 、d.(2)电压表读数是2.40 V ，电流表读数是0.46 A ，电阻R ＝U I ＝2.400.46 Ω≈5.22 Ω.【答案】 (1)加在金属丝两端的电压U ，通过金属丝的电流I ，金属丝的长度l ，金属丝的直径d (2)5.223．(2014·广东汕头质检)在“测定金属的电阻率”的实验中，为了安全、准确、方便地完成实验：①除电源(电动势为4 V ，内阻很小)、电压表V(量程3 V ，内阻约3 kΩ)，待测电阻丝(约3 Ω)、导线、开关外，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(选填下列器材的字母符号)．A ．电流表A1(量程600 mA ，内阻约1 Ω) 电流表A2(量程3 A ，内阻约0.02 Ω)B ．滑动变阻器R1(总阻值10 Ω)滑动变阻器R2(总阻值100 Ω)②若用如图7－3－9所示的电路测量金属丝的电阻，电压表的左端应与电路中的________点相连(选填“a”或“b”)．若某次测量中，金属丝的长度为L ，直径为D ，电压表和电流表读数分别为U 和I ，请用上述直接测量的物理量(D 、L 、U 、I)写出电阻率ρ的计算式：ρ＝________.图7－3－9【解析】 ①为了读数精确，操作方便，电流表应选A1，滑动变阻器应选R1 ②由于待测电阻很小，故电压表左端应接b 点．使电流表外接． 由R ＝U/I ，R ＝ρL/S，S ＝πD2/4，联立解得ρ＝πUD24IL .【答案】 ①A1、R1 ②bπUD24ILB 组 高考题组 4．(2013·安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图7－3－10所示，校零时的读数为________mm ，合金丝的直径为________mm.图7－3－10(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx ，设计出如图7－3－11甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图7－3－11乙中的实物电路连接．甲乙图7－3－11【解析】(1)按照螺旋测微器的读数原则得，校零时的读数为0.007 mm，合金丝的直径为0.656 mm－0.007 mm＝0.649 mm(在0.647 mm～0.651 mm都算正确)．(2)连线如图所示．【答案】(1)0.007 0.649(在0.647 mm～0.651 mm都算正确) (2)见解析5．(2012·广东高考)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7－3－12(a)和图7－3－12(b)所示，长度为________cm，直径为________mm.图7－3－12(2)按图7－3－12(c)连接电路后，实验操作如下．(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数乍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω.(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.【解析】(1)长度l＝5.0 cm＋1×110 mm＝5.01 cm；直径d＝5 mm＋31.5×0.550mm＝5.315mm.(2)(a)为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处．(b)为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大．(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图a所示．a b当S2拨向2时，其等效电路图如图b所示．由闭合电路欧姆定律知I＝ER1＋R＋r，当I相同均为I0时，R2＝R圆柱体，所以R圆柱体＝1 280 Ω.【答案】(1)5.01 5.315 (2)大大(3)1 28。

实验7 测定金属的电阻率一、实验目的1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法； 2．掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法； 3．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率． 二、实验器材金属丝、螺旋测微器、电流表、__________________、直流电源、__________________、开关一个、导线若干、毫米刻度尺．考点一 实验原理与实验操作 1.实验原理由电阻定律R ＝ρl S得ρ＝________．金属导线的电阻R 用伏安法测量，金属导线的长度l 用________测量，金属导线的横截面积S 可由其直径d 算出，即S ＝π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22，直径d 可由________测出．2．实验步骤(1)用螺旋测微器测金属导线的________，计算出导线的横截面积S .(2)按如图S7­1所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路(金属丝电阻很小，电流表用外接法)，把滑动变阻器的滑片调到使接入电路中的电阻值最________的位置．图S7­1(3)将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入________的金属导线的有效长度l .(4)闭合开关S ，改变________的位置，测出多组电流表、电压表的读数． (5)采用计算法或采用________法求电阻R .(6)把测量数据代入电阻率公式ρ＝________，计算出金属的电阻率． 1 如图S7­2所示，用伏安法测定电阻约为5 Ω的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池．图S7­2(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动________使F与A间距稍大于被测物，放入被测物，再转动________到夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数．(填仪器部件字母符号)(2)根据原理图连接图丙的实物图．(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变________的位置，得到几组U、I、L的数据，其中L为OP的长，用R＝UI计算出相应的电阻后作出R­L图线如图S7­3所示．取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR，若电阻丝直径为d，则电阻率ρ＝________．图S7­3式题在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验所用器材为：电源(电动势3 V，内阻约为1 Ω)、电流表(量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)、电压表(量程0～3 V，内阻约为3 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干．某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12345 6U/V0.100.300.70 1.00 1.50 1.70I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.460(1)根据以上实验数据，请在下面的虚线方框里画出该同学所采用的电路图．(2)某次测量中，电流表示数如图S7­4甲所示，电压表示数如图乙所示，则电流表和电压表的读数分别为______A和________V.图S7­4(3)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正确的是( )A．多次测量金属丝直径取平均值，可以减小偶然误差B．由于所用测量仪器均已校准，故测量时可认为没有误差C．实验中电压表内阻引起的误差属于系统误差D．用U­I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差■ 注意事项1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测金属导线连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值．4．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．考点二数据处理与误差分析1.测定金属的电阻率的数据处理(1)公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值．(2)图像法求电阻：作出U­I图像，由图像的斜率求出电阻值．在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．2．测定金属的电阻率的误差分析(1)金属丝的直径测量是产生误差的主要来源之一．(2)采用伏安法测电阻时，电表的内阻会带来系统误差．(3)在测量长度、电流、电压的过程中，测量工具读数时会带来偶然误差．(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差．] 实验室购买了一捆标称长度为100 m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1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图S7­5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：甲乙图S7­5电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 Ω；电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω；定值电阻：R0＝3 Ω；电源：电动势6 V，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________(选填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________端(选填“a”或“b”)．(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图S7­6甲电路完成剩余部分的连接．图S7­6(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A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)．某同学应用测定某电源的电动势E、内阻r的电路来测定一段电阻丝的电阻率ρ，设计的电路如图S7­7(a)所示．ab 是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，R0是阻值为2 Ω的保护电阻，滑动片P与电阻丝始终接触良好．实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径为d＝0.400 mm.实验时，闭合开关S，调节P的位置，记录aP长度x和对应的电压U、电流I的数据，并求得UI的数值，如下表所示：图S7­7x/m0.100.200.300.400.500.60U/V 1.50 1.72 1.89 2.00 2.10 2.18I/A0.490.430.380.330.310.28UI/Ω 3.06 4.00 4.97 6.06 6.777.79(1)根据表中数据在图(b)中作出UI­x关系图像利用该图像，可求得电阻丝的电阻率ρ＝ ________Ω·m (保留两位有效数字)．(2)图(b)中UI­x关系图像纵轴截距的物理意义是________________．■ 注意事项1．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．2．求R的平均值时可用两种方法：第一种是用R＝UI算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图像(U­I图线)来求出．若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．考点三同类实验拓展与创新测量思路实验电路测量原理或实验步骤1.利用定值电阻和两个电流表测量电阻根据并联电路的特点I1R＝I2R x，可得被测电阻为R x＝I1RI22.利用定值电阻和两个电压表测量电阻根据串联电路的特点U1R＝U2R x，可得被测电阻为R x＝U2RU13.等效替代法测电阻(1)——电阻箱和电流表①电路图如图所示；②闭合开关S，把开关S1拨到1，调节滑动变阻器R0，使电流表指针有一较大的偏角；③把开关S1拨到2，调节R使电流表的示数与步骤②中相同，注意R0保持不变；④读出电阻箱的阻值为R1；⑤被测电阻R x＝R14.等效替代法测电阻(2)——电阻箱和电压表①电路图如图所示；②闭合开关S，把开关S1拨到1，调节滑动变阻器R0，使电压表指针有一较大的偏角；③把开关S1拨到2，调节R使电压表的示数与步骤②中相同，注意R0保持不变；④读出电阻箱的阻值为R1；⑤被测电阻R x＝R13 利用如图S7­8甲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20 Ω.带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b 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P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E(电动势为3.0 V，内阻约为1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约为5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．图S7­8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，按照图甲连接实验电路；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R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R和接入电路的电阻丝长度L；F．断开开关，整理好器材．(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝________mm.(2)实验中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)．(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R­L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(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______(选填“有”或“无”)影响．[2015·重庆卷] 同学们测量某电阻丝的电阻R x，所用电流表的内阻与R x相当，电压表可视为理想电压表．①若使用图S7­9所示电路图进行实验，要使得R x的测量值更接近真实值，电压表的a 端应连接到电路的________点(选填“b”或“c”)．图S7­9②测得电阻丝的U­I图如图S7­10所示，则R x为______Ω(保留两位有效数字)．图S7­10③实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态．某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化．他们对此现象进行探究，在探究电阻丝两端的电压为10 V的条件下，得到电阻丝的电阻R x随风速v(用风速计测)的变化关系如图S7­11甲所示．由图可知当风速增加时，R x会________(选填“增大”或“减小”)．在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10 V，需要将滑动变阻器R W的滑片向________端调节(选填“M”或“N”)．④为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图S7­11乙所示的电路．其中R 为两只阻值相同的电阻，R x为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表．如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表“＋”端和“－”端应分别连接到电路中的________点和________点(在“a”“b”“c”“d”中选填)．甲乙图S7­111．[2013·安徽卷] 在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图S7­12所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________mm.图S7­12(2)为了精确测量合金丝的电阻R x，设计出如图S7­13甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接．甲乙图S7­132．如图S7­14甲所示的金属工件，截面外方内圆，外边长a约为1 cm、内径d约为0.5 cm、长度L约为40 cm.图S7­14(1)某同学用游标卡尺测出截面外边长如图乙所示，其读数a＝________ cm.(2)应选用________来测量工件内径d(填“毫米刻度尺”“游标卡尺”或“螺旋测微器”)．(3)为了测出该金属的电阻率，该同学设计了如图丙所示的电路，请按设计的电路完成实物图丁的连线．(4)实验测得工件两端电压为U，通过的电流为I，请写出该金属电阻率的表达式ρ＝________(用a、d、L、U、I等字母表示)．3．为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图S7­15所示的电路．图中A0是标准微安表，R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：图S7­15(1)将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I；(2)然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时R N的读数；(3)多次重复上述过程，计算R N读数的________，此为待测微安表头内阻的测量值．4．某金属材料制成的电阻，阻值随温度变化而变化．为了测量R T在0到100 ℃之间的多个温度下的阻值，某同学设计了如图S7­16所示的电路，其中A是量程为3 mA、内阻忽略不计的电流表，E为电源(电动势为1.5 V，内阻约为1 Ω)，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，S为单刀双掷开关．图S7­16(1)实验室中提供的滑动变阻器有两个：R A(0～150 Ω)、R B(0～500 Ω)，本实验中滑动变阻器选用________(选填“R A”或“R B”)．(2)完成下面实验步骤中的填空：①调节温度，使得R T的温度达到T1；②将S接1，调节R1，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I；③将S接2，调节________，使________，记下此时电阻箱的读数R0；④则当温度为T1时，电阻R T＝________；⑤改变R T的温度，在每一温度下重复步骤②③④，即可测得电阻阻值随温度变化的规律．(3)由上述实验测得的不同温度下R T的电阻值，画出该金属材料制成的电阻R T随温度t 变化的图像如图S7­17甲所示．若把该电阻与电池(电动势E＝1.5 V，内阻不计)、电流表(量程为5 mA、内阻R g＝100 Ω)、电阻箱串联起来，连成如图S7­17乙所示的电路，用电阻R T 作为测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的金属电阻温度计．若电阻箱取值R＝50 Ω，则电流表5 mA处对应的温度数值为________℃.图S7­175．[2014·四川卷] 如图S7­18是测量阻值约几十欧的未知电阻R x的原理图，图中R0是保护电阻(10 Ω)，R1是电阻箱(0～99.9 Ω)，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10 V，内阻很小)．图S7­18在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大．实验具体步骤如下：(ⅰ)连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；(ⅱ)闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1＝0.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；(ⅲ)重复步骤(ⅱ)，再测量6组R1和I2值；(ⅳ)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点．图S7­19根据实验回答以下问题：①现有四只供选用的电流表：A．电流表(0～3 mA，内阻为2.0 Ω)B．电流表(0～3 mA，内阻未知)C．电流表(0～0.3 A，内阻为5.0 Ω)D．电流表(0～0.3 A，内阻未知)A1应选用________，A2应选用________．②测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1＝0.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值________(选填“不变”“变大”或“变小”)．③在坐标纸上画出R1与I2的关系图．④根据以上实验得出R x＝________Ω.实验7 测定金属的电阻率【实验器材】电压表 滑动变阻器 【考点互动探究】考点一 实验原理与实验操作 1．R S l毫米刻度尺 螺旋测微器2．(1)直径d (2)大 (3)电路 (4)滑动变阻器滑片 (5)图像 (6)πd 2R4l例1 (1)D H G (2)见解析图 (3)线夹P (P 点或P ) πΔRd24ΔL[解析] (1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮D ，使F 与A 间距稍大于被测物，放入被测物，再转动微调旋钮H 到夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动卡销G 使F 固定后读数．(2)如图所示．(3)实验中多次改变电阻丝长度，即改变线夹P 的位置进行测量；由电阻定律R ＝ρL S＝4ρL πd 2，R ­L 图线的斜率k ＝4ρπd 2＝ΔR ΔL ，则电阻率ρ＝πΔRd24ΔL. 变式题 (1)见解析图 (2)0.520 2.30 (3)ACD[解析] (1)因电流、电压从0起步可调，滑动变阻器采用分压式接法，又R x <R A R V ，电流表采用外接法，电路设计如图所示．(2)两表的读数都要估读，电流表的读数为0.520 A ，电压表的读数为2.30 V.(3)测量金属丝直径次数越多，取平均值时偶然误差抵消几率越大，选项A 正确；本实验所测电流值偏大，属系统误差，无法克服，选项B 错误，选项C 正确；用U ­I 图像处理数据，舍弃偏离直线较远的点，求金属丝电阻可以减小偶然误差，选项D 正确．考点二 数据处理与误差分析 例2 (1)R 2 a (2)如图所示(3)2.30(2.29、2.31均正确) (4)94(93、95均正确)[解析] (1)根据电阻定律估算得铜导线的电阻大约为R x ＝ρl S＝1.7 Ω，而R 0＋R x ＝4.7 Ω，根据电路图，电压表的量程是3 V ，电源的电动势为6 V ，所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为4.7 Ω.为了多测几组数据，以保证实验结果的准确性，滑动变阻器应选R 2.(2)略．(3)电压表最小刻度表示0.1 V ，应该按照110估读进行读数，所以读数为2.30 V.(4)因为R x ＝UI －R 0＝ρl S，所以l ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U I －R 0Sρ＝94 m. 变式题 (1)图略 1.2×10－6(2)电流表的内阻 [解析] (1)根据电阻定律得R ＝ρx S ，由欧姆定律得R ＝U I －R A ，联立得U I ＝ρS·x ＋R A ，由图像的斜率k ＝ρS，可求得电阻丝的电阻率ρ＝kS ＝1.2×10－6Ω·m.考点三 同类实验拓展与创新例3 (1)0.732 (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0(4)无[解析] (1)根据螺旋测微器读数规则可得d ＝0.5 mm ＋0.232 mm ＝0.732 mm ； (2)根据题意，电路中可能出现的最大电流为I ＝3 V20 Ω＝0.15 A ＝150 mA ，故电流表选择A 1即可；(3)由闭合电路的欧姆定律可知，E ＝I (R ＋r ＋R A ＋R电阻丝)＝I ⎝⎛⎭⎪⎫R ＋r ＋R A ＋ρ4L πd 2，联立解得R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E I －r －R A －4ρπd 2·L ，由已知条件可知，k ＝－R 0L 0＝－4ρπd 2，解得ρ＝πd 2R 04L 0；(4)由ρ＝πd 2R 04L 0可知，本实验中电流表的内阻对电阻率的测量结果无影响．[点评] 本题测电阻率应用了闭合电路的欧姆定律，在保证电路干路电流一定的前提下，通过研究改变电阻丝长度L ，找到对应串联电阻R ，从而建立对应的R ­L 数量关系，借助图像的斜率k 有效解决了电阻率ρ的问题．变式题 ① c ② 4.1(4.0～4.2) ③减小 M ④b d[解析] ①电流表内阻和电阻丝阻值相当，电压表为理想电表，当a 端接到b 点时，电流表的内阻对R x 两端电压的测量影响较大，故用外接法，即接在c 点．②直接利用图像斜率计算即可；③根据图像，可知电阻随着风速的增大而减小；风速增加时，R x 阻值变小，电路总电阻变小，干路电流变大，导致测量电路两端的电压变小，为保持电阻丝两端的电压为10 V，滑动变阻器的滑片应向M端调节；④由③知，电阻随着风速的增大而减小，在串联电路中分到的电压也减小，观察电路知中间支路的两个电阻一直平分电压，而左侧支路无风时两个电阻平分电压，有风时上半部分R x分压多，下半部分R x分压少，要求风速从零增加时，电压表示数从零开始增加，分析电路中的分压情况可知，只有b、d两点间的电压满足上述要求，故电压表应接在b、d之间，且b点电势高，因此电压表的“＋”端接b，“一”端接d.【教师备用习题】1．[2014·江苏卷] 某同学通过实验测量一种合金的电阻率．(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧题图所示的部件________ (选填“A”“B”“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.(2)题图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出．合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化．由此可以推断：电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)．(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V 和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应做怎样的改进？请写出两条建议．[答案] (1)B0.410 (2)7、9 断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值)[解析] (1)读数前应先旋紧B，螺旋测微器的读数为0 mm＋0.01 mm×41.0＝0.410 mm.(2)因为电压表有读数，说明除7、9之间的电路都应畅通，且是串联电路，由于电压表内阻比较大，因此通过电压表、电流表的电流比较小，滑动变阻器滑片的移动对两电表示数的影响较小，则7、9之间的电路可能接触不良，形成断路．(3)由于R V R A＝3000×0.3 Ω＝30 Ω，R x>R V R A，即R xR A>R VR x，宜采用电流表内接法；通过多次测量求平均值或图像法可提高实验的精确度．2．[2014·浙江卷] 小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．(1)图1是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图1中画出．图1(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U­I图上，如图2所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(选填“○”或“×”)表示的．图2(3)请你选择一组数据点，在图2上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.[答案] (1)如图所示图1图2(2)“×”(3)作图见第22题图2 用“×”连线R＝(1.1～1.3) Ω；用“○”连线R＝(1.5～1.7) Ω[解析] (1)由图2中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式，电压表选择量程3 V，电流表采用外接法．(2)由于外接法中电压表分流，测得的电阻比内接法测得的要小，故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的．(3)用“×”数据点连直线，斜率为铅笔芯的电阻，考虑误差因素，R＝(1.1～1.3) Ω，用“○”数据点连直线，同理得R＝(1.5～1.7) Ω.3．[2013·广东卷]图(a)是测量电阻R x的原理图．学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 A(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.图(a)图(b)图(c)(1)根据原理图连接图(b)的实物图．(2)断开S 2，合上S 1；调节电源输出电压为 3.0 V 时，单位长度电阻丝的电压u ＝________V/cm.记录此时电流表A 1的示数．(3)保持S 1闭合，合上S 2；滑动c 点改变ac 的长度L ，同时调节电源输出电压，使电流表A 1的示数与步骤(2)记录的值相同，记录长度L 和A 2的示数I .测量6组L 和I 值，测量数据已在图(c)中标出．写出R x 与L 、I 、u 的关系式R x ＝______________；根据图(c)用作图法算出R x ＝______________________ Ω.[答案] (1)如图所示 (2)0.1 (3)Lu I64．[2012·山东卷] 在“测量金属丝的电阻率”的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：R x (阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)； 电压表：V(量程3 V ，内阻约3 k Ω)； 电流表：A 1(量程0.6 A ，内阻约0.2 Ω)； A 2(量程3 A ，内阻约0.05 Ω)； 电源：E 1(电动势3 V ，内阻不计)； E 2(电动势12 V ，内阻不计)；滑动变阻器：R (最大阻值约20 Ω)；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)，在虚线框内完成电路原理图．Ｋ[答案] ①1.770(1.768～1.772均正确)②A1E1如图所示[解析] 因为待测金属丝的额定电流为0.5 A，所以流经电流表的电流最大值是0.5 A，所以电流表选择A1.本实验滑动变阻器采用限流接法，所以滑动变阻器与待测电阻丝串联，如果选择电动势为12 V的电源，电路中的最小电阻为120.5Ω＝24 Ω，滑动变阻器必须全部接入电路，不能得到多组数据，影响测量精度，所以电源选择E1.5．[2012·北京卷] 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50 cm.(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1所示，其读数应为____________mm(该值接近多次测量的平均值)．图1(2)用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、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 7U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/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x是采用图2中的______________(选填“甲”或“乙”)．图2(3)图3是测量R x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3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．图3(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U­I 图线．由图线得到金属丝的阻值R x＝________Ω(保留两位有效数字)．图4(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·mC．1×10－6Ω·m D．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U­I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差[答案] (1)0.397(0.395～0.399) (2)甲(3)如图5所示图5图6(4)如图6所示 4.5(4.3～4.7) (5)C (6)CD[解析] (2)从表格可以看出，电压表是从很小读数开始，所以采用分压式接法．。