实验1：测定金属的电阻率

学习文档 仅供参考 实验一：测定金属的电阻率

一、 实验原理：

①用测量电阻的方法测量金属丝的电阻〔伏安法、伏伏法、安安法、等效替代法、半偏法等〕；

②用米尺测量接入电路中金属丝的长度L；〔在拉直状态下，测三次取平均值〕

③用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出其横截面积S；〔在三个不同的位置，测三次取平均值〕

④据电阻定律R=ρL/S，计算出电阻率ρ=RS/L=πd2U/4IL

PS：①为防止温度对电阻的影响，应使时间尽量短，电流尽量小；

②此电路一般采用外接式，且应使电表示数偏转较大，以减小读数误差；

③数据处理：多次测量U、I值，求出电阻之后，再对电阻取均值\\利用U-I图像求也可以；

④实验前，一定要保证电路中的电流最小。〔依据限流式或者分压式具体分析〕

二、 考点研析：

考点1：游标卡尺和螺旋测微器的读数

〔1〕游标卡尺的读数：

方法：主尺〔cm〕+副尺〔n×精度〕

n:与主尺刻线对齐的第n条线；精度：〔10等分〕0.1mm、〔20等分〕0.05mm、〔50等分〕

〔2〕螺旋测微器的读数：

方法：读数=固定刻度mm〔注意半格是否露出〕+可动刻度〔含估读〕

考点2：全面考查实验“测定金属的电阻率”

例题1：在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属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1所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值〕

〔2〕用伏安法测量电阻丝的电阻XR.实验所用器材为：电池组〔电动势3V，内阻约为1〕，电流表〔〕，电压表〔内阻约3k阻〕，滑动变阻器R〔0~20，额定电流2A〕，开关，导线假设干。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

I/A

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由以上实验数据可知：他们测量XR是采用图2中的_____图(选填“甲”或“乙”)

〔3〕图3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3中实物图的连线，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3个坐标点，并描绘出IU图线，由图线得出金属丝的阻值R=______

(保留2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. 1×10-2 Ω·m B. 1×10-3 Ω·m C. 1×10-6 Ω·m D. 1×10-8 Ω·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，以下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. 假设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少偶然误差

针对训练

1.某待测电阻的额定电压为3V〔阻值大约为10Ω〕．为测量其阻值，实验室提供了以下可选用的器材

A：电流表A1〔量程300mA，内阻约1Ω〕

B：电流表A2〔量程〕

C：电压表V1〔量程3.0V，内阻约3kΩ〕

D：电压表V2〔量程5.0V，内阻约5kΩ〕

E：滑动变阻器R1〔最大阻值为50Ω〕

F：滑动变阻器R2〔最大阻值为500Ω〕

G：电源E〔电动势4V，内阻可忽略〕

学习文档 仅供参考 H：电键、导线假设干．

①为了尽可能提高测量准确度，应选择的器材为〔只需填写器材前面的字母即可〕

电流表_________；电压表___________；滑动变阻器_____________．

②以下给出的测量电路中，最合理的电路是

2.某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率，已知电阻丝的长度为L，电阻约为20Ω，可提供的器材有：

A：电流表G，内阻120gR，满偏电流mAIg3

B：电流表A，内阻约为0.2Ω，量程为0~

C：螺旋测微器

D：电阻箱〔0~9999Ω，〕

E：滑动变阻器gR〔5Ω，1A〕

F：干电池组〔〕

G：一个开关和导线假设干

他进行了以下操作：

①用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径。如下图为螺旋测微器的示数部分，则该次测量测得电阻丝的直径d= mm。

②把电流表G与电阻箱串联当作电压表用。这块“电压表”最大能测量3V的电压，则电阻箱的阻值应调为R0= Ω。

③设计实验电路图。图中虚线框里只是他设计的实验电路图的一部分，请将电路图补画完整。

④实验电路连接。请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线。

⑤测量并计算电阻率。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某确定位置，电流表G的示数为l1，电流表A的示数为V

A Rx

E S R

Ａ V

Rx

E S R A

Ｂ V

Rx

E S R A

Ｃ V

Rx

E S R A

Ｄ

学习文档 仅供参考 l2。请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式 =

。

3.在“测定金属的电阻率”的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为30Ω。现通过以下实验测量该金属材料的电阻率。

①用螺旋测微器测量电阻丝直径，其示数如图13所示，则该电阻丝直径的测量值d= mm；

②实验中能提供的器材有开关，假设干导线及以下器材：

电压表V1〔量程0～3V，内阻约3kΩ〕；

电压表V2〔量程0～15V，内阻约15kΩ〕；

电流表A1〔量程0～100mA，内阻约5Ω〕；

电流表A2〔〕；

滑动变阻器R1〔0～10Ω〕；

滑动变阻器R2〔0～1kΩ〕；

电源E〔电动势为4.5V，内阻不计〕。

为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 。

4.有一根很细的均匀空心金属管，管长约50cm、电阻约为10Ω，现需测定它的内径d，但因其内径较小，无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为ρ。实验室中可以提供以下器材：

A．厘米刻度尺；

B．毫米刻度尺；

C．螺旋测微器；

D．电流表〔量程300mA，内阻约1Ω〕；

E．电流表〔量程3A〕；

F．电压表〔量程3V，内阻约6kΩ〕；

G．滑动变阻器〔最大阻值1kΩ，额定电流〕；

H．滑动变阻器〔最大阻值5Ω，额定电流2A〕；

I．蓄电池〔〕；

J．开关一个及带夹子的导线假设干。

请设计一个实验方案，要求实验误差小，便于调节。答复以下问题：

①实验中应测物理量的名称及符号是 ；

②应选用的实验器材有 ；〔填字母〕

③在方框中画出实验电路图；

④按照你设计的电路图将图中所示仪器连成实验电路；

⑤用测得的物理量和已知量写出计算金属管内径d的表达式为d = 。

5.有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6Ω。横截面如图8所示。+

A

+ 待测管

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①用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图9所示，金属管线的外径为_________mm；

②现有如下器材

A．电流表〔量程0.6A，内阻约0.1Ω)

B．电流表〔量程3A，内阻约0.03Ω)

C．电压表〔量程3V，内阻约3kΩ)

D．滑动变阻器〔1750Ω，0.3 A)

E．滑动变阻器〔15Ω，3A)

F．蓄电池〔6V，内阻很小)

G．开关一个，带夹子的导线假设干

要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选

，滑动变阻器应选

。〔只填代号字母〕。

③请将图10所示的实际测量电路补充完整。

④已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是 。计算中空部分截面积的表达式为S= 。

6．〔5分〕有一个电阻Rx，其阻值大约为20Ω，现要更精确地测量其电阻，手边现有器材如下：

A．电源E〔〕；

B．电压表〔0～3～15V，内阻大于3kΩ〕；

C．电流表〔0～～3A，内阻小于1Ω〕；

D．滑动变阻器R1〔0～10Ω，〕；

E．滑动变阻器R2〔0～1700Ω，〕；

F．开关S和导线假设干。

〔1〕滑动变阻器应选用 〔填写器材代号〕。连接电路时，电压表的量程应选 V，电流表的量程应选 A。

〔2〕请在右边方框中画出实验电路图。

2.答案：〔2〕〔10分〕①0.265~0.267 ②880

)(4)(12012IlLRRIdg③如以下图 ④如以下图 图10 图9 图8 d

0 1 10 20

0 mm

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电阻的测量方法总结

1.伏安法测电阻

练习1、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“2.2V，0.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有

A. 直流电源6V〔内阻不计〕

B. 直流电流表0~3A〔〕

C. 直流电流表0~300mA〔内阻约为5Ω〕

D. 直流电压表0~3V〔内阻约为15kΩ〕

E. 滑动变阻器10Ω，2A

实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次。

〔1〕实验中电流表应选用_________，滑动变阻器应选用___________。〔均用仪器前的字母表示〕

〔2〕按要求画出实验电路图。

练习2、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这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择：〔要求测量尽量准确〕

A．电池组〔3V，内阻约1〕；

B．电流表〔0~3A，内阻约〕

C．电流表〔0~A，内阻约〕

D．电压表〔0~3V，内阻约3k〕

E．电压表〔0~15V，内阻约15k〕

F．滑动变阻器〔0~20，额定电流1A〕