高三物理一轮复习 7.7 测定金属的电阻率教学案+同步作业

课题：7.7 测定金属的电阻率

实验目的

1．学会正确使用螺旋测微器及正确读数方法．

2．测定金属的电阻率．

实验原理

1．螺旋测微器的构造原理及读数

(1)螺旋测微器的构造：如图所示是常用的螺旋测微器．它

的小砧A和固定刻度S固定在U形框架F上．旋钮K、微

调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精

密螺纹套在S上．

(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．

(3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动度读出．刻测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)．

2．测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，再用伏安法测出金属导线的电阻R＝ ,由电阻定律得金属导线的电阻率ρ＝ .

实验器材

被测金属导线、螺旋测微器、米尺、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线若干．

实验步骤

一、测量直径

1．用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同的位置各测一次直径，求出其平均值d.

二、连接电路及测量

2. 按右图所示电路图连结好用伏安法测电阻的实验电路．

3．用刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3

次，求出其平均值l.

4．把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电

路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑片的位置，读出几

组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开开

关S.求出导线电阻R的平均值．

三、数据处理、整理器材

5．将测得R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝中，计算出金属导线的电阻率．

6．拆去实验电路，整理好实验器材．

注意事项

1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法．

2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(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．

4．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度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．5．求R的平均值可用两种方法：第一种是用R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U—I图线)来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能的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．误差分析

1．测量金属丝直径时出现误差：(1)金属丝本身直径并不严格均匀；(2)螺旋测微器本身有误差；(3)读数时观测有误差．因此测量时要在金属丝的不同部位，且不同方向上多测几次．2．测量金属丝长度时出现误差：(1)长度为接入电路的有效长度；(2)读数时观测有误差，因此要把金属丝拉紧拉直，测量时在接线柱压线处测，多测几次．

3．电阻R测量本身有误差，因用外接法R测＜R真．因此ρ测＜ρ真．

4．通电电流过大，时间过长，金属丝发热、电阻率变化．测量时要迅速果断，避免其发热. 题型1 仪器选取及电路设计

【例1】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电阻约为5 Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找到以下供选择的器材：

A．电池组(3 V，内阻约1 Ω)B．电流表A1(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)

C．电流表A2(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)D．电压表V1(0～3 V，内阻4 kΩ)

E．电压表V2(0～15 V，内阻15 kΩ)F．滑动变阻器R1(0～20 Ω，允许最大电流1 A) G．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A)H．开关、导线若

干

(1)实验时应从上述器材中选用________(填写仪器前字母代号)．

(2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用

安培表________接法，将设计的电路图画在方框内．

(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图，则读数为______ mm.

(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，

请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝________.

【例2】某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃

管两端各装了一个电极(接触电阻不计)，两电极相距L＝0.700 m，其

间充满待测的导电溶液．用下图器材进行测量：电压表(量程15 V，内

阻约30kΩ)、电流表 (量程300 μA，内阻约50 Ω)、滑动变阻器(100

Ω，1 A)、电池组(电动势E＝12V，内阻r＝6 Ω)、单刀单掷开关一个、导线若干．下表是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据．实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如下：

根据以上所述请回答下面的问题：(1)玻璃管内径d的测量值为________ cm；

(2)根据表中数据在下图坐标中描点，请作出U－I图象，根据图象求出电阻R＝____Ω(保留两位)

(3)计算导电溶液的电阻率表达式是ρ＝____(用R、d、L表示)，测量值为_____Ω·m(保留两位)；

(4)请在虚线框内画出测量导电溶液电阻的电路图，并在实物图中补画出未连接的导线．

张甸中学高三物理一轮复习作业

课

题：

7.7

测定金属的电阻率 编制：胡光磊 审核：王昭民 班级_________ 姓名___________

1.在“测定金属的电阻率”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5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R x ，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0～3 V ，内阻10 k Ω

B ．电压表0～15 V ，内阻50 k Ω

C ．电流表0～0.6 A ，内阻0.05 Ω

D ．电流表0～3 A ，内阻0.01 Ω

E ．滑动变阻器，0～10 Ω

F ．滑动变阻器，0～100 Ω

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)

②实验中实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的

两处明显错误．

错误1__________________________________________

错误2__________________________________________

2．一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L 的电线，并测得其直径为D ，用多用电表测其电阻发现阻值小于1 Ω.为提高测量的精度，他从下图器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(下图中用R x 表示)的电阻

A ．电源E ：电动势为3.0 V ，内阻不计

B ．电压表V 1：量程为0～3.0 V ，内阻约为2 k Ω

C ．电压表V 2：量程为0～15.0 V ，内阻约为6 k Ω

D ．电流表A 1：量程为0～0.6 A ，内阻约为1 Ω

E ．电流表A 2：量程为0～3.0 A ，内阻约为0.1 Ω

F ．滑动变阻器R 1：最大阻值5 Ω，额定电流2.0 A

G ．滑动变阻器R 2：最大阻值1 k Ω，额定电流1.0 A

H ．开关S 一个，导线若干

(1)实验时电压表选____；电流表选____；滑动变阻器选____(填元件符号)．

(2)请设计合理的测量电路，把电路图画在作图框中，在图中表明元件符号．

(3)在实物图中用笔画线替代导线连接元件．

(4)某次测量时，电压表示数为U ，电流表示数为I ，则该铜芯电线材料的

电阻率的表达式为ρ＝______________.

3．某研究性学习小组设计了如图(1)所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电

阻率与浓度的关系．图中E 为直流电源，K 为开关，K 1为单刀双掷开关，V

为电压表，A 为多量程电流表，R 为滑动变阻器，R x 为待测稀盐水溶液液柱．

(1)实验时，闭合K 之前应将R 的滑片P 置于________(填“C ”或“D ”)端；当用电流表外接法测量R x 的阻值时，K 1应置于位置________(填“1”或“2”)．

(2)在一定条件下，用电流表内、外接

法得到R x 的电阻率随浓度变化的两条

曲线如图(2)所示(不计由于通电导致

的化学变化)．实验中R x 的通电面积为

20 cm 2，长度为20 cm ，用内接法测得

R x 的阻值是3 500 Ω，则其电阻率为

________ Ω·m.由图中对应曲线

________ (填“1”或“2”)可得此时

溶液浓度约为________ %(结果保留两

位有效数字)．

2011.12.4