测量金属丝的电阻率(2)解析
高中物理_测量金属丝的电阻率教学设计学情分析教材分析课后反思
测量金属丝的电阻率教学设计课前复习1.欧姆定律UR U 根据欧姆定律得到I导体的电阻R 与加在导体两端的电压U成正比，跟导体中的电流I 成反比，这种说法对吗？2.电阻定律（1）内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关．（2）公式：R＝ρl S，式中ρ是比例系数，它与导体的材料有关，是表征材料性质的一个重要的物理量，ρ叫做这种材料的电阻率．2．电阻率ρ（1）单位：欧姆·米，符号：Ω· m．（2）变化规律：电阻率往往随温度的变化而变化．金属的电阻率随温度的升高而增大．（3）应用：电阻温度计、标准电阻等．课堂教学实验：测量金属丝的电阻率实验目的:测量金属丝的电阻率实验器材:米尺螺旋测微器电流表电压表滑动变器、金属丝、电源、开关、导线实验原理:由R=ρl/S 得ρ =RS/l. 由电压表和电流表测量金属丝电阻R. 用米尺测出长度l ，螺旋测微器测量金属丝直径，计算截面积S. 实验过程:1、伏安法测电阻R需要解决几个问题：（1）仪器的选择（电流表、电压表、滑动变阻器）（2）测量电路的选择（安培表是内接？外接?）（3）控制电路的选择（滑动变阻器限流？分压？）实验器材：待测电阻丝的电阻约为5ΩA．量程是0～0.6A ，内阻约为0.5 Ω的电流表；B．量程是0～3A，内阻约为0.1 Ω的电流表；C．量程是0～3V，内阻约为6kΩ的电压表；D．量程是0～15V，内阻约为30kΩ的电压表；E．阻值为0～20Ω，额定电流为2A 的滑动变阻器；F．电池组（3V）；G．开关一个，导线若干．实验时电流表选电压表选在框内设计电路图，然后根据电路图连接实物图数据处理:2.测量金属丝的横截面积S 和长度L 需要解决几个问题：(1) 了解螺旋测微器的结构和原理(2) 掌握螺旋测微器的读数技巧螺旋测微器: 1、螺旋测微器的结构2、螺旋测微器的原理:原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即D 每旋转一周，F 前进或后退0.5mm。
考点27 实验：测量金属丝的电阻率 长度的测量及其测量工具的选用 测电阻
考点27实验：测量金属丝的电阻率长度的测量及其测量工具的选用测电阻[题组一基础与经典题]1．在“测量金属丝的电阻率”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L为50 cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d，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R x(阻值大约5 Ω)。
实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω，不宜长时间、大功率下使用)、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。
画出你认为比较合理的电路图。
(3)正确连接好电路，进行实验测量，记录数据。
电压表示数为U，电流表示数为I，在坐标纸上建立U-I坐标系，并描绘出U-I图线如图所示。
由图线得到金属丝的阻值R x＝________ Ω。
(保留两位有效数字)(4)根据实验所测得数据计算得出金属丝的电阻率ρ＝________ Ω·m。
(保留两位有效数字)答案(1)0.398(0.396～0.399均正确)(2)图见解析(3)4.4(4.3～4.5均正确)(4)1.1×10－6解析(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d＝0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm。
(2)滑动变阻器最大阻值大于待测电阻阻值，则滑动变阻器采用限流接法；因为R VR x>R xR A，为减小误差，则电流表外接，合理的电路如图所示。
(3)由图线得到金属丝的阻值R x＝UI＝2.470.56Ω＝4.4 Ω。
(4)根据R x＝ρLS，S＝π4d2，得ρ＝πd2R x4L，代入数据可得ρ＝1.1×10－6Ω·m。
2．用伏安法测电阻，不论是电流表内接法，还是电流表外接法，都有系统误差。
(1)如图a所示，如果电压表和电流表的读数分别为U V和I A，待测电阻的测量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值；如果已知电压表的内阻为R V，则待测电阻的阻值R x＝________。
实验12-测定金属丝的电阻率-相关知识.
实验：测定金属丝的电阻率基础知识（二）实验原理：R=ρ，S=πd2 【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】根据电阻定律公式R=ρ，只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率ρ.（五）注意事项(1本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，实验电路必须采用电流表外接法．(2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，亦即电压表并入两点间的部分为待测导线长度．测量时应将导线拉直．(3闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置．(4在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大(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过高，造成其电阻率在实验过程中增大.(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）的斜率来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑.解题技法一、电流表外接法和内接法(1 电流表外接法:如图甲所示,由于电压表的分流,电流表测出的电流比R中的实际电流要大一些,所以R测真 .(2电流表内接法:如图乙所示,由于电流表的分压,电压表测出的电压比R两端的实际电压要大一些,所以R测>R真.(3电流表外接和内接的选择①用外接法时,测量电阻的真实值R=,由此可看出RV比R大得越多时,RV的分流越小,测量的误差越小.因此,外接法适宜测量小电阻.②用内接法时,测量电阻的真实值R=,由此可看出RA比R小得越多时,RA的分压越小,测得的误差越小.因此,内接法适宜测量大电阻.二、判定被测电阻的大小的方法(1若待测电阻的大约值已知时,当>,即R约<的情况下,可认为待测电阻是小电阻【即采用外接法】;当<,即R约>情况下,可认为待测电阻是大电阻【即采用内接法】.(2若待测电阻的大约值未知时,可根据实验中两电表的读数变化情况判定.如图所示,当电压表的一端分别接在a\,b两点时,若电压表的示数变化较大,说明待测电阻R可以与RA相比拟,待测电阻是小电阻.若电流表的示数变化较大,说明待测电阻R可以与RV相比拟,待测电阻是大电阻.三、滑动变阻器的两种接法【限流式和分压式】滑动变阻器在供电电路中有两种接线方式:限流式和分压式(如图.限流式可省一个耗电支路,分压式电压调节范围大,应根据需要选用.变阻器的分压与限流接法是高考的热点,虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小,但在不同条件下,调节效果大不一样.(1负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻R,须用分压式电路.(2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,须用分压式电路.(3负载电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻R或相差不多,且电压电流变化不要求从零调起时,可采取限流接法.(4两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流接法总功耗较小.(5特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲,以更能减小误差的连接方式为好.典例剖析典例一阻值约为30 kΩ的电阻R，欲用伏安法较准确地测出它的阻值.备选器材有:A.电源(E=16 V,r=2 Ω;B.电源（E=3 V,r=0.5 Ω）;C.电压表（量程0～15 V,内阻50 kΩ）;D.电压表（量程0～3 V,内阻10 kΩ）;E.电流表（量程0～500 μA,内阻500 Ω）；F.电流表（量程0～1 mA,内阻250 Ω）；G.滑动变阻器（阻值0～200 Ω）;H.电键一只，导线若干.(1从上述器材中选出合适的有用的器材____________：.(用字母表示(2画出实验电路图.解析：(1电阻R较大,故选大电源,提高I、U的数值，电源选A，电压表选C.I=mA≈0.5 mA电流表选E，再选GH.(2要较准确测量,故用分压式接法,比较各内阻关系,选内接法.答案：（1）ACEGH（2）如下图。
《测量金属丝的电阻率》的实验报告
《测量金属丝的电阻率》实验报告徐闻一中：麦昌壮一、实验目的1.学会使用伏安法测量电阻。
2.测定金属导体的电阻率。
3.掌握滑动变阻器的两种使用方法和螺旋测微器的正确读数。
二、实验原理设金属导线长度为l ，导线直径为d ，电阻率为ρ，则： 由Sl ρR =，得： lR d l RS 42⋅==πρ。
三、实验器材已知长度为50cm 的被测金属丝一根，螺旋测微器一把，电压表、电流表各一个，电源一个，开关一个，滑动变阻器一只，导线若干。
四、实验电路五、实验步骤1.用螺旋测微器测三次导线的直径d ，取其平均值。
2.按照实验电路连接好电器元件。
3.移动滑动变阻器的滑片，改变电阻值。
4.观察电流表和电压表，记下三组不同的电压U 和电流I 的值。
5.根据公式计算出电阻率ρ的值。
六、实验数据d/m U/V I/A R/Ω ρ/Ω·m 第一次测量2.80×10-4 5.00×10-1 7.8×10-2 6.41 1.97×10-7 第二次测量2.78×10-4 8.00×10-1 1.18×10-1 6.78 2.06×10-7 第三次测量2.82×10-4 1.00 1.46×10-1 6.84 2.18×10-7七、实验结果 ρ平均=(1.97+2.06+2.18)÷3×10-7Ω·m=2.07×10-7Ω·m八、实验结论金属丝的电阻率是2.07×10-7Ω·m 。
九、 【注意事项】1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电访必须采用电流表外接法2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、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洲金属导线的两端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，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度．测量时应将导线拉直．4．闭合电键S 之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度正的值不宜过大（电流表用0～0．6A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．6.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；第二种是用图像（U－I图线）的斜率来求出．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．十、误差分析1.测金属丝直径时会出现误差，通过变换不同的位置和角度测量，然后再求平均值方法，达到减小误差的目的；2.测金属丝长度时出现的误差，一定要注意到测量的是连入电路中的电阻丝的长度；3.电压表、电流表读数时会出现偶然误差；4.不论是内接法还是外接法，电压表、电流表内阻对测量结果都会产生影响；本实验中，由于金属丝的电阻不太大，应采用电流表外接法测电阻；5.电流过大，通电时间过长，会使电阻丝发热导致电阻发生变化，产生误差。
实验十 测量金属丝的电阻率-2025年物理新高考备考习题
实验十 测量金属丝的电阻率1.[2017·浙江4月选考] 小明用电学方法测量电线的长度.首先,小明测得电线铜芯的直径为1.00 mm,估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω·m).现有如下实验器材:①量程为0~3 V 、内阻约为3 kΩ的电压表;②量程为0~0.6 A 、内阻约为0.1 Ω的电流表;③阻值为0~20 Ω的滑动变阻器;④内阻可忽略、输出电压为3 V 的电源;⑤阻值为R 0=4.30 Ω的定值电阻,开关和导线若干.小明采用伏安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节滑动变阻器,电流表的示数从0开始增加,当示数为0.50 A 时,电压表示数如图甲所示,读数为 2.50 V .根据小明测量的信息,图乙中P 点应该 接b (选填“接a ”“接b ”“接c ”或“不接”),Q 点应该 接a (选填“接a ”“接b ”“接c ”或“不接”).小明测得的电线长度为 31.4 m .甲乙[解析] 电压表量程为0~3 V,所以读数为2.50 V;本题的实验电路图如图所示:根据R x +R 0=U U,R x =ρU U,S =πU 24,联立解得L =31.4 m .2.在“测定金属的电阻率”实验中.(1)若测出某合金丝长度为L ,直径为d ,电阻为R ,则该合金丝电阻率的表达式为ρ= πU 2U 4U(用上述字母和通用数学符号表示).(2)按如图所示的电路图测量合金丝的电阻R x .实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:A .待测合金丝R x (接入电路部分的阻值约为5 Ω)B .电源(电动势为4 V,内阻不计)C .电流表(0~3 A,内阻约为0.01 Ω)D .电流表(0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω)E .灵敏电流计G(满偏电流I g 为200 μA,内阻r g 为500 Ω)F .滑动变阻器(0~10 Ω,允许通过的最大电流为1 A)G .滑动变阻器(0~100 Ω,允许通过的最大电流为0.3 A)H .电阻箱R 0(0~99 999.9 Ω)为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选 D ,滑动变阻器应选 F .(均填写仪器前的选项字母)(3)某同学按照图示电路图选择恰当的仪器后,正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为R 0=14 500 Ω,改变滑动触头的位置,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G 的示数I G 和电流表A 的示数I A 的关系图线如图所示,由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值R x = 4.5 Ω(保留两位有效数字).[解析] (1)由电阻定律可得R =ρUπ(U 2)2,解得ρ=πU 2U 4U. (2)电动势为4 V,待测电阻约为5 Ω,可估算流过待测电阻的电流不超过0.8 A,考虑到还有其他电阻,故电流表应选量程为0~0.6 A 的D,滑动变阻器采用分压式接法,为了测量准确、调节方便,应选最大阻值较小的F .(3)由题意可得,合金丝接入电路的电阻测量值为R x =U G (U g +U 0)U A,整理得I G =U U(U g +U 0)·I A ,结合图像可得U U(U g +U 0)=150×10-60.5,解得R x =4.5 Ω.3.在“测定金属丝电阻率”的实验中,需要测出其长度L 、直径d 和电阻R.(1)在实验中,用螺旋测微器测得导线的直径如图所示,其读数是0.701 mm .请在图中相应刻度处的方框内填入正确数字.(2)欲用伏安法测定一段金属丝的电阻,其阻值约为12 Ω,要求测量结果尽量准确,并且电压、电流测量范围尽可能大一些.下列器材中,电流表应选用A2(填器材的标号,下同),电压表应选用V2,滑动变阻器应选用R1.并画出你设计的实验电路图.A.电池组E(6 V,内阻很小)B.电流表A1(0~3 A,内阻约0.01 Ω)C.电流表A2(0~0.6 A,内阻约0.1 Ω)D.电压表V1(0~3 V,内阻约3 kΩ)E.电压表V2(0~6 V,内阻约6 kΩ)F.滑动变阻器R1(0~5 Ω,2 A)G.滑动变阻器R2(0~1 kΩ,1 A)H.开关、导线若干I.待侧金属丝R[答案] 如图所示(3)测得的实验数据如下表,请根据电流表读数补全空缺的数据.U/V1.401.601.802.002.20I/A0.280.320.360.400.44(4)利用第(3)问表格中的数据,在对应的坐标系中描点,并且作出图线.[答案] 如图所示(5)根据作出的图线求得待测电阻为5.0Ω(保留两位有效数字).[解析] (2)电源电动势是6 V,电压表选V2,电路最大电流I=UU=0.5 A,则电流表可选A2,电压从零开始,则滑动变阻器应采用分压接法,由于UU A <U VU,则电流表采用外接法,滑动变阻器的阻值范围应与电阻阻值差不多,方便调节,所以滑动变阻器选R1,实验电路图如图所示.(3)电流表分度值为0.02 A,电流表读数为0.28 A,所以表中空缺的数据为0.28.(4)根据表格中的数据,作出对应的图线如图所示.(5)作出的图线为线性关系,图线的斜率表示待测电阻的大小,则待测电阻R x=UU=5.0 Ω.4.电流表A1的量程为0~200 μA、内电阻约为500 Ω,现要测量其内阻,除若干开关、导线之外还有器材如下:电流表A2(与A1规格相同);滑动变阻器R1(0~20 Ω);电阻箱R2(阻值范围为0~9999 Ω);保护电阻R3(阻值约为3 kΩ);电源(电动势E约为1.5 V,内阻r约为2 Ω).(1)如图所示,某同学想用替代法测量电流表内阻,设计了部分测量电路,在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中,使实验可以完成.[答案] 如图所示(2)电路补充完整后,请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤:a.先将滑动变阻器R1的滑片移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到最大(选填“最大”或“最小”).b.闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1,使两电流表的指针在满偏附近,记录电流表A2的示数I.c.断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节R2,使电流表A2的示数再次为I(或仍为I),读出此时电阻箱的阻值R0,则电流表A1内电阻r=R0.[解析] (1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻,因此必须采用分压接法,电路图如图所示.(2)a.实验前R2的阻值应该调节到最大,以保证电表安全;c.替代法最简单的操作是让A2示数不变,则可直接从R2的读数得到电流表的内电阻.5.如图所示是用半偏法测量电压表内阻的电路图.以下是备用仪器:A.待测电压表(0~3 V,内阻为1500 Ω左右)B.电源E(4 V,2 A,内阻很小)C.电阻箱(0~999.9 Ω)D.电阻箱(0~9999.9 Ω)E.滑动变阻器(0~20 Ω,3 A)F.滑动变阻器(0~2000 Ω,2 A)G.开关两个,导线若干(1)为保证测量精度,电阻箱应选D,滑动变阻器应选E(填代号).(2)完善下列实验步骤:a.闭合开关K2并将滑动变阻器的滑片调至最左端,然后闭合开关K1;b.调节滑动变阻器使电压表指针恰好满偏;c.断开开关K2,调节电阻箱的阻值,使电压表的指针恰好指在中间刻度(半偏),此时电阻箱的示数为R.那么,该电压表内阻的测量值为R.测量值和真实值比较数值偏大(选填“偏大”“偏小”或“相等”).[解析] (1)在半偏法测电阻的实验中,电阻箱的阻值应与待测电压表的阻值相近,故电阻箱应选D,而滑动变阻器采用分压式接法,为了测量准确,故滑动变阻器应选最大阻值较小的E. (2)在测量数据时,电压要从较小数值开始变化,因而滑动变阻器开始时应在最左端;由于采用半偏法测量,因而应断开开关K2,调节电阻箱的阻值,使电压表的指针恰好指在中间刻度,即半偏,由串联电路知识可知,电压相等,电流相等,因而电压表的内阻的测量值为R.但开关K2断开,电阻增大,分压增大,而电压表示数为原来的一半,电阻箱分压要略大于一半,故电阻箱的阻值即测量值比电压表的内阻要大.。
实验二：测定金属的电阻率
实验二：测定金属的电阻率螺旋测微器（千分尺）的读数：螺纹的螺距为0.5mm.即测微螺杆旋转一周时前进或者后退0.5mm.将螺旋分成50等份，每一份表示直线位移变化0.01mm,即螺旋测微器的分度值为0.01mm。
1.实验原理根据部分电路的欧姆定律：导体电阻R=根据电阻定律：R=用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安测导线的电阻R，得=RSL = πud24IL2实验器材：被测金属丝、螺旋测微计、刻度尺、电源、电压表、电流表、开关、导线若干3.实验步骤（1）用螺旋测微器在导线的三个不同位置各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积S；（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L，反复测量三次，求平均值；（3）按照图中所示的电路图用导线把器材连接好，并把滑动变阻器的阻值调至最大（4）求出R，带入数据求解。
3.注意事项（1）本实验中被测金属丝的电阻值较小，为了减小实验的误差，必须采用电流表外接法；（2通电电流不宜过大（电流表量程选用0~0.6A），通电时间不宜过长，以免温度过高对金属阻值增大（3）求R，可用平均值法，或者作U-I图像【例题1】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）；电流表：A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）；电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；电源：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，示数如下图所示，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。
高二物理期末实验专题复习02：测量金属丝的电阻率(答案含解析)人教版
高二物理期末复习实验专题02测量金属丝的电阻率学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、实验题1．（1）在测定金属电阻率的实验中，用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A．电池组（3V）B．电流表（0~3A，内阻约0.0125Ω）C．电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω）D．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）E．电压表（0~15V，内阻约15kΩ）F．滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A）G．滑动变阻器（0~2000Ω，额定电流0.3A）H．电键、导线．Ⅰ.待测电阻是一根均匀材料制成的金属丝（横截面为圆形），用螺旋测微器测量其直径，结果如图所示．由图可知其直径d= mm．Ⅰ．根据实验的实际需要，电流表应选，电压表应选，滑动变阻器应选（填选项号：如A、B、C等）Ⅰ．实验电路应采用电流表接法．（填“内”或“外”）（2）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流1.0A），L为待测小电珠，V为电压表（量程6V，内阻约20kΩ），A为电流表（量程0.6A，内阻约1Ω），E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关．Ⅰ．在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最端；（填“左”或“右”）Ⅰ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是点至点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）Ⅰ．该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而．（填“不变”、“增大”或“减小”）2．在测定金属电阻率的实验中，如图甲所示，用螺旋测微器测金属丝的直径的测量值d＝______mm．如图乙所示，是多用电表的“×10”欧姆挡经过正确步骤测量金属丝电阻时多用电表指针的位置，则金属丝阻值的测量值R＝______Ω，若测出金属丝长度的测量值为L，则该金属丝电阻率的表达式ρ＝_______（请用上述测量值d、L、R表示）．3．为了准确地测量阻值约为1200Ω的电阻R x的阻值，该同学用伏安法进行测量，实验室提供下列器材：电压表V（量程为3 V，内阻R V=20 kΩ）；电流表A1（量程为100 mA，内阻约为5 Ω）；电流表A2（量程为10 mA，内阻约为10 Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值为2 kΩ，额定电流为0.1 A）；滑动变阻器R2（最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A）；直流电源E（电动势为6 V，内阻约为0.5 Ω）；定值电阻R3=2 kΩ；定值电阻R4=20 kΩ；开关及若干导线。
第11章 第3节 实验2 金属丝电阻率的测量 新教材高中物理必修第三册(人教版)(解析版)
实验2 金属丝电阻率的测量一、实验目的1．进一步掌握螺旋测微器的原理及读数方法． 2．练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻． 3．测定金属的电阻率． 二、实验思路 1．实验电路：用甲、乙两图都可，图甲中的滑动变阻器为分压式接法，图乙中的滑动变阻器为限流式接法．2．用毫米刻度尺测出金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，算出横截面积S ⎝⎛⎭⎫S ＝πd24． 3．由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝SR l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U 4lI ，求出电阻率．三、实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器．四、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．量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，并记录．3．连电路：按如上所示的电路图连接实验电路．4．求电阻：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，记入表格内，断开开关S ．5．拆除实验电路，整理好实验器材．五、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 值分别由公式R ＝UI 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，利用图像的斜率求出电阻R ．六、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 时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的三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0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化．要点一 仪器读数和实验原理有一合金制成的圆柱体．为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，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甲和乙所示．(1)由图读得圆柱体的直径为________mm ，长度为________ cm ．(2)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用D 、L 表示，则用D 、L 、I 、U 表示的电阻率的关系式为ρ＝________．解析 (1)圆柱体的直径为1.5 mm ＋34.5×0.01 mm ＝1.845 mm ；长度为42 mm ＋8×0.05 mm ＝42.40 mm ＝4.240 cm ．(2)由欧姆定律R ＝U I 和电阻定律R ＝ρL S联立得ρ＝RS L ＝US IL ＝πD 2U4IL．答案 (1)1.845(1.842～1.846均正确) 4.240(2)πD 2U 4IL要点二 电路连接和数据处理在“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(电动势为3 V ，内阻约为1 Ω)、电流表(内阻约为0.1 Ω)、电压表(内阻约为3 kΩ)、滑动变阻器R (0～20 Ω，额定电流为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，记录数据见下表．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 /A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由实验数据可知，他们测量R x 是采用图2中的________(选填“甲”或“乙”)图．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图4(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R x＝________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．1×10－4Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m解析(1)螺旋测微器的读数为0＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm．(2)由实验记录的数据可知R x的阻值大约为5 Ω．由题知R x≪R V，故电流表OA外接，若滑动变阻器接为限流的形式，则R x两端的电压最小值U min＝520＋5＋1＋0.1E≈0.6 V，而从实验数据可知，R x两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压的形式．(3)如图甲所示．甲(4)选尽可能多的点连成一条直线，使不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示．乙图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值R x＝4.4 Ω．(5)根据R＝ρlS得金属丝的电阻率ρ＝RSl＝πRd24l＝3.14×4.4×(0.398×10－3)24×0.5Ω·m≈1.09×10－6Ω·m．故选项C正确．答案(1)0.398(0.395～0.399均正确)(2)甲(3)见解析图甲(4)见解析图乙4.4(4.3～4.7均正确)(5)C[训练](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所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm．(2)为了精确测量合金丝的电阻R x，设计出如图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0.645 mm－0.007 mm＝0.638 mm．(2)连线如图所示．答案(1)0.0070.638(0.636～0.640均正确)(2)见解析图要点三实验创新设计国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m．某同学利用图甲电路测量15 ℃的自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动．实验器材还有：甲乙电源(电动势约3 V，内阻可忽略)；电压表V1(量程0～3 V，内阻很大)；电压表V2(量程0～3 V，内阻很大)；定值电阻R1(阻值4 kΩ)；定值电阻R2(阻值2 kΩ)；电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)；单刀双掷开关S，导线若干；游标卡尺，刻度尺．实验步骤如下：A．用游标卡尺测量玻璃管的内径d；B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；C．把S拨到1位置，记录电压表V1的示数；D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2的示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；F．____________________．(1)补充完整实验步骤．(2)测玻璃管内径d时游标卡尺示数d＝30.00 mm，玻璃管内水柱的电阻值R x的表达式为R x＝________(用R1、R2、R表示)．(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图乙所示的R－1L关系图像．则自来水的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字)．(4)实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)．解析(1)实验做完后，要断开S，整理好器材．(2)设把S拨到1位置时，电压表V1的示数为U，则此时电路电流I＝UR1，电源的电动势E ＝UR 1R x ＋U ，当把S 拨到2位置，调整电阻箱的阻值，使电压表V 2的示数与电压表V 1的示数相同，也为U ，则此时电路中的电流I ′＝U R ，电源的电动势E ＝U R R 2＋U ，可得R x R 1＝R 2R ，解得R x ＝R 1R 2R．(3)从图乙中可知，R ＝2.0×103 Ω时，1L ＝5.0 m －1，此时玻璃管内水柱的电阻R x ＝R 1R 2R ＝4 000 Ω，水柱横截面积S ＝πd 22＝7.065×10－4m 2，根据电阻定律有R x ＝ρL S ，代入数据可得ρ＝14 Ω·m ．(4)若电压表V 1内阻不是很大，则把S 拨到1位置，此时电路电流大于UR 1，电源的电动势将大于U R xR 1＋U ，所以测得的R x 将偏大，因此自来水电阻率测量结果将偏大．答案 (1)断开S ，整理好器材 (2)R 1R 2R (3)14(4)偏大。
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（1）本实验中被测金属电阻阻值较 小，因此测量电路必须采用电流表 外接法；
（2）为减小误差，测量直径时，应 在金属导线三个不同位置各测一次， 求其平均；
（3）测量导线长度时，应测量拉直 的连入电路的有效长度，且测三次， 取平均值；
（4）开关闭合前滑动变阻器滑片应 置于阻值最大位置；
（5）测电阻时，电流不宜过大，通 电时间不宜过长。
练习1 30 25
20
0
5
10
15
20
15
10
8.500+0.203=8.703 mm练习230 151005
5 10
15
10
4.000+0.088=4.088 mm
练习3
4.000+0.070=4.070mm
练习4
5.500+0.470=5.970 mm
练习5
0.500+0.400=0.900 mm
6.误差分析
（1）测量金属丝的直径和长度产生 的误差；
（2）电压表的分流引起的误差；
（3）通电时，电阻发热，引起电阻 率变化产生的误差。
螺旋测微器测量精度
螺旋测微器的测量范围约 几厘米.固定刻度 上的最小刻度为 1 mm,可动刻度的最小 刻度是 0.01 mm,测量时准确到 0.01mm,最 大误差 0.005 mm,估读到 0.001mm.
实验：
测定金属的电阻率
1.实验目的:
①练习使用螺旋测微器
②学会用伏安法测电阻阻值
③测定金属的电阻率
2.实验原理:
R l
S
RU I
S (d )2
2
RS Ud 2
l 4Il
电路原理如图
A
3.实验器材
螺旋测微器，毫米刻度尺，学 生电源，电流表，电压表，滑 动变阻器，开关，被测金属导 线，导线若干
4.实验步骤
（1）用螺旋测微器测金属导线直径， 计算其横截面积S；
（2）确定电表量程，连接电路；
（3）用毫米刻度尺测出连入电路中 金属导线的长度；
（5）改变滑片位置，读出几组相应 的U、I值并计算金属导线的电阻；
（6）代入测量数据计算金属导线的 电阻率；
（7）断开开关，拆除电路，整理器 材。
5.注意事项