實(shí)驗(yàn)1：測定金屬的電阻率

1、實(shí)驗(yàn)一：測定金屬的電阻率一、 實(shí)驗(yàn)原理：用測量電阻的方法測量金屬絲的電阻（伏安法、伏伏法、安安法、等效替代法、半偏法等）；用米尺測量接入電路中金屬絲的長度L；（在拉直狀態(tài)下，測三次取平均值）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計(jì)算出其橫截面積S；（在三個(gè)不同的位置，測三次取平均值）據(jù)電阻定律R=L/S，計(jì)算出電阻率=RS/L=d2U/4ILPS：為避免溫度對電阻的影響，應(yīng)使時(shí)間盡量短，電流盡量??；此電路一般采用外接式，且應(yīng)使電表示數(shù)偏轉(zhuǎn)較大，以減小讀數(shù)誤差；數(shù)據(jù)處理：多次測量U、I值，求出電阻之后，再對電阻取均值利用U-I圖像求也可以；實(shí)驗(yàn)前，一定要保證電路中的電流最小。（依據(jù)限流式或者分壓式具體

2、分析）二、 考點(diǎn)研析：考點(diǎn)1：游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：方法：主尺（cm）+副尺（n×精度）n:與主尺刻線對齊的第n條線；精度：（10等分）0.1mm、（20等分）0.05mm、（50等分）0.02mm（2）螺旋測微器的讀數(shù)：方法：讀數(shù)=固定刻度mm（注意半格是否露出）+可動(dòng)刻度（含估讀）×0.01mm考點(diǎn)2：全面考查實(shí)驗(yàn)“測定金屬的電阻率”例題1：在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)，待側(cè)金屬接入電路部分的長度約為50cm。（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為_mm(該值接近多次測量的平均值）（2

3、）用伏安法測量電阻絲的電阻.實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻約為1），電流表（內(nèi)阻約0.1），電壓表（內(nèi)阻約3阻），滑動(dòng)變阻器R（020，額定電流2A），開關(guān)，導(dǎo)線若干。某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：他們測量是采用圖2中的_圖(選填“甲”或“乙”)（3）圖3是測量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據(jù)（2）所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖

4、3中實(shí)物圖的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。 （4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4所示。圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，請?jiān)趫D4中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出圖線，由圖線得出金屬絲的阻值=_(保留2位有效數(shù)字)。5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為_（填選項(xiàng)前的符號）。A. 1×10-2 ·m B. 1×10-3 ·m C. 1×10-6 ·m D. 1×10-8 ·m（6）任何實(shí)驗(yàn)測量都存在誤差。本實(shí)驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說

5、法中正確的選項(xiàng)是_（有多個(gè)正確選項(xiàng)）。 A. 用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B. 由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差 C. 若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差 D. 用U-I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減少偶然誤差針對訓(xùn)練1.某待測電阻的額定電壓為3V（阻值大約為10）為測量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材A：電流表A1（量程300mA，內(nèi)阻約1）B：電流表A2（量程0.6A，內(nèi)阻約0.3）C：電壓表V1（量程3.0V，內(nèi)阻約3k）D：電壓表V2（量程5.0V，內(nèi)阻約5k）E：滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值為50）F：滑動(dòng)

6、變阻器R2（最大阻值為500）G：電源E（電動(dòng)勢4V，內(nèi)阻可忽略）H：電鍵、導(dǎo)線若干為了盡可能提高測量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇的器材為（只需填寫器材前面的字母即可）電流表_；電壓表_；滑動(dòng)變阻器_VARxESRVRxESRAVRxESRAVRxESRA下列給出的測量電路中，最合理的電路是2.某同學(xué)要測量一段未知材料電阻絲的電阻率，已知電阻絲的長度為L，電阻約為20，可提供的器材有： A：電流表G，內(nèi)阻，滿偏電流B：電流表A，內(nèi)阻約為0.2，量程為00.6AC：螺旋測微器D：電阻箱（09999，0.5A）E：滑動(dòng)變阻器（5，1A）F：干電池組（3V，0.05）G：一個(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干他進(jìn)行了以下操作：用螺旋

7、測微器測量這段電阻絲的直徑。如圖所示為螺旋測微器的示數(shù)部分，則該次測量測得電阻絲的直徑d= mm。把電流表G與電阻箱串聯(lián)當(dāng)作電壓表用。這塊“電壓表”最大能測量3V的電壓，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0= 。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。圖中虛線框里只是他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖的一部分，請將電路圖補(bǔ)畫完整。實(shí)驗(yàn)電路連接。請根據(jù)設(shè)計(jì)的合理的電路圖進(jìn)行正確的電路連線。測量并計(jì)算電阻率。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某確定位置，電流表G的示數(shù)為l1，電流表A的示數(shù)為l2。請用測得的物理量和已知量寫出計(jì)算電阻率的表達(dá)式r = 。3.在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，所用金屬電阻絲的電阻約為30?，F(xiàn)通過以下實(shí)驗(yàn)測量該金屬材料的電阻

8、率。用螺旋測微器測量電阻絲直徑，其示數(shù)如圖13所示，則該電阻絲直徑的測量值d= mm；實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有開關(guān)，若干導(dǎo)線及下列器材：電壓表V1（量程03V，內(nèi)阻約3k）；電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻約15k）；電流表A1（量程0100mA，內(nèi)阻約5）；電流表A2（量程00.6A，內(nèi)阻約0.1）；滑動(dòng)變阻器R1（010）；滑動(dòng)變阻器R2（01k）；電源E（電動(dòng)勢為4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）。為了便于調(diào)節(jié)電路并能較準(zhǔn)確的測出電阻絲的阻值，電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 。4.有一根很細(xì)的均勻空心金屬管，管長約50cm、電阻約為10，現(xiàn)需測定它的內(nèi)徑d，但因其內(nèi)徑較小，無法用游標(biāo)卡尺直接測量

9、。已知這種金屬的電阻率為。實(shí)驗(yàn)室中可以提供下列器材：A厘米刻度尺；B毫米刻度尺；C螺旋測微器；D電流表（量程300mA，內(nèi)阻約1）；E電流表（量程3A，內(nèi)阻約0.1）；F電壓表（量程3V，內(nèi)阻約6k）；G滑動(dòng)變阻器（最大阻值1k，額定電流0.5A）；H滑動(dòng)變阻器（最大阻值5，額定電流2A）；I蓄電池（電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻0.05）；J開關(guān)一個(gè)及帶夾子的導(dǎo)線若干。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，要求實(shí)驗(yàn)誤差小，便于調(diào)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測物理量的名稱及符號是 ；應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有 ；（填字母）在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；按照你設(shè)計(jì)的電路圖將圖中所示儀器連成實(shí)驗(yàn)電路；+A+待測管用測得的物理量和已知量寫出計(jì)算金

10、屬管內(nèi)徑d的表達(dá)式為d = 。5.有一根細(xì)長而均勻的金屬管線樣品，長約為60cm，電阻大約為6。橫截面如圖8所示。圖9圖8d0110200mm用螺旋測微器測量金屬管線的外徑，示數(shù)如圖9所示，金屬管線的外徑為_mm；現(xiàn)有如下器材A電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約0.1)B電流表（量程3A，內(nèi)阻約0.03)C電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3k)D滑動(dòng)變阻器（1750，0.3 A)E滑動(dòng)變阻器（15，3A)F蓄電池（6V，內(nèi)阻很小)G開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干要進(jìn)一步精確測量金屬管線樣品的阻值，電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 。（只填代號字母）。請將圖10所示的實(shí)際測量電路補(bǔ)充完整。圖10已知金屬管線樣品材料的

11、電阻率為r，通過多次測量得出金屬管線的電阻為R，金屬管線的外徑為d，要想求得金屬管線內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的截面積S，在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還需要測量的物理量是 。計(jì)算中空部分截面積的表達(dá)式為S= 。6（5分）有一個(gè)電阻Rx，其阻值大約為20，現(xiàn)要更精確地測量其電阻，手邊現(xiàn)有器材如下：A電源E（電動(dòng)勢12.0V，內(nèi)阻為0.5）；B電壓表（0315V，內(nèi)阻大于3k）；C電流表（00.63A，內(nèi)阻小于1）；D滑動(dòng)變阻器R1（010，2.0A）；E滑動(dòng)變阻器R2（01700，0.3A）；F開關(guān)S和導(dǎo)線若干。（1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 （填寫器材代號）。連接電路時(shí)，電壓表的量程應(yīng)選 V，電流表的量程應(yīng)選 A

12、。（2）請?jiān)谟疫叿娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖。2.答案：（2）（10分）0.2650.267 880 如下圖 如下圖電阻的測量方法總結(jié)1.伏安法測電阻練習(xí)1、在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，除有一標(biāo)有“2.2V，0.5W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有 A. 直流電源6V（內(nèi)阻不計(jì)） B. 直流電流表03A（內(nèi)阻0.1以下） C. 直流電流表0300mA（內(nèi)阻約為5） D. 直流電壓表03V（內(nèi)阻約為15k） E. 滑動(dòng)變阻器10，2A F. 滑動(dòng)變阻器1k，0.5A實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測幾次。（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_。（均用儀器前的字母表示）（2）按

13、要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。練習(xí)2、某同學(xué)做“測定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)。 需要通過實(shí)驗(yàn)直接測量的物理量有： （寫出名稱和符號）。這位同學(xué)采用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬絲的電阻。有以下器材可供選擇：（要求測量盡量準(zhǔn)確）A電池組（3V，內(nèi)阻約1）；B電流表（03A，內(nèi)阻約0.025）C電流表（00.6A，內(nèi)阻約0.125）D電壓表（03V，內(nèi)阻約3k）E電壓表（015V，內(nèi)阻約15k）F滑動(dòng)變阻器（020，額定電流1A）G滑動(dòng)變阻器（01000，額定電流0.3A）H開關(guān)、導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用的器材是（填寫各器材的字母代號）。請?jiān)谙旅娴奶摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。這位同學(xué)在一次測量時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)如

14、下圖所示。由圖中電流表電壓表讀數(shù)可計(jì)算出金屬絲的電阻為。練習(xí)3、有一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體，現(xiàn)要用實(shí)驗(yàn)的方法測定這種導(dǎo)體材料的電阻率，若已測得其長度和橫截面積，還需要測出它的電阻值Rx。有兩位同學(xué)所設(shè)計(jì)的測量電路的一部分分別如圖7甲、乙所示，若分別用這兩個(gè)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則測量值比真實(shí)值偏小的應(yīng)是_圖所示的電路。（選填“甲”或“乙”）若已知這段導(dǎo)體的電阻約為30，要盡量精確的測量其電阻值，除了需要導(dǎo)線、開關(guān)以外，在以下備選器材中應(yīng)選用的是 。（只填寫字母代號）A電池（電動(dòng)勢14 V、內(nèi)阻可忽略不計(jì)）B電流表（量程00.6 A，內(nèi)阻約0.12）C電流表（量程0100m A，內(nèi)阻約12 ）D電壓表（量程0

15、3 V，內(nèi)阻約3 k）E電壓表（量程015 V，內(nèi)阻約15 k）F滑動(dòng)變阻器（010，允許最大電流2.0A）G滑動(dòng)變阻器（0500 ，允許最大電流0.5 A）請?jiān)诜娇蛑挟嫵鰷y量這段導(dǎo)體電阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖（要求直接測量量的變化范圍盡可能大一些）。根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出該導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖8所示，發(fā)現(xiàn)MN段明顯向上彎曲。若實(shí)驗(yàn)的操作、讀數(shù)、記錄和繪圖描點(diǎn)等過程均正確無誤，則出現(xiàn)這一彎曲現(xiàn)象的主要原因是 。圖8U/VI/AOMNP2.安安法測電阻(1)如圖所示,當(dāng)兩電表所能測得的最大接近時(shí),如果一直A1的內(nèi)阻R1,則測得A2的內(nèi)阻R2=I1R1/I2.(2)兩電流表A1、A2的讀數(shù)為I1、I2,待測電

16、阻R1阻值的計(jì)算公式是R=I1 r /（I2-I1）.練習(xí)4：用以下器材測量一待測電阻的阻值,器材(代號)與規(guī)格如下:電流表A1(量程300mA,內(nèi)阻r1為5);標(biāo)準(zhǔn)電流表A2(量程300mA,內(nèi)阻r2約為5);待測電阻R1(阻值約為100);滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值10）電源E(電動(dòng)勢約為10V,內(nèi)阻r約為1);單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干.(1)要求方法簡捷,并能測多組數(shù)據(jù),畫出實(shí)驗(yàn)電路圖原理圖,并表明每個(gè)器材的代號.(2)實(shí)驗(yàn)中,需要直接測量的物理量是_,用測的量表示待測電阻R1的阻值的計(jì)算公式是R1=_.3.伏伏法測電阻：電壓表內(nèi)阻已知,則可當(dāng)作電流表、電壓表和定值電阻來使用.(1)如圖所

17、示,兩電表的滿偏電流接近時(shí),若已知V1的內(nèi)阻R1,則可測出V2的內(nèi)阻R2=U2 R1/U1·（2）電壓表V1的示數(shù)為U1,電壓表V2的示數(shù)為U2,電壓表V1的內(nèi)阻為r1,根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)電路的規(guī)律,算出RX的電阻為RX=（U2-U1）r1/U1練習(xí)5：用以下器材測量電阻RX的阻值(9001000):電源E,具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢約為9.0V;電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻r1=750；電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻r2=2500；滑動(dòng)變阻器R,最大阻值約為100；單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干.(1) 測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻RX的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(原理圖

18、中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注). (2)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示,電壓表V2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測得量表示RX的公式為RX=_.4.電阻箱當(dāng)電表測電阻：（1）電阻箱當(dāng)做電壓表使用:A1表、A2表是示數(shù)I1、I2,可得RX=I2R1/I1.。如果考慮電表內(nèi)阻的影響,則I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)(2)電阻箱當(dāng)作電流表使用：若已知R及RV,則測得干路電流為I=U/R+U/RV5.等效法測電阻6.消除電流表和電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響：（1）先將S1閉合.將S2與“1”閉合,調(diào)節(jié)R,讀出電壓表讀數(shù)U1,安培表讀數(shù)I1.（2）再將S2與“2”閉合,調(diào)節(jié)R,讀出電壓表

19、讀數(shù)U2,電流表讀數(shù)I2 （3）根據(jù)上述測量結(jié)果,算出RX=U1/I1-U2/I2 練習(xí)6：伏安法測電阻電路由于電表內(nèi)阻的影響,無論電流表內(nèi)接還是電流表外接都存在系統(tǒng)誤差,為消除系統(tǒng)誤差而設(shè)計(jì)的補(bǔ)償電路如圖21所示.完成下列實(shí)驗(yàn)步驟并寫出待測電阻RX阻值的表達(dá)式. 先將S1閉合. 將S2與“1”閉合,調(diào)節(jié)R,讀出電壓表讀數(shù)U1,安培表讀數(shù)I1. _. 根據(jù)上述測量結(jié)果,算出RX=_.練習(xí)7：實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)破損的多量程動(dòng)圈式支流電流表,有“1mA”、“10mA”兩擋,有一個(gè)單調(diào)雙擲開關(guān)S轉(zhuǎn)換,其內(nèi)部電路如圖25所示.若電流表的G已燒壞,但兩個(gè)精密分流電阻完好,測得R1=144,假如燒壞前表頭G的內(nèi)

20、阻rg=160,則表頭G的實(shí)際滿偏電流Ig=_,精密分流電阻R2=_.現(xiàn)有以下備選器材用于修復(fù):A. 靈敏電流表G1,內(nèi)阻為660,滿偏電流為0.2mA;B. 靈敏電流表G2,內(nèi)阻為120,滿偏電流為0.5mA;C. 定值電阻r1,阻值為40;D. 定值電阻r2,阻值為100;現(xiàn)保留兩個(gè)精密電阻不動(dòng),根據(jù)表頭參數(shù),用于修復(fù)的器材有_和_.(只填器材序號)在虛線框內(nèi)畫出修復(fù)后的直流電流表電路原理圖。圖257.半偏法測電表電阻(1)測量電流表內(nèi)阻：如圖所示,測量電流表A的內(nèi)阻,操作步驟如下: 斷開S2、閉合S1,調(diào)節(jié)R0,使A表滿偏為I0; 保持R0不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R,使A表讀數(shù)為I0/2。由

21、上可得RA=R.練習(xí) 8、要測定一塊電流表A的內(nèi)阻（量程05mA，內(nèi)阻r約為500），某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了如下器材：電源E（3V，內(nèi)阻未知）電壓表V（015V，內(nèi)阻約為5k）電阻箱R1（0999.9）滑動(dòng)變阻器R2（010）電鍵開關(guān)一只、導(dǎo)線若干該同學(xué)想利用半偏法測該電流表的內(nèi)阻，為了測量盡量精確，請幫忙在方框中畫出設(shè)計(jì)電路圖；簡要說明測量操作步驟（1）（2）寫出r的測量值的表達(dá)式，r。 (2)測量電壓表內(nèi)阻：如圖所示,測量電壓表V的內(nèi)阻,操作步驟如下: 滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端,電阻箱的阻值調(diào)到最大; 閉合S1、S2,調(diào)節(jié)R0,使V表示數(shù)指到滿刻度; 打開S2,保持R0不變,調(diào)節(jié)R,使V表

22、指針指到滿刻度的一半，由上可得RV=R。8、電表內(nèi)阻的測量（1）電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內(nèi)阻 (兩不同表）。 （2）兩只同種電表，若知道一只的內(nèi)阻，就可以測 另一只的內(nèi)阻（兩相同表）。（3）兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需要一只電阻箱才能測定電表的內(nèi)阻 （兩表一箱）。練習(xí)9、在圖22中,R1、R2是兩定值電阻,R1的阻值很小，R2的阻值很大,G是一靈敏電流計(jì),S1、S2為開關(guān).下列判斷正確的是( ) A.只閉合S1時(shí),M、N之間是一個(gè)電壓表 B.S1、S2都閉合時(shí),M、N間是一個(gè)電流表C.只閉合S2時(shí),M、N間是一個(gè)電壓表 D.S1、S2都斷開時(shí),M、N間是一個(gè)電壓表練習(xí)10、要測量一

23、只量程已知的電壓表的內(nèi)阻,現(xiàn)有如下器材: A.待測電壓表(量程3V,內(nèi)阻約為3k); B.電流表(量程3A,內(nèi)阻約0.01); C.電制電阻(阻值R=2k,允許通過的最大電流0.5A); D.電源(電動(dòng)勢2V,內(nèi)阻值可忽略); E.開關(guān)兩只; F.導(dǎo)線若干;要求從圖23甲、24乙電路中選擇一個(gè)電路,利用這個(gè)電路完成測量.選_(填“甲”或“乙”)電路.你不選另一電路的理由是_.實(shí)驗(yàn)中需要直接測量的物理量是_.電壓表內(nèi)阻的公式RV=_.練習(xí)11.【2015新課標(biāo)II】電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏是通過該表的電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實(shí)測量電壓表的內(nèi)阻（半偏法）實(shí)驗(yàn)室提供材料器材如下：待測電壓表（量程3V，內(nèi)阻約為3000歐）電阻箱R0(最大阻值為99999.9歐) 滑動(dòng)變阻器