1、第5讲学生实验：测定金属的电阻率目标定位1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.2.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法.3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率1电阻的定义式R，电阻的决定式R，金属的电阻率随温度的升高而增大，半导体的电阻率随温度的升高而减小2滑动变阻器分压式、限流式电路的选择(1)下列两种情况必须选择分压式接法：待测电阻两端的电压要求从0调节；滑动变阻器的总阻值比待测电阻小得多(2)当滑动变阻器阻值与待测电阻差不多或比待测电阻稍大，且不要求电压从0调节，可用限流式接法3电流表内、外接法的选择：当测大(填“大”或“小”)电阻或(填“”、“”、“”或“”)时，用电
2、流表外接法4实验原理(1) 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R)由于金属丝的电阻较小，选择电流表外接法；由于不要求电压必须从0调，所以一般可以选择滑动变阻器限流式接法实验电路原理图如图1所示图1(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)(3)由电阻定律R，得，求出电阻率5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.一、测定金属电阻率的实验操作1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
3、效长度，反复测量3次，并记录(3)连电路：按如图2所示的电路图连接实验电路图2(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头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.改变滑动变阻器滑动触头的位置，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2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IU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.3实验注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，
4、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时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3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00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化二、螺旋测微器的原理及读数方法1构造：如图3所示，B为固定刻度，E为可动刻度图32原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01
5、 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺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)注意：(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出例如(如图4所示)图4甲图读数为：2 mm32.00.01 mm2.320 mm乙图读数为：13.5 mm37.00.01 mm13.870 mm典例分析例1在测定金属的电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属
6、丝：Rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 )；A2(量程3 A，内阻约0.05 )；电源：E1(电源电压为3 V)；图5E2(电源电压为12 V)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 )；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5所示，读数为_ mm.(2)若滑动变阻器采用限流式接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框中画出电路原理图答案(1)1.775(1.7731.777均正确)(2)A1E1电路原理图见解析图解析(1)螺旋测微器的读
7、数为：15 mm27.50.01 mm1.775 mm.(2)在用伏安法测电阻的实验时，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测金属丝的额定电流约0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1即可电路原理图如图所示例2在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝长约0.8 m，直径小于1 mm，电阻在5 左右，实验步骤如下：(1)用毫米刻度尺测量金属丝的长度，测三次，求出平均值l，在金属丝的不同位置用_测量直径，求出平均值d.(2)用伏安法测量金属丝的电阻R.试把图6中所给的器材连接成测量R的合适的电路图中电流表的量程为00.6 A，内阻接近1 ，电压表的量程为03 V，内阻为几千欧
8、，电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为020 ，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于正确位置图6(3)用上面测得的金属丝长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式_算出所测金属丝的电阻率答案见解析解析(1)金属丝的直径用螺旋测微器测量(2)连电路图时，由于被测金属丝的电阻值较小，因此应采用电流表外接法，并且滑动变阻器采用限流式接法，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在最大阻值处(3)由电阻定律R，有.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的刻度位置如图7所示，用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，金属丝的电阻约为5 ，用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材
9、料的电阻率图7(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、电键和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻10 kB电压表015 V，内阻50 kC电流表00.6 A，内阻0.05 D电流表03 A，内阻0.01 E滑动变阻器，010 F滑动变阻器，0100 要求较准确地测出金属丝的阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_(填序号)实验中某同学的实物接线如图8所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误图8错误1：_；错误2：_.答案(1)0.680(2)ACE导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接法解析(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线
10、已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，可动刻度对齐第18个刻度线，即为0.180 mm，所以该金属丝的直径应为0.5 mm0.180 mm0.680 mm.(2)由题意知电源是两节新的干电池，电动势是3 V，所以选用量程为3 V的电压表A；因为金属丝的电阻约为5 ，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程为0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻约为5 ，为了减小实验误差，应选10 的滑动变阻器E.(时间：60分钟)1在“测定金属的电阻率”的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是()A金属丝直径d的测量 B电压U的测量C电流I的测量 D金属丝长度l的测量答案
11、A解析四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是金属丝直径d的测量，因为在计算式中取直径的平方2在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是()答案D解析金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确3在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是()A用毫米刻度尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时
12、，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变答案AC解析实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它的分流作用很小，应采用电流表外接法故A、C操作错误4在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20 k，电流表的内阻约为10 ，滑动变阻器的电阻约为20 ，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行了实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标系上，如图1所示图1(1)根据各点表示的数据描出IU关系图线，由此求得该电阻的阻值Rx_.(结果保留两位有效数字)(2)画出此实验的电路原理图答案(1)见解
13、析图23103(2.21032.5103)(2)见解析图解析(1)这6个点中有5个基本在同一条过原点的直线上，只有一个点偏离较大，可判断出这个数据点误差较大，应舍去，描出的IU关系图线如图所示在图线上可选一个离坐标原点较远的点，得到其坐标，如(3.0 V,1.3 mA)，则被测电阻的阻值为Rx2.3103 .(2)因为Rx与RV很接近，故电压表的分流影响很严重而2301，电流表的分压影响很小，故应采用电流表内接法又由于被测电阻很大，而滑动变阻器阻值较小，故滑动变阻器应采用分压式接法电路原理图如图所示5某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用毫米刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为l0.72
14、0 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图2所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值约为5 )，然后计算出该金属材料的电阻率在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：图2A直流电源(输出电压为3 V)B电流表A(量程00.6 A，内阻约0.125 )C电压表V(量程03 V，内阻3 k)D滑动变阻器(最大阻值20 )E开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为_ mm.(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx4.0 ，则这种金属材料的电阻率为_ m(结果保留两位有效数字)答案(1)0.600(2)如图所示(3)1.610
15、6解析(3)由R得，将Rx4.0 、l0.720 m、d0.600 mm0.600103 m代入得1.6106 m.6在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 ，实验室备有下列实验器材：A电压表(量程03 V，内阻约为15 k)B电压表(量程015 V，内阻约为75 k)C电流表(量程03 A，内阻约为0.2 )D电流表(量程00.6 A，内阻约为1 )E变阻器R1(0100 ，0.6 A)F变阻器R2(02 000 ，0.1 A)G电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 )H开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有_(填代号)(2)为减小实验误差，应选用图
16、3中_(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图4中的实物图用线连接起来图3图4(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图5所示，则金属丝的直径为_ mm，电阻值为_ .图5答案(1)ADEGH(2)乙实物图见解析图(3)0.635(0.6330.637)2.4解析(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测电阻约为5 ，电路中的最大电流约为I0.6 A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池组和开关，导线若干故应选用的实验器材有ADEGH.(2)由于应采用电流表
17、外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示 (3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635 mm，从电压表可以读出金属丝两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过金属丝的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为Rx 2.4 .7某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(050 ，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表：A电流表(03 A，内阻约0.025 )B电流表(00.6 A，内阻约0.125 )C电压表(03 V，内阻约3 k)D电压表(015 V，内阻约15 k)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_
18、(选填器材前的字母)；实验电路应采用图6中的_(选填“甲”或“乙”)图6(2)图7是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线图7(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图8所示，可得该电阻的测量值Rx_(保留两位有效数字)图8(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_(选填选项前的字母)A电流表测量值小于流经Rx的电流值B电流表测量值大于流经Rx的电流值C电压表测量值小于Rx两端的电压值D电压表测量值大于Rx两端的电压值答案(1)BC甲(2)见解析图(3)5.2(4)BD解析(1)为了减小误差，应使电表读数为量程的，电源电动势为4 V，故电压表选C.估算通过Rx的最大电流约为Im A0.6 A，所以电流表应选B.因为，所以电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小(2)如图所示(3)电流表、电压表的读数分别为I0.50 A，U2.60 V，所以Rx 5.2 .(4)甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，电流表测量的电流大于通过被测电阻的电流，选项B正确乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，使电压表测量的电压大于被测电阻两端的电压，故选项D正确
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