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1、实验七 测定金属的电阻率,实验准备 实验目的 (1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法以及电流 表和电压表的读数方法. (2)掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法. (3)会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率.,实验原理,螺旋测微器,伏安,结合_和_，用_测一段金 属丝的长度 l，用_测导线的直径 d，用_法,实验器材 毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑 动变阻器(阻值范围 050 )，电池组，开关，被测金属丝，导 线若干.,欧姆定律,电阻定律,毫米刻度尺,实验过程 实验步骤 (1)用_ 在被测金属导线上的三个不同位置各测,一次直径，求出其平均值 d.,螺旋测微器
2、,最大,(2)依照电路图 S7-1 所示用导线将器材连好，将滑动变阻器 的阻值调至_(填“最大”或“最小”). 图 S7-1,(3)用毫米刻度尺测量_中的被测金属导线的长 度，即有效长度，反复测量 3 次，求出其平均值 l. (4)电路经检查确认无误后，闭合电键 S，改变滑动变阻器 滑片的位置，读出几组相应的电流值和电压值，记录在表格内；,接入电路,断开电键 S，求出导线电阻 R 的平均值. (5)拆去实验线路，整理好实验器材.,数据分析,实验分析 误差分析 (1)金属丝直径、长度测量带来误差. (2)电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接， (3)通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发
3、热，电阻率随 之变化带来误差.,【基础检测】,(2013 年安徽卷)(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 S7-2 所示， 校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm.,图 S7-2,(2)为了精确测量合金丝的电阻 Rx，设计出如图 S7-3 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,图 S7-3,答案：(1)0.007 0.638,(2)如图 D30 所示. 图 D30,考点 1 实物图的连接 重点归纳,实物图连接步骤,(1)画出实验电路图.,(2)分析各元件连接方式，明确电表量程.,(3)画线连接各元件，一般先从
4、电源正极开始，到开关，再 到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的 元件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中，即 “先串后并”.,(4)电压表应并联，电流表应串联，且电流应由正接线柱流,入，负接线柱流出.,典例剖析 例1：(2014 年山东卷)实验室购买了一捆标称长度为 100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得,导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7108 m，,再利用图 S7-4 甲所示电路测出铜导线的电阻 Rx，从而确定导线 的实际长度.,甲,乙,图 S7-4,可供使用的器材有：,电流表：量程 0.6 A，内阻约 0.2 ；
5、 电压表：量程 3 V，内阻约 9 k； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5 ； 滑动变阻器 R2：最大阻值 20 ； 定值电阻：R03 ；,电源：电动势 6 V，内阻可不计； 开关、导线若干.,回答下列问题：,(1)实验中滑动变阻器应选_(填“R1”或“R2”)，闭合开,关 S 前应将滑片移至_端(填“a”或“b”).,(2)在实物图 S7-5 中，已正确连接了部分导线，请根据图,S7-4 甲电路完成剩余部分的连接.,图 S7-5,(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0.50 A 时，电压表,示数如图乙所示，读数为_V.,(4)导线的实际长度为_m(保留 2 位有效数字). 思维点拨：选择仪
6、器的原则，(1)优先考虑安全因素：各电 表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电 压)不能超过其允许的最大电流(或电压).(2)考虑读数误差因素：,差.(3)仪器选择的一般步骤：首先选择唯一性的器材；粗画 电路图(暂不接电流表和电压表)；估算回路中电流和电压的 最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情 况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材.,解析：(1)由(3)中电流表的读数为0.50 A 时，电压表的读数 为2.30 V 可知，Rx 和R0 的总阻值约为4.60 ，若选用滑动变阻 器 R1，电源电压为6 V，电流表的量程只有0.6 A，会把电流表 烧
7、坏，故滑动变阻器应该选R2.闭合开关前应将滑片移至a 端保 证连入电阻最大. (2)如图S7-6 所示. (3)由于电压表量程03 V，分度值为0.1 V，故读数为2.30 V (2.29、2.31 均正确).,图 S7-6,答案：(1)R2,a (2)如图 S7-6 所示.,(3)2.30(2.29、2.31 均正确) (4)94(93、95 均正确),【考点练透】,1.(2012 年北京卷改编)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 S7-7 所示，其读数应为_mm(
8、该值接近多次测量的 平均值).,图 S7-7,(2)如图 S7-8 所示是本次测量 Rx 所用的电路图，图S7-9 所 示是测量 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.请根据如图 S7-8 所示的电 路图，补充完成图 S7-9 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 S7-8,图 S7-9,(3)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校 准.下列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
9、偶然误差 C.若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 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,答案：(1)0.397(0.3950.399 均可) (2)如图 D31 所示.,图 D31,(3)CD,2.(2014 年江苏卷)同学通过实验测量一种合金的电阻率. (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺 杆发生转动，读数前应先旋紧如图 S7-10 甲所示的部件_ ( 填“A”“B”“C” 或“D”). 从图甲中的示数可读出合金丝 的直径为_mm.,(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格 已在图中标出.合上开关，将滑动变
10、阻器的滑片移到最左端的过 程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变 化.由此可以推断：电路中_(填图中表示接线柱的数字) 之间出现了_(填“短路”或“断路”).,甲,乙,图 S7-10 (3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和 电流表的示数分别为 2.23 V 和 38 mA，由此，该同学算出接入 电路部分的合金丝的阻值为 58.7 .为了更准确地测出合金丝的 阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？ 请写出两条建议.,答案：(1)B 0.398,(2)7、9,断路,解析：(1)读数前先旋紧B，示数为0.01 mm39.80.398 mm. (2)电压
11、表的示数接近电源的电动势，电流表的示数很小， 说明电压表串联在电路中，由此推断：合金丝没有接入电路中， 即电路中的接线柱 7、9 之间出现了断路. (3)由于电流表内阻约0.3 ，可将电流表改为内接；多次测 量求平均值，可以让测量误差更小；或者用 U-I 图象的斜率求 出电阻.,(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻 的平均值.(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值),考点2,测金属电阻率的综合应用,重点归纳 1.实验中如果被测金属导线的电阻值较小，实验电路必须 用电流表外接法. 2.测金属丝直径一定要选多个不同部位进行测量. 3.闭合开关 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑
12、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 不宜过大 (电流表用 00.6 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.,的测量值，再取平均值；第二种方法是用图象法(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， 连线时要尽可能地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.,典例剖析,例 2：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 S7-11 所示，用米尺测出金 属丝的长度 L，金属丝的电阻大约为 5 ，先用伏安法测出金
13、属 丝的电阻 Rx，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.,图 S7-11,(1)从图 S7-11 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 03 V，内阻 10 k B.电压表 015 V，内阻 50 k C.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 ,要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流 表应选_，滑动变阻器应选_.(填序号) 实验中实物接线如图 S7-12 所示，请指出该同学实物接,线中的两处明显错误.,图 S7-12,错误 1：_,_
14、.,错误 2：_,_. 思维点拨：根据题目所提供的待测电阻的大概电阻和电源， 计算出电流，这是选择电流表的依据；根据滑动变阻器调节的 难易程度，选择滑动变阻器(限流接法，滑动变阻器的阻值为待 测电阻的 25 倍为好，太小了或太大了，不容易调节电流和电 压的变化).,解析：(1)金属丝的直径为 d0.5 mm18.00.01 mm 0.680 mm. (2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小，所以电压表 选 A，电流表选 C，滑动变阻器限流式控制电路时，其阻值为 待测电阻的 25 倍为好，所以选 E.,答案：(1)0.680,(2)A,C E,导线 b 连接错误,导线,d 连接错误,【考点练透
15、】,3.(2016 年吉林长春质检)(1)某实验小组在“测定金属电阻 率”的实验过程中，正确操作获得金属丝直径以及电流表、电 压表的读数如图 S7-13 甲、乙、丙所示，则它们的读数分别是 _；_.,(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 010 ，电 流表内阻约几欧，电压表内阻约 20 k.电源为干电池(不宜在长 时间、大功率状况下使用)，电动势 E4.5 V，内阻很小.则图丁 电路图中_(填电路图下方的字母代号)电路为本次实 验应当采用的最佳电路.但用此最佳电路测量的结果仍然会比 真实值偏_.(填“大”或“小”),(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值 RA 是已知的，那 么准确测量金属丝电阻 Rx 的最佳电路应是图丁中的_
