1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔11-3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)2金屬絲電阻率的測(cè)量一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)原理和方法.2.了解伏安法測(cè)電阻的思路及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法二、學(xué)習(xí)過程【知識(shí)點(diǎn)】1實(shí)驗(yàn)原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R(Req f(U,I)。電路原理圖如圖所示。(2)用毫米刻度尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S(Seq f(d2,4)。(3)由電阻定律Req f(l,S)，得eq f(RS,l)eq f(d2R,4l)eq f(d2U,4lI)，求出電阻率。2實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電壓表、

2、電流表、開關(guān)及導(dǎo)線、被測(cè)金屬絲、電池、滑動(dòng)變阻器。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)測(cè)直徑：用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并記錄。(2)連電路：按如圖所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路。(3)電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量： 電阻絲長(zhǎng)度的測(cè)量工具應(yīng)選用刻度尺。需要注意，在測(cè)量電阻絲的長(zhǎng)度時(shí)，測(cè)量的并不是電阻絲的總長(zhǎng)度，而是接入電路的有效長(zhǎng)度l。反復(fù)測(cè)量多次，得到有效長(zhǎng)度的平均值。 (4)電阻的測(cè)量： 按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路。改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置， 讀取多組電壓、 電流值， 通過UI圖像求得電阻 R。4數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定：(1)計(jì)算法：利用每次測(cè)量的U、I值分別計(jì)算出電阻，再求出電阻

3、的平均值作為測(cè)量結(jié)果。(2)圖像法：可建立IU坐標(biāo)系，將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖像，利用圖像的斜率的倒數(shù)來求出電阻值R。5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法。(2)本實(shí)驗(yàn)若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大狀態(tài)。(3)測(cè)量l時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路的金屬絲的有效長(zhǎng)度(即兩接線柱之間的長(zhǎng)度，且金屬絲伸直)；在金屬絲的3個(gè)不同位置上用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑d。(4)電流不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免電阻率因溫度升高而變化。三、典例（一）實(shí)驗(yàn)原理和操作例題1、一導(dǎo)電材料細(xì)而均勻，截面為圓柱體，電阻約為1k，某同學(xué)想

4、用伏安法更精確地測(cè)量其電阻Rx，現(xiàn)有的器材及代號(hào)和規(guī)格如下：A電流表A（量程03mA，內(nèi)阻約30）B電壓表A（量程03V，內(nèi)阻約5k）C滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍015，允許通過的最大電流2A）D滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍015k，允許通過的最大電流0.5A）E.直流電源E：（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)）F.待測(cè)圓柱體電阻RG.開關(guān)S，導(dǎo)線若干（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)得該樣品的長(zhǎng)度如圖所示，其示數(shù)L=_cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的外直徑如圖所示，其示數(shù)d=_mm；（2）該選用的滑動(dòng)變阻器為_（只填器材的字母代號(hào)）；（3）為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求便于調(diào)節(jié)且測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在框中畫出測(cè)量的的實(shí)驗(yàn)電路圖，并

5、標(biāo)明所選擇器材的符號(hào)_；（4）如果實(shí)驗(yàn)中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，并測(cè)出該棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為d，則該材料的電阻率為=_（用測(cè)出的物理量符號(hào)表示）?！敬鸢浮?0.040 4.700 C 【詳解】(1)1該樣品的長(zhǎng)度為2外直徑為(2)3為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求便于調(diào)節(jié)且測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，故選阻值較小的C便于調(diào)節(jié)。(3)4待測(cè)電阻阻值較大，電流表采用內(nèi)接法，故電路如圖所示(4)5待測(cè)電阻的測(cè)量值為由電阻定律可得聯(lián)立可得 （二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例題2、某學(xué)校課題研究小組為了撰寫關(guān)于未知材料電阻率的研究報(bào)告，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電阻率（被測(cè)電阻絲的阻值約為25）的實(shí)驗(yàn)方案，可

6、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電阻箱（09999，額定電流為0.5A）D滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為5，額定電流為1A）E.干電池組（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.05）F.一個(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干，刻度尺、螺旋測(cè)微器。進(jìn)行了以下操作：（1）把電流表G與電阻箱串聯(lián)改裝成電壓表使用，最大測(cè)量電壓為3V，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為_（2）請(qǐng)用改造完的電壓表設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電阻率的實(shí)驗(yàn)電路，根據(jù)提供的器材和實(shí)驗(yàn)需要，請(qǐng)將圖中電路圖補(bǔ)畫完整_；（3）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(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)12345670.100.300.701.001.50

7、1.702.300.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立、I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出圖線_。由圖線得到金屬絲的阻值。同學(xué)們測(cè)出金屬絲直徑約為1.0，接入電路部分的長(zhǎng)度約為50.根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出該未知材料的電阻率約為_。（，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】880 見解析 【詳解】（1）1根據(jù)歐姆定律得（2）2為得到較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動(dòng)變阻器用分壓式接法；由于待測(cè)電阻的電阻值較小，電流表采用外接法，如圖所示： （3）3描點(diǎn)作圖4根據(jù)電路可知且結(jié)合圖

8、像解得（三）實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例題3、國(guó)標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來水在15 時(shí)電阻率應(yīng)大于13 m。某同學(xué)利用圖甲電路測(cè)量15 自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)器材還有：電源(電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻很大)；電壓表V2(量程為3 V，內(nèi)阻很大)；定值電阻R1(阻值4 k)；定值電阻R2(阻值2 k)；電阻箱R(最大阻值9 999 )；單刀雙擲開關(guān)S；導(dǎo)線若干；游標(biāo)卡尺；刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟如下：A用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d；B

9、向玻璃管內(nèi)注滿自來水，并用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度L；C把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)；D把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；E改變玻璃管內(nèi)水柱長(zhǎng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D，記錄每一次水柱長(zhǎng)度L和電阻箱阻值R；F斷開S，整理好器材。(1)測(cè)玻璃管內(nèi)徑d時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙，則d_mm；(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻值Rx的表達(dá)式為：Rx_(用R1、R2、R表示)；(3)利用記錄的多組水柱長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖丙所示的Req f(1,L)關(guān)系圖像。則自來水的電阻率_m(保留2位有效數(shù)字)；(4)本實(shí)驗(yàn)中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則自

10、來水電阻率測(cè)量結(jié)果將_(選填“偏大”“不變”或“偏小”)?！敬鸢浮?1)30.00(2)eq f(R1R2,R)(3)14(4)偏大【詳解】(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為3.0 cm30 mm，游標(biāo)尺上第0個(gè)刻度和主尺上刻度對(duì)齊，所以最終讀數(shù)為30.00 mm，所以玻璃管內(nèi)徑d30.00 mm；(2)設(shè)把S撥到1位置時(shí)，電壓表V1示數(shù)為U，則電路電流為：Ieq f(U,R1)總電壓Eeq f(U,R1)RxU當(dāng)把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同也為U，則此時(shí)電路中的電流為Ieq f(U,R)總電壓Eeq f(U,R)R2U由于兩次總電壓等于電源電壓E，可得：eq

11、f(Rx,R1)eq f(R2,R)解得：Rxeq f(R1R2,R)； (3)從題圖丙中可知，R2103 時(shí)，eq f(1,L)5.0 m1，此時(shí)玻璃管內(nèi)水柱的電阻：Rxeq f(R1R2,R)4 000 水柱橫截面積：S(eq f(d,2)2由電阻定律Req f(L,S)得：eq f(RxS,L)4 0003.14eq blc(rc)(avs4alco1(f(30103,2)eq sup12(2)5 m14 m； (4)若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則把S撥到1位置時(shí)，此時(shí)電路中實(shí)際電流大于Ieq f(U,R1)，根據(jù)Eeq f(U,R1)RxU可知測(cè)量的Rx將偏大，因此自來水電阻率測(cè)量結(jié)果將

12、偏大。 11-3實(shí)驗(yàn)2金屬絲電阻率的測(cè)量 作業(yè)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 1在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5。實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為15k）B電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約為75k）C電流表A1（量程3A，內(nèi)阻約為0.2）D電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1）E.變阻器R1（0100，0.3A）F.變阻器R2（02000，0.1A）G.電池E（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為0.3）H.開關(guān)S，導(dǎo)線若干（1）要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_。（用器材前的字母表示即可）（2）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖中_（選

13、填“a”或“b”）為該實(shí)驗(yàn)的電路圖。【答案】A D E b 【詳解】(1)1電源電動(dòng)勢(shì)為3V，要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，需要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，所以選用電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為15k），即A。23待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5，根據(jù)歐姆定律有即實(shí)驗(yàn)中通過電流表的最大電流為0.6A，選用電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1）即可。變阻器只能選R1（0100，0.3A）(2)4待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻較小，需要采用電流表外接。故選b電路圖。2在測(cè)定金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)出其長(zhǎng)度L、直徑d和電阻R。用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí)讀數(shù)如圖A，則金屬絲的直徑為_mm。若用B圖測(cè)金屬絲的電阻，可知電路采用了電流

14、表_（填“內(nèi)”或“外”）接法和滑動(dòng)變阻器的_（填“分壓”或“限流”接法，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果將比真實(shí)值_（填“偏大”或“偏小”）?！敬鸢浮?.6950.699（必須是3位有效數(shù)字） 外 限流 偏小 【詳解】1金屬絲的直徑為0.5mm+0.01mm19.6=0.696mm。23若用B圖測(cè)金屬絲的電阻，可知電路采用了電流表外接法和滑動(dòng)變阻器的限流接法；4因電流表的測(cè)量值大于電阻上的時(shí)間電流，則根據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果將比真實(shí)值偏小。3在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲的電阻R約為5，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表V1（量程03V，內(nèi)阻約為15k）；B電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻約為75k）；C電

15、流表A1（量程03A，內(nèi)阻約為0.2）；D電流表A2（量程00.6A，內(nèi)阻約為1）；E.滑動(dòng)變阻器R1（010，0.6A）；F.滑動(dòng)變阻器R2（02000，0.1A）；G.電池組E（電動(dòng)勢(shì)為3V）；H.開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_（填器材前面的序號(hào)）。（2）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用如圖中_（選填“甲”或“乙”）為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把如圖丙中的實(shí)物圖用線連接起來。_（3）若用毫米刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如下圖所示，則金屬絲的直徑為_mm，電壓為_V，電流為_A。（

16、4）由于實(shí)驗(yàn)電路造成的誤差，會(huì)使實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的_材料真實(shí)的0（選填“大于”“等于”或“小于”）?！敬鸢浮緼 D E 乙 見解析 0.636（0.6350.638） 1.20 0.50 小于 【詳解】（1）1由于電源電壓為3V，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表選量程為3V的電壓表A；2由于待測(cè)電阻約5，根據(jù)歐姆定律可知流過待測(cè)電阻的電流約為0.6A，因此電流表選D；3為了調(diào)節(jié)方便，滑動(dòng)變阻器選E。（2）45由于待測(cè)電阻的阻值較小，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，采用電流表外接法，故選圖乙，電路連接如圖所示。（3）6金屬絲的直徑7由于電壓表選用3V量程，讀數(shù)為1.20V；8由于電流表選用0.6A量程，讀數(shù)為0.50A。（

17、4）9由于電流表采用外接法，電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值，根據(jù)可知電阻率的測(cè)量值小于真實(shí)值。4某校、兩個(gè)興趣小組想探究鹽水的電阻率，首先測(cè)量圓柱形空筆芯的內(nèi)徑，然后空筆芯裝入配置好的鹽水，并把它用兩導(dǎo)電活塞（活塞電阻可忽略）塞好，有一端活塞可以自由移動(dòng)，當(dāng)活塞移動(dòng)改變管內(nèi)鹽水柱長(zhǎng)度時(shí)，可用針管注射器配合增減筆芯內(nèi)鹽水，保證管內(nèi)沒有氣泡。（1）為了提高測(cè)量精度，測(cè)量圓柱形空筆芯的內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)該優(yōu)選以下哪種測(cè)量工具_(dá)。A最小分度值的刻度尺B能精確到的游標(biāo)卡尺C能精確到的螺旋測(cè)微器（2）、兩個(gè)興趣小組分別利用實(shí)驗(yàn)電路圖甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組方案主要步驟如下：a.閉合開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)扳到“1”位置，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流

18、表為某一適當(dāng)?shù)淖x數(shù)，測(cè)量并記下空筆芯里鹽水的長(zhǎng)度；b.保持不變，開關(guān)扳到“2”位置，調(diào)節(jié)使得電流計(jì)讀數(shù)為_時(shí)，的讀數(shù)即為長(zhǎng)度為的鹽水的阻值；c.改變筆芯管內(nèi)鹽水柱長(zhǎng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟a、b，記錄每一次鹽水柱長(zhǎng)度和電阻箱阻值，畫出的圖線如圖乙所示的_（填“ 線”或“線”），根據(jù)測(cè)得的空筆芯內(nèi)徑和該圖像中標(biāo)注的有關(guān)字母，可得鹽水的電阻率的表達(dá)式為_。組方案主要步驟如下：a.閉合開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)扳到“1”位置，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表為某一適當(dāng)?shù)淖x數(shù)，測(cè)量并記下空筆芯里鹽水的長(zhǎng)度和電阻箱的讀數(shù)；b.開關(guān)始終扳到“1”位置，改變筆芯管內(nèi)鹽水柱長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)使得電流計(jì)讀數(shù)為時(shí)，記錄每一次鹽水柱長(zhǎng)度和電阻箱阻值，

19、畫出的圖線如圖乙另一條直線；c.該小組根據(jù)測(cè)得的空筆芯內(nèi)徑和該圖像中標(biāo)注的有關(guān)字母，可得鹽水的電阻率表達(dá)式為_。（3）因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)電流表不是理想電流表，對(duì)、兩組方案電阻率的測(cè)量結(jié)果_。A僅組有影響 B僅組有影響 C兩組均有影響 D兩組均無影響【答案】B 線 D 【詳解】（1）1盡管螺旋測(cè)微器是三個(gè)測(cè)量工具精度最高的，能精確到的游標(biāo)卡尺比刻度尺精度易高，但是因?yàn)橐獪y(cè)量筆芯內(nèi)徑，所以只能優(yōu)選游標(biāo)卡尺。（2）2組方案采用了等效替代法測(cè)電阻的方法，保持不變，開關(guān)扳到“2”位置，調(diào)節(jié)使得電流計(jì)讀數(shù)為時(shí)，的讀數(shù)即為長(zhǎng)度為的鹽水的阻值。3所測(cè)電阻與長(zhǎng)度成正比，所以畫出的圖線如圖乙所示的線。4根據(jù)可知斜率為得鹽水的電阻率的表達(dá)式為5組方案采用補(bǔ)償法測(cè)電阻的方法，整個(gè)電路的總電阻保持不變可得由此可知斜率可得鹽水的電阻率表達(dá)式為（3）6由上面表達(dá)可知，兩種方案，電流表的內(nèi)阻不影響測(cè)量結(jié)果，所以選D。5在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。已知電阻絲接入電路部分的長(zhǎng)度l約為50cm。（1）如圖甲所示，螺旋測(cè)微器