第十章

恒定電流

第53講實(shí)驗(yàn)十一測(cè)量金屬絲的電阻率

實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧

核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破

提能訓(xùn)練練案[53]

返回導(dǎo)航

實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧

高考一輪總復(fù)習(xí)?物理返回導(dǎo)航

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流表和電壓

表的讀數(shù)方法。

2．掌握螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。

3．會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率。

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二、實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)

長(zhǎng)度

直徑

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三、實(shí)驗(yàn)器材

被測(cè)金屬絲、直流電源(4V)、電流表(0～0.6A)、電壓表(0～3V)、

滑動(dòng)變阻器(0～50Ω)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1．測(cè)金屬絲直徑d：在準(zhǔn)備好的金屬絲上三個(gè)不同位置用

螺旋測(cè)微器

______________各測(cè)一次直徑，求出其平均值d。

2．按照電路圖連好電路。

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3．測(cè)量金屬絲有效長(zhǎng)度l：將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛

毫米刻度尺

直，用______________測(cè)量接入電路的金屬絲長(zhǎng)度(即有效長(zhǎng)度)，反復(fù)

測(cè)量三次，求出平均值l。

左

4．把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最______(選填“左”或“右”)端。

5．閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流

表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)。

7．整理儀器。

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五、求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法

2．用U－I圖線的斜率求出。

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六、誤差分析

1．采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接

小于偏小

法，測(cè)量值________真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值________。

2．金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤

差。

大

3．由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變______，

造成測(cè)量誤差。

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七、注意事項(xiàng)

1．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電

流表__外__接__法____。

2．實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開(kāi)關(guān)、電

流表、被測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在

被測(cè)金屬絲的兩端。

3．測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量被測(cè)金屬絲接入電路的

兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測(cè)金屬絲長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)

應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值。

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4．測(cè)金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值。

5．閉合開(kāi)關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值

最大

________的位置。

6．在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)被測(cè)金屬絲的電流不宜過(guò)大(電流表

用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬絲的溫度明顯升高，造

成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大。

7．若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)

間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地通過(guò)較多的點(diǎn)，其余各點(diǎn)均勻分

布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。

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核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破

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1教材原型實(shí)驗(yàn)

(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)

【跟蹤訓(xùn)練】

(2024·山東卷)某學(xué)習(xí)小組對(duì)兩種型號(hào)鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測(cè)量。實(shí)

驗(yàn)器材如下：

學(xué)生電源(輸出電壓0～16V)；

滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A)；

電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻未知)；

電流表A(量程0～3A，內(nèi)阻未知)；

待測(cè)鉛筆芯R(X型號(hào)、Y型號(hào))；

游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、開(kāi)關(guān)S、單刀雙擲開(kāi)關(guān)K，導(dǎo)線若干。

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回答以下問(wèn)題：

(1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量鉛筆芯直徑，某次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，該

讀數(shù)為_(kāi)_______mm；

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(2)把待測(cè)鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開(kāi)關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器

滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)K分別擲到1、2

端，觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯，則測(cè)量鉛筆芯電

阻時(shí)應(yīng)將K擲到________(填“1”或“2”)端；

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(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號(hào)鉛筆芯I－U圖像如圖丙所示，求得電

阻RY________Ω(保留3位有效數(shù)字)；采用同樣方法得到X型號(hào)鉛筆芯的

電阻為1.70Ω；

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(4)使用游標(biāo)卡尺測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯的長(zhǎng)度分別為40.68mm、

60.78mm。使用螺旋測(cè)微器測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯直徑近似相等，則X型

號(hào)鉛筆芯的電阻率________(填“大于”或“小于”)Y型號(hào)鉛筆芯的電

阻率。

[答案](1)2.450(2)1(3)1.88(4)大于

[解析](1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d＝2mm＋

0.01×45.0mm＝2.450mm。

(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說(shuō)明電流表分壓較多，因此電流表

應(yīng)采用外接法，即測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到1端。

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兩種材料的橫截面積近似相等，分別代入數(shù)據(jù)可知ρX>ρY。

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2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提升

(能力考點(diǎn)·深度研析)

1．實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)

測(cè)量電阻時(shí)還可應(yīng)用等效替代法、電橋法、雙電流表法、雙電壓表

法等。

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2．實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)

(1)實(shí)驗(yàn)中若沒(méi)有螺旋測(cè)微器測(cè)電阻絲的直徑，可將電阻絲緊密地纏

繞在圓柱形鉛筆上30～50匝，測(cè)總長(zhǎng)度，然后求出直徑。

(2)本實(shí)驗(yàn)中可以把電壓表、電流表更換為電壓傳感器、電流傳感

器。

(3)實(shí)驗(yàn)中需要電壓表或電流表而題目給出的量程不合適或沒(méi)有給出

時(shí)，可考慮用改裝后的電壓表或電流表。

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3．實(shí)驗(yàn)方法的遷移應(yīng)用

4．?dāng)?shù)據(jù)處理的改進(jìn)

(1)改變金屬絲的電阻作R－L圖像。

(2)在I不變的情況下，作U－L圖像。

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?考向1實(shí)驗(yàn)原理和器材的創(chuàng)新

(2023·廣東卷)某興趣小組設(shè)計(jì)了測(cè)量鹽水電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)。所用器

材有：電源E(電動(dòng)勢(shì)恒定，內(nèi)阻可忽略)；毫安表mA(量程15mA，內(nèi)阻

可忽略)；電阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值

200Ω)；開(kāi)關(guān)S1和S2；裝有耐腐蝕電極板和溫度計(jì)的有機(jī)玻璃樣品池；

導(dǎo)線若干。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算。

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(1)電路連接

圖(a)為實(shí)驗(yàn)原理圖。在圖(b)的

實(shí)物圖中，已正確連接了部分電

路，只有R4一端的導(dǎo)線還未連接，

該導(dǎo)線應(yīng)接到R3的________(填

“左”或“右”)端接線柱。

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(2)鹽水電導(dǎo)率和溫度的測(cè)量

①測(cè)量并記錄樣品池內(nèi)壁的長(zhǎng)寬高，在樣品池中注滿待測(cè)鹽水；

②閉合開(kāi)關(guān)S1，________開(kāi)關(guān)S2，毫安表的示數(shù)為10.0mA，記錄此

時(shí)毫安表的示數(shù)；計(jì)算得到流過(guò)樣品池的電流I1為_(kāi)_______mA；

③________開(kāi)關(guān)S2，毫安表的示數(shù)為15.0mA，記錄此時(shí)毫安表的

示數(shù)；計(jì)算得到流過(guò)樣品池的電流I2為_(kāi)_______mA；

④斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，測(cè)量并記錄鹽水的溫度。

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣品池兩電極板間待測(cè)鹽水的電阻為

________Ω，進(jìn)而可求得該溫度時(shí)待測(cè)鹽水的電導(dǎo)率。

[答案](1)右(2)②斷開(kāi)40.0③閉合60.0(3)100

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[解析](1)根據(jù)圖(a)為電路可知，R4一端的導(dǎo)線應(yīng)接到R3的右端接

線柱。

根據(jù)電路構(gòu)造可知，流過(guò)樣品池的電流為I1＝I3＋I(xiàn)4＝40.0mA。

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流過(guò)樣品池的電流I2為I2＝I3′＋I(xiàn)4′＝60.0mA。

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(3)設(shè)待測(cè)鹽水的電阻為R0，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)

時(shí)

開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)

代入數(shù)據(jù)解得R0＝100Ω。

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