備戰(zhàn)2023年高考物理實驗專題突破

實驗08測量金屬的電阻率

『不思維突破

同^原型突破

實驗?zāi)康?/p>

i.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法；掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)

方法。

2.掌握控制電路的連接方法，會用伏安法測電阻，測量金屬的電阻率。

二、實驗原理

由電阻定律〃=。/，得。=/,可知需要測出金屬絲的長度1和它的直徑4并計算出

S1

橫截面積S,并用伏安法測出電阻&即可計算出金屬的電阻率。用伏安法測金屬絲的電阻

的實驗電路如圖甲、乙所示。

三、實驗器材

被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、

導(dǎo)線若干。

四、實驗步驟

1.直徑測定：用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其

平均值d,計算出導(dǎo)線的橫截面積5=土。

4

2.電路連接：按實驗原理電路圖甲或乙連接好電路。

3.長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3

次，求出其平均值人

4.&/測量：把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使其接入電路中的電阻值最大的位置，電路

經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電

壓表的示數(shù)/和〃的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。

5.拆除實驗電路，整理好實驗器材。

五、數(shù)據(jù)處理

1.在求凡的平均值時可用兩種方法

(1)用用=：分別算出各次的阻值，再取平均值。

(2)用〃一/圖線的斜率求出阻值。

2.計算電阻率

將記錄的數(shù)據(jù)(、1、d的值代入電阻率計算式。=白=工絲

1411

六、誤差分析

1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得的，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。

2.采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值,

使電阻率的測量值偏小。

3.金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。

4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。

七、注意事項

1.本實驗中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法。

2.測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度,

亦即電壓表兩端點間的待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值。

3.測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值。

4.采用圖甲所示電路時，閉合開關(guān)S前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于最左端；若采用

圖乙所示電路，閉合開關(guān)S前，應(yīng)將滑動變阻器滑片置于最右端。

5.在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流/不宜過大(電流表用0?0.6A量程)，

通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。

1.伏安法

特點：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大，測大電阻時應(yīng)用內(nèi)接法測量，外接法測量值偏小，測

小電阻時應(yīng)采用外接法測量).

2.伏伏法

若電壓表內(nèi)阻已知，則可將其當作電流表、電壓表和定值電阻來使用.

(1)如圖甲所示，兩電壓表的滿偏電流接近時，若已知％的內(nèi)阻用，則可測出匕的內(nèi)阻用

⑵如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流兒《兒時，若已知％的內(nèi)阻用，V1并聯(lián)一定值電阻

U

凡后，同樣可得V2的內(nèi)阻后=屋2".

J4

甲乙

3.安安法

若電流表內(nèi)阻已知，則可將其當作電流表、電壓表以及定值電阻來使用.

(1)如圖甲所示，當兩電流表所能測得的最大電壓接近時，如果已知&的內(nèi)阻用，則可測得

4的內(nèi)阻尼=?.

(2)如圖乙所示，當兩電流表的滿偏電壓4》/時，如果已知川的內(nèi)阻用，&串聯(lián)一定值電

阻用后，同樣可測得A?的電阻尺=〃土⑥.

4.半偏法

(1)實驗原理(如圖):

(2)實驗步驟：

①尺阻值調(diào)至最大，閉合"，調(diào)節(jié)用的阻值使?示數(shù)達滿偏值.

②保持此阻值不變，閉合S2,調(diào)節(jié)只使?示數(shù)達滿偏值的一半，同時記錄用的值.

③4測=心

⑶誤差分析：

閉合與后，后與人的并聯(lián)值6并〈凡，所以/息〉&而此時?的示數(shù)為(，所以及＞(,所以

R&Rg，即4ss〈&

只有當用》《(凡》磅時，心產(chǎn)心

說明：用》《、用》后為選擇器材提供了依據(jù)，即用應(yīng)選阻值大的電阻；在安全范圍內(nèi)電源

應(yīng)選電動勢大的.

【例1】(2022?天津南開?三模)通過實驗測量某金屬絲的電阻率。

(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,測量示數(shù)如圖1所示，可得金屬絲直徑的測量值

d=mm；

(2)將該金屬絲繞在陶瓷管上，電阻值約為250除了開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供了以下

實驗器材：

直流電源：電動勢6V和12V,內(nèi)阻不計

電流表A：量程0?0.6A,內(nèi)阻約為0.1Q

量程。?3A,內(nèi)阻約為0.02Q

電壓表V：量程。?3V,內(nèi)阻約為3kQ

量程。?15V,內(nèi)阻約為15kQ

滑動變阻器用最大阻值為10Q

為較準確測量該金屬絲的阻值，某同學(xué)用所給器材組成實驗電路，如圖2所示。圖中的.、

b、c三條導(dǎo)線中有一條連接有誤，該導(dǎo)線是（填寫導(dǎo)線編號）；

（3）正確連接后，閉合開關(guān)前，應(yīng)該把滑動變阻器的滑片置于滑動變阻器的（填”左

端"或"右端"）；

（4）若測得金屬絲的長度為心直徑為力電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為/,不考慮電流

表和電壓表內(nèi)阻的影響，則金屬絲的電阻率2=o

夕創(chuàng)新突破

半偏法是一種科學(xué)巧妙的測定電表內(nèi)阻的方法，常見的有半偏電流法和半偏電壓法.半偏電

流法是利用電流表指針半偏來測定電流表內(nèi)阻的方法;半偏電壓法是利用電壓表指針半偏來

測定電壓表內(nèi)阻的方法.其實驗電路圖及操作步驟如下表所示：

電路圖操作步驟

pH?.

①&阻值調(diào)至最大，斷開S2、閉合S1,調(diào)節(jié)使電流

測量電流表?滿偏為To;

-J

表內(nèi)阻1]②保持必不變，閉合S2,調(diào)節(jié)R,使電流表?讀數(shù)為爭

③由上得&=R.

（Ro》RA）

①閉合S,調(diào)節(jié)電阻箱阻值為R1時，測得@表示數(shù)為

—?-

測量電壓C71；

表內(nèi)阻E11r=0g②改變電阻箱阻值為七時，測得@表示數(shù)為當；

（電源內(nèi)阻不計;③由上得尺v=&—24.

【例2】（2022?江蘇南通?三模）某實驗小組測量一新材料制成的粗細均勻金屬絲的電阻率，

金屬絲的長度已知。

（1）用螺旋測微器量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，其直徑為mm。

（2）用多用電表粗測金屬絲的阻值。當用電阻"xlO”擋時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，進行一

系列正確操作后，指針靜止時位置如圖乙所示，其讀數(shù)為Q。

（3）為了精確地測量金屬絲的電阻尺，實驗室提供了下列器材：

B.電流表A2（量程0.3A,內(nèi)阻約0.1Q）

C.滑動變阻器4（0~5Q,額定電流L0A）

D.滑動變阻器冬（O-1Q,額定電流1.0A）

E電阻箱R（阻值范圍為0~9999.9Q）

F.電源（電動勢3.0V,內(nèi)阻約0.2Q）

G開關(guān)S、導(dǎo)線若干

①實驗小組設(shè)計的實驗電路圖如圖丙所示。由于沒有電壓表，需要把電流表A1串聯(lián)電阻箱

R改為量程為3V的電壓表，則電阻箱的阻值調(diào)為Qo滑動變阻器應(yīng)選擇

（選填"4"或"尺2”）

0.1210.1650.2180.2660.306

0.1000.1500.1900.2300.280

③關(guān)于本實驗的誤差，下列說法正確的是o

A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差

C.需要將得到的幾組電表示數(shù)取平均值以減小誤差

D.為減小讀數(shù)時的誤差，電表讀數(shù)時應(yīng)多估讀幾位數(shù)

【【例3】（2022?天津?耀華中學(xué)一模）某同學(xué)欲測量一阻值大約為10Q,粗細均勻的金屬線

的電阻率。實驗桌上除游標卡尺、螺旋測微器、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：

A.電源￡（電動勢為6QV）

B.電壓表V（量程為0~6V,內(nèi)阻約為8kQ）

C.電流表A1（量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為0.2Q）

D.電流表A2（量程3A,內(nèi)阻約0.05Q）

E.滑動變阻器用（最大阻值5Q,額定電流2A）

①用螺旋測微器測得該材料的直徑。如圖甲所示，讀數(shù)。=mm。

②測量導(dǎo)電材料的電阻時，為了便于調(diào)節(jié)，測量盡可能地準確，實驗中所用電流表應(yīng)選用

（填所選儀器前的字母符號），選擇合適的實驗器材，在圖乙方框內(nèi)把實驗原理

圖補充完成，把器材符號標在電路圖上。

（1）當開關(guān)S接/端時，該電流表的量程為0?mA；

（2）當開關(guān)S接B端時，該電流表的量程比接在A端時（填"大"或"小"）

（3）該同學(xué)選用量程合適的電壓表（內(nèi)阻未知）和此改裝電流表測量未知電阻凡的阻值,

設(shè)計了圖（6）中兩個電路。不考慮實驗操作中的偶然誤差，則使用（填"甲"

或"乙"）電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差。

2.（2022?湖北?高考真題）某探究小組學(xué)習了多用電表的工作原理和使用方法后，為測量一

種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率，進行了如下實驗探究。

（1）該小組用螺旋測微器測量該圓柱形電阻的直徑。，示數(shù)如圖甲所示，其讀數(shù)為mm。

再用游標卡尺測得其長度工

（2）該小組用如圖乙所示的電路測量該圓柱形電阻咫的阻值。圖中電流表量程為0.6A、

內(nèi)阻為L0Q,定值電阻&的阻值為20QQ,電阻箱K的最大阻值為999.9Q。首先將S2置于

位置1,閉合Si,多次改變電阻箱火的阻值，記下電流表的對應(yīng)讀數(shù)/,實驗數(shù)據(jù)見下表。

￡

R/Q〃A7/A】

5.00.4142.42

10.00.3522.84

15.00.3083.25

20.00.2723.68

25.00.2444.10

30.00.2224.50

（4）持續(xù)使用后，電源電動勢降低、內(nèi)阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置,

測得電路的電流，仍根據(jù)原來描繪的圖丙的圖像得到該電阻的測量值會（選填"偏大”、

"偏小"或"不變"）。

3.（2022?浙江?高考真題）（1）探究滑動變阻器的分壓特性，采用圖1所示的電路，探究滑

片P從N移到3的過程中，負載電阻R兩端的電壓變化。

①圖2為實驗器材部分連線圖，還需要.（選填bf、fd、fc、ce或eg）連線。

圖2

Vo

（2）兩個相同的電流表Gi和Gz如圖5所不連接，晃動Gi表，當指針向左偏時，靜止的G2

表的指針也向左偏，原因是。

A.兩表都是"發(fā)電機"

B.Gi表是"發(fā)電機"，G2表是“電動機"

C.Gi表和G2表之間存在互感現(xiàn)象

D.Gi表產(chǎn)生的電流流入G2表，產(chǎn)生的安培力使G2表指針偏轉(zhuǎn)

圖5

（1）在實驗中使用的是（選填“0~20Q"或"0~200Q”）的滑動變阻器。

（2）在某次測量時，量程為3V電壓表的指針位置如圖3所示，則讀數(shù)U=Vo

（3）已知合金絲甲的橫截面積為7Qxl08m2,則合金絲甲的電阻率為Q.m（結(jié)果保

留2位有效數(shù)字）。

5.（2022?廣東?高考真題）彈性導(dǎo)電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器的敏感元件，某

同學(xué)測量彈性導(dǎo)電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系，實驗過程如下：

（1）裝置安裝和電路連接；如圖（a）所示，導(dǎo)電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端

分別用帶有金屬夾A、B的導(dǎo)線接入如圖（b）所示的電路中。

（2）導(dǎo)電繩拉伸后的長度L及其電阻質(zhì)的測量

①將導(dǎo)電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄A、B間的距離，即為導(dǎo)電繩拉伸后的長度心

②將滑動變阻器尺的滑片滑到最右端。斷開開關(guān)S2,閉合開關(guān)土,調(diào)節(jié)R,使電壓表和電

流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置。記錄兩表的示數(shù)。和刀。

③閉合S2，電壓表的示數(shù)（選填"變大"或"變小"）。調(diào)節(jié)火使電壓表的示數(shù)仍為

U,記錄電流表的示數(shù)72,則此時導(dǎo)電繩的電阻版=（用/八和。表示）。

④斷開立,增大導(dǎo)電繩拉伸量，測量并記錄A、B間的距離，重復(fù)步驟②和③。

（3）該電壓表內(nèi)阻對導(dǎo)電繩電阻的測量值__________（選填"有"或"無"）影響。

（4）圖11（c）是根據(jù)部分實驗數(shù)據(jù)描繪的公一乙圖線。將該導(dǎo)電繩兩端固定在某種機械臂

上，當機械臂彎曲后，測得導(dǎo)電繩的電阻&為1.33kQ,則由圖線可讀出導(dǎo)電繩拉伸后的長

度為cm,即為機械臂彎曲后的長度。

模擬突破

L（2022?江蘇南京■高三開學(xué)考試）某實驗小組要測量一段粗細均勻的金屬絲心的電阻率。

（1）用螺旋測微器測待測金屬絲的直徑如圖甲所示，可知該金屬絲的直徑上mm。

（2）用多用電表粗測金屬絲的阻值。當用電阻"xlO"擋時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，進行一

系列正確操作后，指針靜止時位置如圖乙所示，其讀數(shù)為Q。

甲

（3）為了更精確地測量金屬絲的電阻率，實驗室提供了下列器材:

A.電流表A（量程0.6A,內(nèi)阻為1.0Q）

B.保護電阻&

C.電源（輸出電壓恒為6V）

D.開關(guān)S、導(dǎo)線若干

①實驗小組設(shè)計的測量電路如圖丙所示，調(diào)節(jié)接線夾在金屬絲上的位置，測出接入電路中

金屬絲的長度閉合開關(guān)，記錄電流表讀數(shù)/。

③關(guān)于本實驗的誤差，下列說法正確的是O

A.電表讀數(shù)時為減小誤差應(yīng)多估讀幾位

B.用圖像求金屬絲電阻率可以減小偶然誤差

C.考慮電流表內(nèi)阻的影響，電阻率的測量值大于真實值

（）?OZXXXXIS

甲乙

實驗步驟如下：

①先將合金絲上涂上絕緣漆，再把合金絲的一端固定在一枚釘子上，然后將合金絲繞在紙

筒上，最后將合金絲的另一端固定在紙筒另一端的釘子上，如圖乙所示。用大晾衣夾將紙筒

固定在桌面上。

②將鑰匙穿在筷子上，鑰匙的一端與合金絲接觸（接觸處絕緣漆已刮掉），利用小晾衣夾將

筷子固定在紙筒上邊。

③將上述元件串聯(lián)接入電路，導(dǎo)線固定在筷子的一個端點和一枚釘子上，當鑰匙沿筷子移

動時，合金絲接入電路的阻值發(fā)生變化，實現(xiàn)變阻的功能，則燈泡的亮度發(fā)生變化。

回答下列問題：

（1）實驗中必須為金屬材質(zhì)的是O

A.大晾衣夾B.小晾衣夾C.鑰匙D.筷子

（2）若實驗過程中將一根導(dǎo)線與筷子右端連接，另一根導(dǎo)線與紙筒上左端的釘子連接，則

向（填"左"或"右"）移動匙，燈泡將變亮。

（3）若在移動鑰匙的過程中發(fā)現(xiàn)燈泡時亮時滅，則為了實現(xiàn)燈泡亮度變化連續(xù)且持續(xù)發(fā)光,

繞合金絲時應(yīng)_______。

（4）繞線調(diào)整后，移動鑰匙，燈泡亮度變化連續(xù)且持續(xù)發(fā)光，若換用更細的鑲銘合金絲（直

徑為1mm,長度為L5m）,用同樣的方法繞在紙筒上，則移動鑰匙時，燈泡的亮度

（填"變化明顯"或"變化不明顯"）。

3.（2022?北京?清華附中三模）在電學(xué)實驗設(shè)計電路時，要思考以下兩個問題：

（1）電流表內(nèi)接還是外接？

如圖1所示，某同學(xué)測量燈泡電阻時采用試接的方法，讓電壓表的一端接在/點，另一端

先后接到3點和C點。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)無明顯變化，說明小

燈泡的阻值與（填寫"電流表"或"電壓表"）的阻值接近，應(yīng)選擇電流表（填

寫"內(nèi)接"或"外接"）的電路。

A

P4—

j---

R

C_?5_?_A

M

圖1圖2

（2）如何選擇滑動變阻器？

某負載電阻&=50Q,有四種規(guī)格的滑動變阻器，最大阻值處分別為5Q、20Q、50Q、2000

將它們分別接入如圖3（甲）所示的電路。保持M、N間電壓恒定，從左向右移動滑片P,

研究電壓表的電壓。與滑動變阻器接入電路的長度x的關(guān)系，畫出U—x圖像，如圖3（乙）

（甲）

圖3

A.左<0.1B.0.1<?t<0,5C.k>l

5005050.50.10.01

0.0100.1001.001050500

小聰將水樣通過閥門K注滿一絕緣性能良好的圓柱形塑料容器,容器兩端用固定的圓形金屬

電極密封（如圖甲所示），再接在如圖乙所示的電