實驗十二測量金屬絲的電阻率第九章電路及其應(yīng)用1.熟悉“金屬絲電阻率的測量”原理及注意事項。2.掌握金屬絲電阻率測量的電路圖、數(shù)據(jù)處理方法及誤差分析。了解學(xué)習(xí)目標(biāo)目

錄CONTENTS夯實必備知識01研透核心考點02提升素養(yǎng)能力03夯實必備知識1實驗原理實驗操作注意事項1.金屬絲電阻小，用電流表外接法。2.電流不宜過大，通電時間不宜太長，以免溫度過高，導(dǎo)致電阻率測量結(jié)果偏大。

數(shù)據(jù)處理研透核心考點2考點二創(chuàng)新拓展實驗考點一教材原型實驗考點一教材原型實驗

例1

(2024·山東卷，14)某學(xué)習(xí)小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測量。實驗器材如下:學(xué)生電源(輸出電壓0~16V);滑動變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A);電壓表V(量程3V，內(nèi)阻未知);電流表A(量程3A，內(nèi)阻未知);待測鉛筆芯R(X型號、Y型號);游標(biāo)卡尺、螺旋測微器，開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。回答以下問題:(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結(jié)果如圖甲所示，該讀數(shù)為

mm。

解析

根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d＝2

mm＋45.0×0.01

mm＝2.450

mm。答案

2.450

(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關(guān)S后，將滑動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，則測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到

(填“1”或“2”)端。

解析

由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應(yīng)采用外接法，即測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到1端。答案

1

(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號鉛筆芯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型號鉛筆芯的電阻為1.70Ω。

答案

1.92(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm。使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率

(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。

答案大于1.(2025·四川成都模擬)已粗略測得金屬電阻絲的阻值約為6Ω，為了更精確地測量這根金屬電阻絲的阻值，進(jìn)而測得其電阻率，實驗小組采用伏安法繼續(xù)進(jìn)行測量?，F(xiàn)有實驗器材如下:A.電源E(電動勢3.0V，內(nèi)阻約0.5Ω)B.電壓表V1(0~3V，內(nèi)阻約3kΩ)C.電壓表V2(0~15V，內(nèi)阻約15kΩ)D.電流表A1(0~0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)E.電流表A2(0~3A，內(nèi)阻約0.025Ω)F.滑動變阻器R1(0~5Ω，3A)G.滑動變阻器R2(0~1750Ω，1.5A)H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干跟蹤訓(xùn)練(1)為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，并能在實驗中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應(yīng)選用

、連接電路時，電壓表應(yīng)選

、電流表應(yīng)選

(均選填選項前的字母)。

(2)如圖甲所示，實驗小組使用螺旋測微器測得金屬電阻絲的直徑為

mm。

(3)請在乙圖中用連線代替導(dǎo)線完成實驗器材的連接(提示:注意選取合適的電表量程)。

(2)金屬電阻絲的直徑為0.5

mm＋5.0×0.01

mm＝0.550

mm。(3)由于待測電阻Rx約為6

Ω，故電流表采用外接法，實物連接如圖所示。

考點二創(chuàng)新拓展實驗例2

(2024·江西卷，12)某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是:當(dāng)電熱管漏電時，利用自來水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下，為此，需先測量水的電阻率，再進(jìn)行合理設(shè)計。 (1)如圖(a)所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒入其中，測得水的截面寬d＝0.07m和高h(yuǎn)＝0.03m。(2)現(xiàn)有實驗器材:電流表(量程300μA，內(nèi)阻RA＝2500Ω)、電壓表(量程3V或15V，內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線。請在圖(a)中畫線完成電路實物連接。解析

由于電流表內(nèi)阻已知，則電流表的分壓可以求出，故電流表采用內(nèi)接法，又電源電動勢為3

V，則電壓表應(yīng)以3

V量程接入電路，電路連接如圖所示。答案見解析圖(3)連接好電路，測量26℃的水在不同長度l時的電阻值Rx。將水溫升到65℃，重復(fù)測量。繪出26℃和65℃水的Rx－l圖線，分別如圖(b)中甲、乙所示。(4)若Rx－l圖線的斜率為k，則水的電阻率表達(dá)式為ρ＝

(用k、d、h表示)。實驗結(jié)果表明，溫度

(選填“高”或“低”)的水更容易導(dǎo)電。

答案

kdh高(5)測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)直徑為8.0×10－3m的水管。若人體的安全電流為1.0×10－3A，熱水器出水溫度最高為65℃，忽略其他電阻的影響(相當(dāng)于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端)，則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為

m(保留2位有效數(shù)字)。

答案

0.462.(2024·江蘇卷，12)某同學(xué)在實驗室測定金屬塊的電阻率，電路如圖甲所示，除被測金屬塊(圖乙)外，還有如下實驗器材可供選擇:跟蹤訓(xùn)練A.直流電源:電動勢約為3V，內(nèi)阻可忽略不計;B.電流表A1:量程0~100mA，內(nèi)阻約1Ω;C.電流表A2:量程0~10mA，內(nèi)阻約4Ω;D.電壓表V:量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ;E.滑動變阻器R1:0~10Ω;F.滑動變阻器R2:0~50Ω;G.開關(guān)、導(dǎo)線等(1)用多用電表歐姆擋粗測金屬塊電阻，測得A、B端電阻RAB＝4Ω，測C、D端電阻時的示數(shù)如圖丙所示，則RCD＝

Ω。

(2)測C、D間電阻時滑動變阻器應(yīng)選

(填器材前字母序號)。

(3)實物連線如圖丁所示，其中4個區(qū)域，連錯的部分是

。

(4)連通電路時，滑動變阻器滑片應(yīng)置于最

端(選填“左”或“右”)。

(5)實驗中測量A、B間電阻時選用電流表A1，測量C、D間電阻時選用電流表A2，經(jīng)過一系列測量后得到金屬塊的電阻率ρAB和ρCD，見下表所示。ρABρCD1.021.06小明認(rèn)為由A、B間測得的電阻計算電阻率更準(zhǔn)確，因為測A、B間電阻時所用電流表A1的內(nèi)阻小，你認(rèn)為小明的說法是否正確，說明你的理由

。

答案

(1)330

(2)F

(3)②

(4)右(5)不正確，理由見解析解析

(1)根據(jù)題圖丙可知，多用電表歐姆擋選用“×100”倍率，則有RCD＝3.3×100

Ω＝330

Ω。(2)根據(jù)題圖甲可知該實驗中的滑動變阻器采用限流式接法，所以測C、D間電阻時應(yīng)選用與RCD更接近的R2，即選F。(3)由題圖甲可知電壓表測電流表與金屬塊兩端電壓，對比題圖丁可知，實物連線連錯的部分是②。

提升素養(yǎng)能力31.(2025·福建福州高三開學(xué)考)某同學(xué)通過實驗測量一種合金絲的電阻率。 (1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件

(選填“A”、“B”或“C”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為

mm。

(2)某合金絲阻值約為5Ω，測量實驗中使用的器材還有A.電源(輸出電壓為4V)B.電流表(量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)C.電壓表(量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ)D.滑動變阻器(最大阻值10Ω)E.開關(guān)、導(dǎo)線等①根據(jù)測量合金絲阻值的原理圖如圖乙，在圖丙中將實物連線補充完整。②實驗時開關(guān)S2應(yīng)接

端(選填“a”或“b”)。該實驗的測量值比真實值偏

(選填“大”或“小”)。

(3)正確連接電路后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器測得電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，測得接入電路的合金絲長度為L，直徑為D，則合金絲的電阻率ρ＝

(用題中所給或所測得的物理量符號表示)。

(2)①根據(jù)題圖乙電路圖，完整的實物連線如圖所示。

2.(2023·遼寧卷，12)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆?，F(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長樣品(固態(tài))，某同學(xué)欲測量其電阻率，設(shè)計了如圖(a)所示的電路圖，實驗步驟如下:a.測得樣品截面的邊長a＝0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁間左右移動;c.將丙調(diào)節(jié)至某位置，測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使電流表示數(shù)I＝0.40A，讀出相應(yīng)的電壓表示數(shù)U，斷開開關(guān)S;e.改變丙的位置，重復(fù)步驟c、d，測量多組L和U，作出U－L圖像如圖(b)所示，得到直線的斜率k。

解析

(1)由題圖(a)可知，電壓表測的是乙、丙探針之間的樣品兩端的電壓，從題圖(b)中可以看出L越大，電壓表示數(shù)U越大，且U－L圖像的延長線過坐標(biāo)原點，在串聯(lián)電路中電壓表所測部分的電阻阻值越大，電壓越大，說明L為電壓表所測樣品部分的長度，即L是丙到乙的距離。

3.(2025·黑龍江哈爾濱模擬)土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電性能的重要指標(biāo)，某同學(xué)在測量土壤樣品的電阻率時，設(shè)計如圖甲所示的電路。圖中圓柱形玻璃管兩端有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材有電源(電動勢為E，內(nèi)阻為r)，電壓表V1、V2(均可視為理想電表)，定值電阻R1(阻值為6.00kΩ)，定值電阻R2(阻值為3.00kΩ)，電阻箱R(最大阻值9999Ω)，單刀雙擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干，游標(biāo)卡尺，刻度尺。實驗步驟如下:①用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d＝50.00mm;②向玻璃管內(nèi)填滿土壤，并測量土壤長度L;③把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)U1;④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;⑤改變玻璃管內(nèi)土壤長度，重復(fù)步驟③、④，記錄每次土壤長度L和電阻箱阻值R;⑥斷開S，整理好器材。

4.(2025·山東濟(jì)南模擬)超薄柔性導(dǎo)電薄膜，可用于穿戴設(shè)備、醫(yī)用電子設(shè)備等。如圖甲所示，某研究小組將一種柔性導(dǎo)電材料均勻涂在絕緣介質(zhì)上表面，已知該材料在室溫下的電阻率為ρ＝6×10－8Ω·m，用如下方法測定該導(dǎo)電材料在介質(zhì)表面涂層的厚度。 (1)游標(biāo)卡尺測量出涂層的長度為L＝0.98m，寬度為d＝3mm。(2)圖乙為一簡易的多用電表內(nèi)部電路圖，已知多用表內(nèi)部電池電動勢E＝4.5V，當(dāng)選擇開關(guān)Q撥到擋位1時測量的電流量程I＝90mA。(3)將多用電表開關(guān)Q撥到擋位2并進(jìn)行歐姆調(diào)零。測量該材料的電阻值，此時靈敏電流計指針恰好半偏，則該材料的電阻值為

Ω。

(4)現(xiàn)有如下器材可用于精確測量涂層阻值:A.電源E(電動勢為3V、內(nèi)阻約為0.2Ω)B.電壓表V(量程1.0V、內(nèi)阻RV＝1000Ω)C.電流表A1(量程0.06A、內(nèi)阻r1＝1Ω)電流表A2(量程6A、