測(cè)定金屬電阻率-

1、測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)用伏安法測(cè)量電阻的阻值，測(cè)定金屬的電阻率。實(shí)驗(yàn)原理：用刻度尺測(cè)一段金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度L，用螺旋測(cè)微器測(cè)導(dǎo)線的直徑d，用伏安法測(cè)導(dǎo)線的電阻R，根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率=RS/L=d2R/4L實(shí)驗(yàn)器材： 金屬絲、千分尺、安培表、伏特表、（3伏）電源、（20）滑動(dòng)變阻器、電鍵一個(gè)、導(dǎo)線幾根 【點(diǎn)撥】被測(cè)金屬絲要選用電阻率大的材料，如鐵鉻鋁合金、鎳鉻合金等或300瓦電爐絲經(jīng)細(xì)心理直后代用，直徑0.4毫米左右，電阻510歐之間為宜，在此前提下，電源選3伏直流電源，安培表選0 0.6安量程，伏特表選0 3伏檔，滑動(dòng)變阻器選0 20歐。VRASE圖1實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用螺旋測(cè)微器三

2、次測(cè)量導(dǎo)線不同位置的直徑取平均值D求出其橫截面積S=D2/4.（2）將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度米尺測(cè)量接入電路的金屬絲長(zhǎng)度L，測(cè)三次，求出平均值L。（3）根據(jù)所選測(cè)量?jī)x器和選擇電路的原則畫(huà)好電路圖1，然后依電路圖按順序給實(shí)物連線并將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大?！军c(diǎn)撥】為避免接線交叉和正負(fù)極性接錯(cuò)，接線順序應(yīng)遵循：電源正極電鍵（斷開(kāi)狀態(tài)）滑動(dòng)變阻器用電器安培表正極安培表負(fù)極電源負(fù)極，最后將伏特表并接在待測(cè)電路的兩端，即先接干路，后接支路。（4）檢查線路無(wú)誤后閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器讀出幾組I、U值，分別計(jì)算電阻R再求平均值，設(shè)計(jì)表格把多次測(cè)量的D、L、U、I記下來(lái)?！军c(diǎn)撥】測(cè)量

3、時(shí)通過(guò)金屬絲的電流應(yīng)控制在1.00A以下，本實(shí)驗(yàn)由于安培表量程00.60A，每次通電時(shí)間應(yīng)盡量短（以能讀取電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），讀數(shù)完畢立即斷開(kāi)電鍵S，防止溫度升高使金屬絲長(zhǎng)度和電阻率發(fā)生明顯變化。計(jì)算時(shí)，務(wù)必算出每次的電阻值再求平均值，不能先分別求電壓U和電流I的平均值，再由歐姆定律得平均值，否則會(huì)帶來(lái)較大計(jì)算誤差。實(shí)驗(yàn)記錄測(cè)量次數(shù)123平均值導(dǎo)線長(zhǎng)/m導(dǎo)線直徑/m導(dǎo)線的橫截面積S= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= m2測(cè)量次數(shù)123電阻平均值電壓U/V電流I/A電阻R/所測(cè)金屬的電阻率= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= m注意事項(xiàng)（1）測(cè)量金屬導(dǎo)線的直徑時(shí)要用螺旋測(cè)微器，直接測(cè)量的結(jié)果要估讀下一位數(shù)字。

4、（2）金屬導(dǎo)線的電阻和電流表的內(nèi)阻相差不很大，因此在用伏安法測(cè)電阻時(shí)應(yīng)采用電流表的外接法，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器在電路中的阻值應(yīng)調(diào)至最大，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流不宜過(guò)大，以防止溫度升高電阻率發(fā)生變化。【點(diǎn)撥】（1）：為了減少電阻的計(jì)算誤差，可以作U-I圖象求出電阻的平均值【點(diǎn)撥】（2）：經(jīng)驗(yàn)表明，引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是：采用外接法則由于伏特表的分流影響，造成電阻測(cè)量值偏大，若誤用內(nèi)接法則安培表分壓影響更大。儀表量程太大且讀數(shù)不準(zhǔn)計(jì)算未遵從有效數(shù)字運(yùn)算法則實(shí)驗(yàn)中易混淆的是：R=U/I和R=L/S兩個(gè)定律，這兩個(gè)定律都是實(shí)驗(yàn)定律，但前者是研究電阻與電流、電壓兩者之間關(guān)系；后者是研究導(dǎo)體本身的

5、性質(zhì)即電阻與材料、長(zhǎng)度、截面積三者之間關(guān)系，與所在的電路因素或是否接入電路無(wú)關(guān)，注意R=U/I中，電阻與U、I無(wú)關(guān)；R=L/S中，電阻率與L和S無(wú)關(guān)，使用這兩式時(shí)是不變的。易錯(cuò)的是：測(cè)量電路（內(nèi)、外接法）、控制電路（限流式和分壓式）、量程的選擇及有效數(shù)字、電阻R平均值的計(jì)算等。易忘的是：金屬絲未接入電路就測(cè)量其長(zhǎng)度，用千分尺測(cè)直徑D前未查零誤差、測(cè)D時(shí)未按三個(gè)不同位置測(cè)量取平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)論由實(shí)驗(yàn)表中數(shù)據(jù)計(jì)算得出，待測(cè)金屬絲的電阻率平均值。高考試題：1.(2012北京物理21)在“側(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)，待側(cè)金屬接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm。用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑

6、，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)mm(該值接近多次測(cè)量的平均值）（2）用伏安法測(cè)量電阻絲的電阻.實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻），電流表（內(nèi)阻0.1），電壓表（內(nèi)約3阻），滑動(dòng)變阻器R（020，額定電流2A），開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干。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：由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：他們測(cè)量是采用圖2中的_圖(選填“甲”或“乙”) 甲 乙 圖（3）圖3是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請(qǐng)根據(jù)（2）所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖3中實(shí)物圖的連線，并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。 圖3

7、圖4（4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4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D4中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出圖線，由圖線得出金屬絲的阻值=_(保留2位有效數(shù)字)。（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為A. B. C. D. （6）任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差，本實(shí)驗(yàn)所用的測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的是_(有多個(gè)正確選項(xiàng))A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差D.用圖象處理數(shù)據(jù)求金

8、屬絲的電阻率可以消除偶然誤差。2.(2007山東理綜23)（11分）檢測(cè)一個(gè)標(biāo)稱(chēng)值為5的滑動(dòng)變阻器?？晒┦褂玫钠鞑娜缦拢篈待測(cè)滑動(dòng)變阻器Rx，全電阻約為5（電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù)）B電流表A1，量程0.6A，內(nèi)阻約0.6C電流表A2，量程3A內(nèi)阻約0.12D電壓表V1，量程15V，內(nèi)阻約15kE電壓表V2，量程3V，內(nèi)阻約3kF滑動(dòng)變阻器R，全電阻約20G直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)H游標(biāo)卡尺I毫米刻度尺J電鍵S、導(dǎo)線若干 （1）用伏安法測(cè)定RX的全電阻值，所選電流表為 （填“A1”或“A2”），所選電壓表為 （填“V1”或“V2”） （2）畫(huà)出測(cè)量電路的原理圖，并根據(jù)所畫(huà)原理圖將下

9、圖中實(shí)物連接成測(cè)量電路。電路原理圖和對(duì)應(yīng)的實(shí)物連接如圖 （3）為了進(jìn)一步測(cè)量待測(cè)滑動(dòng)變阻器電阻絲的電阻率，需要測(cè)量電阻絲的直徑和總長(zhǎng)度，在不破壞變阻器的前提下，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長(zhǎng)度的表達(dá)式。3（2007廣東物理，13，12分）實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)了一批低電阻的電磁螺線管。已知螺線管使用的金屬絲電阻率=1.7×10-8m。課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)來(lái)測(cè)算螺線管使用的金屬絲長(zhǎng)度。他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、螺旋測(cè)微器（千分尺）、導(dǎo)線和學(xué)生電源等。他們使用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻，操作工程分以下三個(gè)步驟：（請(qǐng)?zhí)顚?xiě)第步操作）將紅

10、、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔；選擇電阻檔“×1”；_；把紅、黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用表的示數(shù)如圖（a）所示。×1k ×100 ×10 ×1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+VAABPSVERxRBAABPSVERxRCAVABPSEARxRAVABPSEDRxR0302025根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，并在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)從圖（b）的A、B、C、D四個(gè)電路中選擇_電路來(lái)測(cè)量金屬絲電阻；他們使用千分尺測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，金屬絲

11、的直徑為_(kāi)mm；根據(jù)多用電表測(cè)得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個(gè)螺線管所用金屬絲的長(zhǎng)度約為_(kāi)m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 他們正確連接電路，接通電源后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)電流始終無(wú)示數(shù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種方案，利用多用電表檢查電路故障，并寫(xiě)出判斷依據(jù)。（只需寫(xiě)出簡(jiǎn)要步驟） _。4（2007全國(guó)理綜，22）有一電流表A，量程為1mA，內(nèi)阻rg約為100。要求測(cè)量其內(nèi)阻。可選用的器材有：電阻箱R0，最大阻值為99999.9；滑動(dòng)變阻器甲，最大阻值為10k；滑動(dòng)變阻器乙，最大阻值為2 k；電源E1，電動(dòng)勢(shì)約為2V，內(nèi)阻不計(jì)；電源E2，電動(dòng)勢(shì)約為6V，內(nèi)阻不計(jì)；開(kāi)關(guān)2個(gè)導(dǎo)線若干。AR1R1S2S1E采用的測(cè)

12、量電路圖如圖所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：a斷開(kāi)S1和S2，將R調(diào)到最大；b合上S1，調(diào)節(jié)R，使A滿(mǎn)偏；c合上S2，調(diào)節(jié)R1使A半偏，此時(shí)可以認(rèn)為A的內(nèi)阻rg=R1。試問(wèn)：在上述可供選擇的器材中，可變電阻R1應(yīng)該選擇_；為了使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，可變電阻R應(yīng)該選擇_；電源E應(yīng)該選擇_。R0，甲，E2認(rèn)為內(nèi)阻rg=R1，此結(jié)果與rg的真實(shí)值相比_。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）5(2008江蘇物理，10，8分)某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相同時(shí)，電阻與截面積的關(guān)系，選取了材料相同、質(zhì)量相等的5卷導(dǎo)線，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：(1)用螺旋測(cè)微器 測(cè)量某一導(dǎo)線的直徑如下圖所示，讀得直徑d= mm.(2)該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量及相

13、關(guān)計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)：電阻R()121.050.023.910.03.1導(dǎo)線直徑d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998導(dǎo)線截面積S(mm2)0.5040.7841.1331.7533.135請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷，該種導(dǎo)線的電阻R與截面積S是否滿(mǎn)足反比關(guān)系？若滿(mǎn)足反比關(guān)系，請(qǐng)說(shuō)明理由：若不滿(mǎn)足，請(qǐng)寫(xiě)出R與S應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系。(3)若導(dǎo)線的電阻率，則表中阻值為3.1的導(dǎo)線長(zhǎng)度l= m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).6(2009廣東物理，16，14分)某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率。所用的器材包括：輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器（千分尺）、米

14、尺、電阻箱、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等。（1）他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個(gè)小金屬夾，金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)。請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖14 圖15圖14 （2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開(kāi)啟電源，合上開(kāi)關(guān)；讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，_，合上開(kāi)關(guān)，重復(fù)的操作。（3）該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖15的關(guān)系圖線，其斜率為_(kāi)A-1·m-1(保留三位有效數(shù)字)；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了_的電阻之和。圖16（4）他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1

15、6所示。金屬絲的直徑是_。圖15中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是_,其數(shù)值和單位為_(kāi)（保留三位有效數(shù)字）。7（2009江蘇物理，10，8分）有一根圓臺(tái)狀均勻質(zhì)合金棒如圖甲所示，某同學(xué)猜測(cè)其電阻的大小與該合金棒的電阻率、長(zhǎng)度L和兩底面直徑d、D有關(guān)。他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：（1）用游 標(biāo)卡尺測(cè)量合金棒的兩底面直徑d、D和長(zhǎng)度L。圖乙中游標(biāo)卡尺（游標(biāo)尺上有20個(gè)等分刻度）的讀數(shù)L=_cm. （2）測(cè)量該合金棒電阻的實(shí)物電路如圖丙所示（相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標(biāo)出）。該合金棒的電阻約為幾個(gè)歐姆。圖中有一處連接不當(dāng)?shù)膶?dǎo)線是_.（用標(biāo)注在導(dǎo)線旁的數(shù)字表示）（3）改正電路后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)

16、得合金棒的電阻R=6.72.根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為、長(zhǎng)為L(zhǎng)、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd=13.3、RD=3.38.他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿(mǎn)足R2=Rd·RD，由此推斷該圓臺(tái)狀合金棒的電阻R=_.（用、L、d、D表述）解析與答案1.（1）0.398mm（0.3950.399）（2）甲，電流表外接，滑動(dòng)變阻器分壓器（3）如下圖（4）如下圖R=4.4（4.34.7）（5）C（6）CD2（1）A1 V2 （2）方案一：分壓接法 方案二：限流接法： （3）方案一：需要的器材：游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺主要操作步驟：數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n用毫米刻度尺（也可以用游標(biāo)卡尺

17、）測(cè)量所有線圈的排列長(zhǎng)度L，可得電阻絲的直徑為用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器線圈部分的外徑D，可得電阻絲總長(zhǎng)度也可以用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器瓷管部分的外徑D，得電阻絲總長(zhǎng)度重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑和總長(zhǎng)度的平均值方案二：需要的器材：游材卡尺主要操作步驟：數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n用游標(biāo)尺測(cè)量變阻器線圈部分外徑D1和瓷管部分的外徑D2，可得電阻絲的直徑為電阻絲總長(zhǎng)度重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑和總長(zhǎng)度的平均值3【解答】（1）紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零電阻，使指針指0。（2）D（3）0.260（412（5）利用直流電壓10V量程，逐段測(cè)量各元件和導(dǎo)線兩端電壓。4【解析】用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的原理，是在認(rèn)為電鍵

18、S2閉合后，電路中的總電流不變（仍為滿(mǎn)偏電流），當(dāng)電流表半偏時(shí)，電阻箱阻值和電流表內(nèi)阻相等。事實(shí)上，當(dāng)S2閉合后，電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，電路總電阻要減小，總電流將大于滿(mǎn)偏電流，當(dāng)電流表半偏時(shí)，通過(guò)電阻箱的電流應(yīng)大于電流表的電流，根據(jù)并聯(lián)分流的規(guī)律，電阻箱的阻值應(yīng)小于電流表的內(nèi)阻，再認(rèn)為電阻箱的阻值等于電流表的內(nèi)阻，將會(huì)造成電流表內(nèi)阻的測(cè)量值偏小，這也正是半偏法的內(nèi)阻的誤差來(lái)源。要減小測(cè)量誤差，串聯(lián)在干路中的R應(yīng)盡可能大，故本題中R應(yīng)選滑動(dòng)變阻器甲，在R盡可能大的情況下又保證電流表能半偏，電源電動(dòng)勢(shì)應(yīng)該越大，故電源應(yīng)選E2?！敬鸢浮縍0，甲，E2偏小5【答案【（1）（2）不滿(mǎn)足，與成反比（或）（3）【解析】本實(shí)驗(yàn)考察螺旋測(cè)微器的讀數(shù)和電阻定律。（）螺旋測(cè)微器的固定刻度部分為，可動(dòng)刻度第條刻度線正好對(duì)齊，即，兩部分讀數(shù)相加即為最終讀數(shù)：；（）根據(jù)表中數(shù)據(jù)找規(guī)律，發(fā)現(xiàn)與成反比；或者自己推倒出在質(zhì)量一定時(shí)電阻公式（ 為電阻率，為導(dǎo)線的密度）在利用表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。（）利用電阻定律，帶入數(shù)據(jù)可解得【易錯(cuò)提醒】本題考查在質(zhì)量一定時(shí)的電阻公式，與教材上所給的電阻與長(zhǎng)度和橫截面積的關(guān)系有所區(qū)別。要仔細(xì)審題，不要誤認(rèn)為發(fā)現(xiàn)與成反比6【答案】電路圖如圖所示讀出接入電路中的金屬絲的長(zhǎng)度 1.63 電源的內(nèi)阻與電阻箱0.200mm 金屬絲的電阻率 1.54×