2021年高考物理必考實驗突破實驗八測定金屬絲電阻率（原卷版）

實驗八測定金屬絲電阻率(原卷版)

1.實驗?zāi)繕?biāo)(1).進一步掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法.(2).掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的

原理及讀數(shù)方法.(3).學(xué)會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率.

2.實驗原理

(1).把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻/由于金屬絲的電阻較小，選擇電流表處接

法；由于不要求電壓必須從0開始調(diào)節(jié)，所以一般可以選擇滑動變阻器限流式接法.請在方框內(nèi)畫出實驗

電路原理圖.

2

(2),用毫米刻度尺測出金屬絲的長度/,用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d,算出橫截面積5(5=§).

(3).由電阻定律R=P"得P羋=弋=求出電阻率.

3.實驗器材

螺旋測微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測金屬絲、電池、滑動變阻器.

4.實驗步驟

(1)測直徑：用螺旋測微器在被測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑,并記錄.

螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法

①構(gòu)造：如圖所示，8為固定刻度，￡■為可動刻度.

②原理：測微螺桿尸與固定刻度占之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕〃每旋轉(zhuǎn)一周，尸前進或后退

O^mm,而可動刻度￡■上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，Q前進或后退0.01mm,即螺旋測微器的精確度

為LQlmm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺.

③讀數(shù)：a.測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由皿刻度讀出.

b.測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)X0.01(mm).

(2)量長度：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量3次，并記錄.

游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法

①構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個深度尺.(如圖所示)

③原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.

不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的

游標(biāo)尺上小等分刻度有10個、20個、50個的，其規(guī)格見下表：

刻度格數(shù)(分精確度(可精確

刻度總長度1mm與每小格的差值

度)至IJ)

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

(4)讀數(shù)；若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，4表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標(biāo)的

格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(x+KX精確度)mm.

(3)連電路：按如圖所示的電路圖連接實驗電路.

(4)求電阻：把滑動變阻器的滑動觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，

閉合開關(guān)S.改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，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.

5.數(shù)據(jù)處理

電阻"的數(shù)值可用以下兩種方法確定:

1.計算法：利用每次測量的從/值分別由公式算出電阻，再求出電阻的平均值作為測量結(jié)果.

2.圖象法：可建立/一〃坐標(biāo)系，將測量的〃、/值描點作出圖象，利用圖象的斜率求出電阻左

6.實驗注意事項

(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實驗的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表處接法.

（2）本實驗若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動變阻器調(diào)到阻值最大狀態(tài).

（3）測量/時應(yīng)測接入電路中的金屬絲的有效長度（即兩接線柱之間的長度）；在金屬絲的3個不同位置上用

螺旋測微器測量直徑d.

（4）電流不宜過大（電流表用0?0.6A量程），通電時間不宜太長，以免電阻率因溫度升高而變化.

【典例1】（2019?江西宜春市上學(xué)期期末）某興趣小組測定某種帶狀卷成卷盤狀的導(dǎo)電物質(zhì)的電阻率，如圖甲

12

川卜州山小山

01（）

（1）他們先用螺旋測微器測出帶的厚度為比這種物質(zhì)表面鍍了一層絕緣介質(zhì)，其厚度不計，用游標(biāo)卡尺測

出帶的寬度乙、內(nèi)徑。、外徑。2m《。2—Q）.其中寬度心的讀數(shù)如圖乙所示，則寬度L=mm.

（2）然后用伏安法測這根帶的電阻，在帶的兩端引出兩個接線柱，先用歐姆表粗測其電阻約為500C,再將其

接入測量電路.在實驗室里他們找到了以下實驗器材：

A.電源E（電動勢為4V,內(nèi)阻約為0.5C）

B.電壓表V（量程為15V,內(nèi)阻約為5000C）

C.電流表Ai（量程為300mA,內(nèi)阻約為2。）

D.電流表A2（量程為250mA,內(nèi)阻為2C）

E.滑動變阻器R（總阻值為10C）

F.滑動變阻器&（總阻值為100。）

G.定值電阻Ro=lO。

H.開關(guān)和導(dǎo)線若干

①要更好地調(diào)節(jié)和較為精確地測定其電阻，則以上不必要的器材有（填器材前面的序號）

②在方框內(nèi)畫出實驗電路圖;

③若測出的電阻為R,則其電阻率為p=(用&D卜"L、R表示).

【變式11(2019.廣東廣州市4月綜合測試)測金屬絲的電阻率的實驗.

(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖3(a),其示數(shù)為mm；

定值電阻

Pb

(b)

⑵實驗電路如圖(b),請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖⑹的實物連線；

⑶開啟電源，合上開關(guān)，記錄。尸的長度L和電流表A的示數(shù)/；移動線夾改變。尸的長度L,測得多組L

和/值，作出:一乙圖線，求得圖線斜率為心

(4)若穩(wěn)壓電源輸出電壓為U,金屬絲的橫截面積為S,則該金屬絲的電阻率p=(用晨U、S表示).

【典例2】某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為

甲

乙

【針對訓(xùn)練2]某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度,測量結(jié)果如圖甲和

圖乙所示。該工件的直徑為cm,高度為mm.

~40

乙

【典例3](1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等

分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為mm,mm,mm。

(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖乙所示,則金屬絲的直徑是mine

24

I

卅W

O

234

山"[III伽蝌『血

05101520

012345

甲乙

【針對訓(xùn)練3](1)用游標(biāo)卡尺測量某一工件的長度,如圖甲所示,讀得長度L=cm。

(2)常用螺旋測微器的精度是0.01mm。圖乙中的螺旋測微器讀數(shù)為5.620mm,請在刻度線旁邊的方框內(nèi)標(biāo)

出相應(yīng)的數(shù)值以符合給出的讀數(shù)。

(3)若另制作一個螺旋測微器,要求其精確度提高到0.005mm,而螺旋測微器的螺距仍保持0.5mm不變,可以

采用的方法是。

p

101112-JI，II」口

LULL■LLLLLLLLLILIJJJJJJIIIILI一口：?卻由

Illiiiii|iiii|iiii固定刻度：可動刻度

05101520------------------

甲乙

【典例4】在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準(zhǔn).待測金屬絲接入電路部分的長度約

為50cm.

（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為mm（該值接近多

次測量的平均值）.

（2）用伏安法測金屬絲的電阻R.實驗所用器材為電池組（電動勢3V,內(nèi)阻約1Q）、電流表（內(nèi)阻約0.1Q）、

電壓表（內(nèi)阻約3kQ）、滑動變阻器月（。?20Q,額定電流2A）、開關(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，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)1234567

U/N0.100.300.701.001.501.702.30

I/K0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

由以上實驗數(shù)據(jù)可知，在幻們測量凡是采用圖中的________圖（選填“甲”或“乙”）.

（3）下圖是測量兄的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器的滑片一置于變阻器的一端.請

根據(jù)（2）所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞.

（4）這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立〃、/坐標(biāo)系，如圖7所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標(biāo)

點.請在圖中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點，并描繪出火?/圖線.由圖線得到金屬絲的阻值及=

Q（保留兩位有效數(shù)字）.

（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為（填選項前的符號）.

A.1X1O-2Q-mB.IXIO^Q?m

C.1X10-6Q?mD.1X10-80?m

【針對訓(xùn)練4]在“決定導(dǎo)線電阻的因素”的實驗中測定金屬的電阻率，若待測金屬絲的電阻約為5Q,要

求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，提供以下器材：

A.電池組（3V,內(nèi)阻為1Q）

B.電流表（0~3A,內(nèi)阻為0.0125Q）

C電流表（0~0.6A,內(nèi)阻為0.125Q）

D.電壓表（0~3V,內(nèi)阻為4kQ）

E.電壓表（O~15V,內(nèi)阻為15kQ）

F.滑動變阻器（0~20Q,允許通過的最大電流為1A）

G.滑動變阻器（0'2000Q,允許通過的最大電流為0.3A）

II.開關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）實驗時應(yīng)從上述器材中選用（選填儀器前的字母代號）。

（2）測電阻時，電流表、電壓表、待測金屬絲兄在組成測量電路時，應(yīng)采用電流表（選填“外”或

“內(nèi)”）接法，待測金屬絲電阻的測量值比真實值偏（選填“大”或“小”）。

（3）若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖所示,則讀數(shù)為mm。

（4）若用/表示金屬絲的長度，，表示直徑，測得電阻為其請寫出計算金屬絲電阻率的表達式為P=。

【典例5]利用如圖所示的電路測量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20Q.帶有刻度尺

的木板上有a和6兩個接線柱，把電阻絲拉直后固定在接線柱a和8上.在電阻絲上夾上一個帶有接線柱c

的小金屬夾，沿電阻絲移動金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點尸的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長

度.可供選擇的器材還有：

電池組￡（電動勢為3.0V）；

電流表A（量程0?100mA,內(nèi)阻約5Q）；

電流表A（量程0?0.6A,內(nèi)阻約0.2Q）；

電阻箱"（0?999.9Q）；開關(guān)、導(dǎo)線若干.

實驗操作步驟如下：

A.用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑；

B.將選用的實驗器材，按照圖8連接實驗電路；

C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大；

D.將金屬夾夾在電阻絲上某位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關(guān).記錄電

阻箱的電阻值A(chǔ)和接入電路的電阻絲長度L；

E.改變金屬夾與電阻絲接觸點的位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿偏.重復(fù)多次，記

錄每一次電阻箱的電阻值"和接入電路的電阻絲長度Z；

F.斷開開關(guān)，整理好器材.

（1）某次測量電阻絲直徑，時，螺旋測微器示數(shù)如圖所示，則4mm；

⑵實驗中電流表應(yīng)選擇（填“AJ或）；

（3）用記錄的多組電阻箱的阻值"和對應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的Q/關(guān)系

圖線，圖線在“軸的截距為向，在上軸的截距為Zo,再結(jié)合測出的電阻絲直徑4寫出電阻絲的電阻率表達

式P=（用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示）.

（4）本實驗中，電流表的內(nèi)阻對電阻率的測量結(jié)果影響（填“有”或“無”）.

【針對訓(xùn)練5】為了測量一根長約為3cm,電阻約為100Q,橫截面為圓形，粗細(xì)均勻的導(dǎo)電材料的電阻率,

所用器材如下：

直流電源￡電動勢為8.0V,內(nèi)阻可忽略不計；

電流表⑥,量程為025mA,內(nèi)阻r,=100Q;

電流表總,量程為0150mA,內(nèi)阻12-20Q;

定值電阻施阻值為10Q;

滑動變阻器"，最大阻值為10Q;

開關(guān)S、導(dǎo)線若干。

（1）用游標(biāo)卡尺測得該材料的長度如圖甲所示，則長度L=mm;用螺旋測微器測得該材料的直徑如圖

乙所示,則直徑D-mm.

甲乙

（2）為了在測量中盡量減小誤差,并測多組數(shù)據(jù)，現(xiàn)給出測量電阻凡的實驗電路圖丙,請據(jù)此電路圖將圖丁中

的實驗器材連接起來。

（3）若某次測量中電流表@的示數(shù)為A電流表0的示數(shù)為瓜則由已知量和測量量計算電阻率的表達式為

P=。（用題目中字母表示即可）

【典例6】某同學(xué)在一次“測定金屬的電阻率”的實驗中，用毫米刻度尺測出接入電路部分的金屬絲長度為

7=0.720m,用螺旋測微器測出金屬絲直徑（刻度位置如圖所示），用伏安法測出金屬絲的電阻（阻值約為5

Q）,然后計算出該金屬材料的電阻率.在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測金屬絲外，還有如下實驗

器材：

A.直流電源（輸出電壓為3V）

B.電流表A（量程。?0.6A,內(nèi)阻約0.125Q）

C.電壓表V（量程。?3V,內(nèi)阻3kQ）

D.滑動變阻器（最大阻值20Q）

E.開關(guān)、導(dǎo)線等

（1）從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.

（2）根據(jù)所提供的器材，在虛線框中畫出實驗電路圖.

（3）若根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為幾=4.0Q,則這種金屬材料的電阻率為Q?m（計算結(jié)果保

留兩位有效數(shù)字）.

【針對訓(xùn)練6］某同學(xué)通過實驗測定一個阻值約為5Q的電阻凡的阻值.

（1）現(xiàn)有電源（4V,內(nèi)阻可不計）、滑動變阻器（0?50Q,額定電流2A）、開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及下列電表：

A.電流表（0?3A,內(nèi)阻約0.025Q）

B.電流表（0?0.6A,內(nèi)阻約0.125Q）

C.電壓表（0?3V,內(nèi)阻約3kQ）

D.電壓表（0?15V,內(nèi)阻約15kQ）

為減小測量誤差，在實驗中，電流表應(yīng)選用，電壓表應(yīng)選用（選填器材前的字母）；實驗

電路應(yīng)采用圖中的（選填“甲”或“乙”）.

（2）下圖是測量兄的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線.請根據(jù)在（1）問中所選的電路圖，補充完成

圖中實物間的連線.

（3）接通開關(guān)，改變滑動變阻器滑片尸的位置，并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)/、電壓表示數(shù)〃某次電表示數(shù)

如圖所示，可得該電阻的測量值凡=：=Q（保留兩位有效數(shù)字）.

（4）若在（1）問中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是；若在（1）問中選用乙電路，產(chǎn)

生誤差的主要原因是.（選填選項前的字母）

A.電流表測量值小于流經(jīng)兄的電流值

B.電流表測量值大于流經(jīng)兄的電流值

C.電壓表測量值小于此兩端的電壓值

D.電壓表測量值大于用兩端的電壓值

［典例7］某同學(xué)為測定金屬絲的電阻率4設(shè)計了如圖甲所示的電路，電路中劭是一段電阻率較大、粗細(xì)

均勻的電阻絲，保護電阻尼乂.0。，電源的電動勢Q3.0V,電流表內(nèi)阻忽略不計，滑片尸與電阻絲始終接觸

良好。

（1）實驗中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑如圖乙所示,其示數(shù)d=mm。

（2）實驗時閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片P的位置,分別測量出每次實