高中物理实验测定金属丝的电阻率导学案粤教选修

实验：测定金属丝的电阻率
一、 学习目标
1. 学会用伏安法测电阻及测定金属的电阻率；
2. 强化对螺旋测微器及常用的电学仪器的使用。

二、 重点难点
1. 电路的选择、设计及实物连图
1. 实验原理 由电阻定律S l R ρ
=得l
S R =ρ。

金属导线的电阻R 用伏安法测量，金属导线的长度l 用 测量，金属导线的横截面积S 可由其直径d 算出，即2)2(d S π=，d 可由 测出。

2. 实验器材
○
1 金属丝 ② 螺旋测微器 ③ 电流表 ④ 电压表 ⑤ 直流电源 ⑥ 滑动变阻器 ⑦ 电键一个
⑧ 导线若干 ⑨ 米尺
3. 实验原理图
思考：电流表为什么采用外接法？
4. 实验步骤
a) 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，填入实验记录表格，求出其平均
值d ，计算出导线的横截面积2)2(d S π=；
b) 将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度，
反复测量3次，求出其平均值l ；
c) 根据电路图连好实物图，把滑动触头调节到连入电路中阻值最大的位置；
d) 电路经检查确认无误后，闭合电键S 。

改变滑动变阻器触头的位置，读出几组相应的电流表、电
压表的示数I 和U 的值，并记录数据，断开电键S ，求出导线电阻R 的平均值。

也可采用U-I 图象法，求电阻R 。

e) 计算金属的电阻率S R
l
ρ== ，拆去实验线路，整理好实验器材。

5. 注意事项
a) 在本实验中，采用电流表外接法，测量值R 比真实值偏 ；
b) 由于所测金属导线的电阻一般远小于滑动变阻器的最大阻值，故一般采用滑动变阻器的限流式接先学案
法；
c) 在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流值不宜过大，通电时间也不宜过长，以免金属导线的温度明显 ，造成其电阻率在实验过程中逐渐 。

实验：测定金属丝的电阻率
[例1] 在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8 m ，直径小于1 mm ，电阻在5 Ω左右，实验步
骤如下：
(1) 用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值l ，在金属导线的不同位置用________测量直径，
求出平均值d 。

(2) 用伏安法测量金属导线的电阻R 。

试把图中所给的器材连接成测量R 的合适的电路。

图中电流表的量
程为0～0.6 A ，内阻接近1 Ω，电压表的量程为0～3 V ，内阻为几千欧，
电源的电动势为6 V ，
变阻器的阻值为0～20 Ω，
在闭合开关前，变阻器滑动触点处于正确位置。

(3) 用上面测得的金属导线长度l 、直径d 和电阻R ，可根据
电阻率的表达式ρ＝________算出所测金属的电阻率。

[例2] 为测定某电源内阻r 和一段金属电阻丝单位长度的电阻R 0，设计如图甲所示的电路。

ab 是一段粗
细均匀的金属电阻丝，R 是阻值为2 Ω的保护电阻，电源电动势为6 V ，电流表内阻不计，示数用I 表示。

滑动触头P 与电阻丝有良好接触，aP 长度用L x 表示，其他连接导线电阻不计。

实验时闭合开关，调节P 的位置，将L x 和与之对应的数据I 记录在下表中。

实验次数
1 2 3 4 5 L x /m 0.1
0.20 0.30 0.40 0.50 I /A 1.9
4
1.30 1.20 1.02 0.88 1I
/ A －1 0.5
2 0.77 0.8
3 0.98 1.1
4 (1) 在图所示的图中画出I
－L x 图象。

(2) 根据所画图线，写出金属丝的电阻与其长度的
函数关系式：_____________________________。

(3) 从图中根据截距和斜率，求出该电源内阻
r 为______Ω；该金属电阻丝单位长度的电阻 R 0为________Ω/m。

实验：测定金属丝的电阻率
1. 在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度l 、直径d 和电阻R 。

课 堂
检测案 课 堂
训练案
(1) 若用图测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值________。

(选填“偏大”或“偏小”)
(2) 用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示，则电压表的读数为________ V，电流表
的读数为________A。

2.在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：R x（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E1（电动势3V，内阻不计）
E2（电动势12V，内阻不计）
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。

① 用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。

② 若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选、电源应选（均填器材
代号），在实线框中完成电路原理图。

3.【选做】用以下器材测量一待测电阻R x的阻值（900～1 000 Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约
为9.0 V；电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1=750 Ω；电压表V2，量程为5 V，内阻r2=2 500 Ω；
滑线变阻器R，最大阻值约为100 Ω；单刀单掷开关K，导
线若干。

测量中要求电压表的读数不少于其量程的
1
3
，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的
英文字母标注）。

实验：测定金属丝的电阻率
1.如图是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是( )
课后
拓展案
A．按甲图所示电路测量时，测得的电阻值偏小
B．按乙图所示电路测量时，测得的电阻值偏小
C．若待测电阻的阻值比电流表内阻大得多，用乙图所示电路测量的误差较小
D．选用的电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量的误差越小
2.有一根细长而粗细均匀的金属管线样品，横截面如图所示。

此金属管线长约30 cm，电阻约10 Ω。

已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：
A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表A1(600 mA，1.0 Ω)
D．电流表A2(3 A，0.1 Ω)
E．电压表V(3 V，6 kΩ)
F．滑动变阻器R1(2 kΩ，0.5 A)
G．滑动变阻器R2(10 Ω，2 A)
H．蓄电池E(6 V，0.05 Ω)
I．开关一个，带夹子的导线若干
(1) 上述器材中，应选用的器材有________(只填代号字母).
(2) 在下面方框中画出你所设计的电路图，并把图的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数
值。

(3) 实验中要测量的物理量有：_________。

(4)计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为：S0=_________。

实验：测定金属丝的电阻率答案
课堂先学案
1. 米尺 螺旋测微器 3．因为待测金属丝的电阻很小 4．24Ud Il
5．小 升高 变大
课堂检测案
[例1] (1) 螺旋测微器 (2) 连线如图所示
(3) πd 2R 4l
[例2] (1) 右图 (2)1I
＝0.35＋1.58 L x (3)0.10 9.48
课堂训练案
1 (1) 偏小
(2) 2.60 0.52
2．（1）1.773
（2）A 1 E 1
（3）右图
3．右图
课后拓展案
1. BD
2． (1)ABCEGHI
(2) 电路及实际测量电路如图所示
(3) 用螺旋测微器测横截面边长a ，用毫米刻度尺测金属管线长度L ，电压表示数 U ，电流表示
数I.
(4) a 2
－ρIL/U
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。

连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。

已知OB杆长为L，绕O点做逆时针方向匀速转动的角速度为ω，当连杆AB与水平方向夹角为α，AB杆与OB杆的夹角为β时，滑块的水平速度大小为( )
A．B．
C．
D．
2．如图为测定运动员体能的装置，轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮（不计滑轮的质量与摩擦），下悬重力为G的物体。

设人的重心相对地面不动，人用力向后蹬传送带，使水平传送带以速率为v逆时针转动，则（）
A．人对重物做功功率为Gv
B．人对传送带的摩擦力大小等于G，方向水平向右
C．人对传送带的摩擦力对传送带不做功
D．人对传送带做功的功率大小为Gv
3．假设在宇宙中存在这样三个天体A、B、C，它们在一条直线上，天体A和天体B的高度为某值时，天体A和天体B就会以相同的角速度共同绕天体C运转，且天体A和天体B绕天体C运动的轨道都是圆轨道，如图3所示.则以下说法正确的是( )
A．天体A做圆周运动的加速度大于天体B做圆周运动的加速度
B．天体A做圆周运动的线速度小于天体B做圆周运动的线速度
C．天体A做圆周运动的向心力大于天体C对它的万有引力
D．天体A做圆周运动的向心力等于天体C对它的万有引力
4．宇宙中组成双星系统的甲乙两颗恒星的质量分别为m、km，甲绕两恒星连线上一点做圆周运动的半径为r，根据宇宙大爆炸理论，两恒星间的距离会缓慢增大，若干年后，甲做圆周运动的半径增大为nr，设甲乙两恒星的质量保持不变，引力常量为G，则若干年后说法错误的是
A．恒星甲做圆周运动的向心力为
B．恒星甲做圆周运动周期变大
C．恒星乙所圆周运动的半径为
D．恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度为
倍
5．如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止沿斜面开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升．若以N表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，f为电梯对人的静摩擦力，
则下列结论正确的是
A．加速过程中，N=G
B．加速过程中，人受到的支持力大于人对电梯的压力
C．匀速过程中，f＝0，N、G都做功
D．匀速过程中，摩擦力方向水平向右
6．已知一质量为m的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为R。

则地球的自转周期为( )
A．B．
C．D．
二、多项选择题
7．(多选)人类向宇宙空间发展最具可能的是在太阳系内地球附近建立“太空城”．设想中的一个圆柱形太空城，其外壳为金属材料，长1 600 m、直径200 m，内壁沿纵向分隔成6个部分，窗口和人造陆地交错分布，陆地上覆盖1.5 m厚的土壤，窗口外有巨大的铝制反射镜，可调节阳光的射入，城内部充满空气，太空城内的空气、水和土壤最初可从地球和月球运送，以后则在太空城内形成与地球相同的生态环境．为了使太空城内的居民能如地球上一样具有“重力”，以适应人类在地球上的行为习惯，太空城将在电力的驱动下，绕自己的中心轴以一定的角速度转动．如图为太空城垂直中心轴的截面，以下说法正确的有( )
A．太空城内物体所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心
B．人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供
C．太空城内的居民不能运用天平准确测出质量
D．太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大，太空城的居民受到的“重力”越大
8．一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比
_________。

A．波速变大 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变
9．如图，水平横杆上套有圆环A，A通过轻绳与重物B相连，轻绳绕过固定在横杆下的定滑轮，轻绳通过
光滑动滑轮挂着物体C，并在某一位置达到平衡，现将圆环A缓慢向右移动一段距离，系统仍静止，则
A．A环受到的摩擦力将变大
B．A环受到的支持力保持不变
C．C物体重力势能将不变
D．C物体重力势能将减小
10．如图所示，质量为m1的足够长木板静止在光滑水平面上，其上放一质量为m2的木块。

t＝0时刻起，给木块施加一水平恒力F。

分别用a1、a2和v1、v2表示木板、木块的加速度和速度大小，图中可能符合它们运动情况的是( )
A．B．
C．D．
三、实验题
11．一列在介质中沿轴负方向传播的简谐横波，在
时刻的波形图如图所示，此时坐标为的质点A刚好开始振动。

在
时刻，位于坐标
处的质点
恰好第三次（从质点起振算起）到达波峰。

质点
的坐标是。

求：
①这列波的传播速度；
②试推导从时刻开始，质点
的位移随
时间变化的表达式.
12．将质量为500 g的杯子放在台秤上，一个水龙头以每秒700 g水的流量注入杯中。

注至10 s末时，台秤的读数为78.5 N，则注入杯中水流的速度是多大？
四、解答题
13．如图是简易报警装置，其原理是：导热性能良好的竖直细管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警声。

27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱高h为5cm，大气压强p0为75.5cmHg。

(1)当温度达到多少时，报警器会报警？
(2)若要使该装置在102℃时报警，应该再往管内注入多高的水银柱？
14．如图所示，内壁光滑的水平放置气缸被两个活塞分成A、B、C三部分，两活塞间用轻杆连接，活塞厚度不计，在E、F两处设有限制装置，使左边活塞只能在E、F之间运动， E、F之间的容积为
.开始时左边活塞在E处，A部分的容积为
，A部分内气体的压强为
（为大气压
强），温度为297K；B部分的容积为，B部分内气体的压强为，温度恒为297K；C部分内为真空.现缓慢加热A部分内气体，直至温度升为399.3K.求：
（1）活塞刚离开E处时的温度；
（2）A部分内气体最后的压强p.
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ABD
8．BC
9．BD
10．AC
三、实验题
11．(1)；(2) 当
时，，当
时，Q点不振动，即y=0。

12．m/s
四、解答题
13．(1) t2=177℃时，报警器会报警 (2) x=7cm 14．（i）330K （ii）
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注意事项：
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2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。

“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道此前在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7，G7属地球静止轨道卫星(高度约为36000千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高。

关于卫星以下说法中正确的是
A．“墨子”号卫星的运行速度大于7.9km/s
B．“墨子”号卫星的线速度比北斗G7的线速度小
C．“墨子”号卫星的周期小于24h
D．量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小
2．如图所示，分别在M、N两点固定放置两个点电荷和
，以MN连线的中点O为圆心的圆周上有A、B、C、D四点。

下列说法正确的是
A．A点场强小于B点场强
B．C点场强与D点场强相同
C．A点电势小于B点电势
D．将某正电荷从C点移到O点，电场力不做功
3．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地．一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则下列说法错误的是（）
A．带点油滴的电势能将增大
B．P点的电势将降低
C．带点油滴将沿竖直方向向上运动
D．电容器的电容减小，极板带电量减小
4．如图所示，从地面上的A点以速度v竖直向上抛出一小球，上升至最高点B后返回，O为A、B的中点，小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变。

下列说法正确的是（）
A．小球上升至O点时的速度等于0.5v
B．小球上升至O点时的速度小于0.5v
C．小球在上升过程中重力的冲量小于下降过程中重力的冲量
D．小球在上升过程中动能的减少量等于下降过程中动能的增加量
5．2012年我国宣布北斗导航系统正式商业运行。

北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能。

“北斗”系统中两颗工作星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置（如图所示）．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力．则以下判断中正确的是（）
A．这两颗卫星的加速度大小相等，均为
B．卫星l由位置A运动至位置B所需的时间为
C．卫星l向后喷气就一定能追上卫星2
D．卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力做正功
6．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（）
A．1×1014Hz
B．8×1015Hz
C．.2×1015Hz
D．8×1014Hz
二、多项选择题
7．关于热现象，下列说法中正确的是__________。

A．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
B．两个铁块用力挤压不能粘合在一起，说明分子之间存在斥力
C．热量不能自发地低温物体传递到高温物体
D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
E．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是水表面存在表面张力的缘故
8．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是（）
A．玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象
B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大
C．γ射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．元素的半衰期随温度的升高或压强的增大而变小
9．如图所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v向上运动．现将一质量为m的小物体（视为质点）轻轻放在A处，小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v；在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v，已知B处离地面的高度均为H．则在小物体从A 到B的过程中（）
A．小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小
B．两传送带对小物体做功相等
C．两传送带消耗的电能相等
D．两种情况下因摩擦产生的热量相等
10．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1，电阻R1和R2的阻值分别为3Ω和1Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（）
A．电流表的示数为
B．电压表的示数为
C．0～0.04s内，电阻R1产生的焦耳热为0.24J
D．0.03s时，通过电阻R1的电流为
三、实验题
11．(1)用图甲装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置中，细线一端连小车另一端挂的器材是图乙中的_____(填“A”或“B”）。

(2)实验获得几组a与F的数据，并记录在下表中。

图丙为实验中所挂物体质量为20g(比小车质量小得多)时获得的纸带。

请根据该纸带提供的信息，在表格中缺数据的①、②位置填出这一组数据_______、
__________
(3)把(2)中数据在坐标纸上描点，并作出图线________。

12．有一个电压表，量程已知，内阻为，另有一节电池(电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略)，请用电压表、电池、两个开关和连接用的导线，设计
出测量某一高值电阻阻值的实验方法(已知
和相差不大)．
⑴在方框内画出电路图____．
⑵请简要地写出测量步骤并明确要测量的物理量：
①_________________________________________________
②_________________________________________________
⑶由测量得到的数据和已知量导出，则
__________________
四、解答题
13．如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道MNQ固定在竖直平面内，现将一小球B静放在轨道的最低点N，让另一质量为m的小球A从轨道的最高点M由静止释放，两球在最低点碰后粘在一起做圆周运动，上升的最大高度为R/2.两球均可视为质点，碰撞时间极短，不计空气阻力，重力加速度为g.求：
(1)小球A与小球B碰前瞬间的速度大小；
(2)两球碰后瞬间与N点间的弹力大小.
14．如图所示,在直角坐标系xOy平面内有两个同心圆,圆心在坐标原点O,小圆内部(I区)和两圆之间的环形区域(Ⅱ区)存在方向均垂直xOy平面向里的匀强磁场(图中未画出),I、Ⅱ区域磁场磁感应强度大小分别为B、2B。

a、b两带正电粒子从O点同时分别沿y轴正向、负向运动,已知粒子a质量为m、电量为q、速度大小为v,粒子b质量为2m、电量为2q、速度大小为v/2,粒子b恰好不穿出1区域,粒子a不穿出大圆区域,不计粒子重力,不计粒子间相互作用力。

求:
(1)小圆半径R1；
(2)大圆半径最小值
(3)a、b两粒子从O点出发到在x轴相遇所经过的最短时间t(不考虑a、b在其它位置相遇)。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ACE
8．AB
9．AB
10．AC
三、实验题
11．A 20 0.80
12．闭合开关S1、S2，读出此时电压表示数E；断
开开关S2，读出此时电压表示数U
四、解答题
13．(1) (2) 14．(1)
(2) (3)。