电流 第4讲 实验 测定金属的电阻率
第4讲 实验：测量金属的电阻率
三、实验器材 被测金属丝，螺旋测微器，毫米刻度尺，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，
电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干。 四、实验步骤 1．用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均
电源 E(电动势 3 V，内阻较小)； 导线、开关若干。 (1)如图甲，用螺旋测微器测量金属丝直径 d＝______mm。
(2)为准确测出该金属丝的电阻，要求多测几组数据，请帮该同学在图乙方框 内画出测量该电阻 R 的电路原理图(标出所用仪器的代号)，写出对应的表达式 Rx＝________，表达式中各物理量的含义：______________________。 (3)如果用符号 d 表示测得金属丝的直径、L 表示金属丝的长度、Rx 为金属丝 电阻值，则该金属的电阻率 ρ＝______(用 d，L，Rx 表示结果)。
(1)为减小测量误差，实验电路应采用图________(选填“甲”或“乙”)；
(2)滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)； (3)用已知量和测量的量表示待测电阻阻值的表达式为 Rx＝________，说 明式中各字母所表示的物理量含义：_______________________________； (4)用选定的电路测 Rx 的阻值，测量值和真实值的关系为 R 测_______(选填 “大于”“等于”或“小于”)R 真(只考虑系统误差)。
4．(2021·漳州模拟)某实验兴趣小组为了较为精确地测量某一定值电阻的阻值， 现准备了以下器材： A．待测电阻 Rx(约为 20 Ω) B．电压表 V(量程 0～15 V，内阻约为 5 kΩ) C．电流表 A(量程 0～10 mA，内阻约为 10 Ω) D．滑动变阻器 R1(0～10 Ω) E．滑动变阻器 R2(0～200 Ω) F．电源(电动势 E＝1.5 V，内阻约为 0.5 Ω) G．单刀单掷开关两个，导线若干
高中物理实验测定金属的电阻率
高中物理实验测定金属的电阻率高中物理实验被测电阻丝的电阻(一般为几欧)较小，所以选用电流表外接法;可确定电源电压、电流表、电压表量程均不宜太大。
本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。
因此选用下面左图的电路。
开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。
用刻度尺测出金属丝长度螺旋测微器测出直径(也可用积累法测)，并算出横截面积。
用外接、限流测出金属丝电阻设计实验表格计录数据(难点)注意多次测量求平均值的方法用刻度尺测出金属丝长度螺旋测微器测出直径(也可用积累法测)，并算出横截面积。
用外接、限流测出金属丝电阻设计实验表格计录数据(难点)注意多次测量求平均值的方法描绘小电珠的伏安特性曲线器材：电源(4-6v)、直流电压表、直流电流表、滑动变阻器、小灯泡(4v，0.6A 3.8V，0.3A)灯座、单刀开关，导线若干注意事项:因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小(10Ω左右)所以应该选用安培表外接法。
小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，且在低电压时温度随电压变化比较明显，因此在低电压区域内，电压电流应多取几组，所以得出的U-I曲线不是直线。
为了反映这一变化过程。
灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压(电压变化范围大)。
所以滑动变阻器必须选用调压接法。
开始时滑动触头应该位于最小分压端(使小灯泡两端的电压为零)。
由实验数据作出的I-U曲线说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。
(若用U-I曲线，则曲线的弯曲方向相反。
) 微安表改装成各种表：关健在于原理首先要知：微安表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。
步骤：半偏法先测出表的内阻Rg；最后要对改装表进行较对。
电流表改装为电压表：串联电阻分压原理弄清改装后表盘的读数(Ig为满偏电流，I为表盘电流的刻度值，U为改装表的最大量程，为改装表对应的刻度)改装电压表的较准(电路图?)改为A表：串联电阻分流原理改为欧姆表的原理两表笔短接后，调节Ro使电表指针满偏，得Ig＝E/(r+Rg+Ro) 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix＝E/(r+Rg+Ro+Rx)＝E/(R中+Rx)由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小测定电源的电动势和内电阻外电路断开时，用电压表测得的电压U为电动势E U=E原理：根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，单一组数据计算，误差较大应该测出多组(u，I)值，最后算出平均值作图法处理数据，(u，I)值列表，在u--I图中描点，最后由u--I 图线求出较精确的E和r。
第4节 实验：测量金属的电阻率
(5)由题意知：UI11＝Rx＋RA＋R0， 由 U1-I1 图线的斜率可得UI11＝49.0 Ω。 UI22＝RA＋R0， 由作出的 U2-I2 图线的斜率可得UI22＝25.5 Ω。 故 Rx＝(49.0－25.5)Ω＝23.5 Ω。 答案：(1)C (2)不同 (3)见解析图甲 (4)见解析图乙 (5)23.5(23.0～24.0 都算对)
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进 行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。
(3)如图 1 中 Rx 为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动 变阻器接入如图 2 所示实物电路中的正确位置。
(4)为测量 Rx，利用图 1 所示的电路，调节滑动变阻器测得 5 组电压 U1 和电流 I1 的值，作出的 U1-I1 关系图像如图 3 所示。 接着，将电压表改接在 a、b 两端，测得 5 组电压 U2 和电流 I2 的值，数据见下表：
②应用电流表半偏法测量 图线斜率的物理意义确定金属
铅笔芯的电阻。
电阻率的大小。
创新角度一 实验原理的创新 1．(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如 图所示，其读数是________mm。 (2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝 的电阻。这段金属丝的电阻 Rx 约为 100 Ω，在方框中画出实 验电路图，并标明器材代号。 电源 E(电动势 10 V，内阻约为 10 Ω) 电流表 A1(量程 0～250 mA，内阻 R1＝5 Ω) 电流表 A2(量程 0～300 mA，内阻约为 5 Ω) 滑动变阻器 R(最大阻值 10 Ω，额定电流 2 A)
高考物理总复习第七章第4讲实验(一)测定金属的电阻率实验课件
() A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 C．对应P点，小灯泡的电阻约为5.33Ω D．对应P点，小灯泡的电阻约为24.0Ω
[解析] (1)由灯泡的规格“4V 2W”可知，额定电
实验目的 1．学会使用各种常用电学仪器以及正确读数． 2．学会使用螺旋测微器以及正确读数． 3．学会用伏安法测量电阻的阻值，从而测出金属的 电阻率．
实验原理 1．把金属丝接入电路中，用伏安法测导线的电阻 R(R ＝UI )．电路原理如图所示． 2．用米尺量得接入电路中 的金属丝的有效长度 l，用螺 旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积 S. 3．利用电阻定律 R＝ρSl ，得出金属丝电阻率的公式 ρ ＝RlS.
6．拆去实验线路，整理好实验器材．
注意事项 1．(1)为了准确，应在金属丝连入电路前测其直径并 求平均值，应测量拉直悬空的连入电路的金属丝的有效长 度，且各三次，取平均值． (2)由于被测导线电阻较小，测量电路应选用电流表 外接线路，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太 长． (3)为准确求出R平均值，应采用U－I图象法求电阻． (4)对螺旋测微器读数时，毫米的整数部分由固定刻 度读出，并且注意半毫米刻度线是否露出．
数据处理 实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两 端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，再对应地读电 流值，然后再根据所取的电压、电流的最大值，选取适当 的横、纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐 标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些．
注意事项 1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测 量电路必须采用电流表外接法． 2．本实验要作出U－I图线，要求测出一组包括零在 内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法． 3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应 位于图中的A端． 4．加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压． 5．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均 匀分布在图线两侧，一定不要画成折线．
测定金属的电阻率
三、测定金属的电阻率“测定金属的电阻率”实验是电学中的一个重要实验。
做这个实验时用到电学中的仪表、器材较多，综合性较强，特别是对电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法、接线原理、读数规则、伏安法运用的掌握均有明确要求。
滑动变阻器在电路中接成限流式还是接成分压式?根据电路的连接方式，对电流表、电压表量程的选择，开关、滑动变阻器对电路的控制作用等均是对学生的能力要求。
许多题目并非都要求测金属的电阻率，而是测电阻，但都用到了这个实验中的器材和处理方法。
值得学习者注意。
【重要知识提示】1．实验目的①掌握电流表、电压表的使用原则和读数方法，滑动变阻器在电路中的两种常用连接方式。
②学会正确使用螺旋测微器，和掌握螺旋测微器的读数规则。
③掌握用伏安法测电阻的方法.④测定金属的电阻率。
2．实验原理根据欧姆定律和电阻定律。
电阻定律告诉我们，一段金属丝的电阻值 SL R ρ= ① 其中L 是金属丝的长度，S 是它的横截面积，ρ是金属的电阻率(这是一个用来表示物质电阻特性的物理量，电阻率反映了物质对电流阻碍作用的属性)。
米尺(最小刻度为毫米)、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关及连接导线、金属电阻丝。
4．实验步骤①用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径d 的平均值.②将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用最小刻度为毫米的米尺测量接入电路的金属丝长度L(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值L③依照图3—21所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。
④电路经检查无误后，闭合开关S ，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，记入记录表格内，断开开关S ，求出电阻R 的平均值。
⑤将测得的R ，L ，d 的值代入电阻率计算公式SL R ρ= =L Rd 42π中，计算出金属导线的电阻率.⑥拆去实验线路，整理好实验器材。
5．数据记录及处理①测电阻丝长度电阻率ρ=_____(公式)=_____.6．注意事项①金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接人电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量。
实验报告：测定金属的电阻率
实验：测定金属的电阻率
小组成员：
【实验目的】
(1)理解伏安法测电阻的原理及如何减小误差．
(2)测定金属的电阻率．
【实验原理及原理图】
.【实验器材】
. 【实验步骤】
(1)用螺旋测微器在金属丝上的三个d的平均值．
(2)用米尺（最小刻度为毫米）测量L(以保证其测量长度为有效长度)，共测三次，再
求出平均值．
(3)依照图1 所示的实验线路图，用导线把器材连好(图中的Rx表示待测金属丝)，并把
滑动变阻器的滑键置于正确的位置．
(4)电路经检查无误后合上开关S，调节变阻器，记录几组合适的U、I值．
(5)断开开关，拆除导线，整理好器材．
【数据处理】
·将各测量值记入相应有表格：
①电阻丝的长度
②电阻丝的直径与横截面积
利用S= ，计算S= 。
③
·计算电阻率公式：ρ=.
【注意事项】
（1） . （2） . （3） . （4）
. （5） .【误差分析】
(1)
.
(2) .
(3) .
(4)
.
(5) .。
2021届高考物理：实验测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)含答案
B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)
C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)
D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)
F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)
(4)请写出待测金属丝的电阻率ρ的表达式ρ＝________(用测得的物理量符号和已知常数表示)。
4．实验时特别注意：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。
[题组训练]
1．在测定某金属的电阻率实验中：
图1图2图3
(1)某学生进行了如下操作：
①利用螺旋测微器测金属丝直径d，如图1所示，则d＝________mm。
②测量金属丝电阻Rx的电路图如图2所示，闭合开关S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表示数如表1所示。
(1)用毫米刻度尺测量待测金属丝的长度，用螺旋测微器测量其直径，结果分别如图1和图2所示，可得其长度L＝________cm，直径D＝________mm。
图1图2
(2)该同学要用图象法求出待测金属丝的阻值，要求电压从0开始变化。请将图3所示实物电路图中所缺导线补全。
图3图4
(3)图4是根据实验中测得的6组电流I、电压U的值描绘的点，由图可求出电阻值R＝________Ω(保留3位有效数字)。
I(A)
接线端P接a
1.84
0.15
接线端P接b
2.40
0.15
表2
U(V)
I(A)
接线端P接a
2.56
0.22
接线端P接b
3.00
0.20
(2)另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端P分别接a处和b处，测得相关数据如表2所示，该同学利用该数据可算出Rx的真实值为________Ω。
实验 测定金属的电阻率
物理 选 修 3-1
第二章 恒定电流
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(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)，画出电路的原理图。
动·考点探究 随堂演练·当堂达标
第二章
恒定电流
物理 选 修 3-1
第二章 恒定电流
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实验 测定金属的电阻率
物理 选 修 3-1
第二章 恒定电流
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物理 选 修 3-1
第二章 恒定电流
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考点二 数据处理及分析 在“测定金属丝的电阻率”实验中，某同学进行了如下测量：
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量 3 次，求出 其平均值 l。其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线 对齐，图中读数为________cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置 测量 3 次，求出其平均值 d。其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为 ________mm。
(2)金属丝额定电流约为 0.5 A，且干路采取限流接法，故电流表选取 0～0.6 A 即可，电阻丝额定电压约为 U＝IR＝2 V，且可让变阻器有较大幅度的活动范围便 于多采集数据，故电源选择 E1；因为待测电阻阻值较小，所以电路设计采用电流 表外接法。
答案： (1)1.773(1.771～1.775均正确) (2)A1 E1 电路图如图所示
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第4讲实验测定金属的电阻率
1.在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图7－4－8所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R x，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
图7－4－8
(1)从图7－4－8中读出金属丝的直径为________ mm.
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ
B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ
C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω
D．电流表0～3 A，内阻0.01 Ω
E．滑动变阻器，0～10 Ω
F．滑动变阻器，0～100 Ω
①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________________________________________________________________________．
(填序号)
②实验中实物接线如图7－4－9所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．
图7－4－9
错误1________________________________________________________________________
错误2________________________________________________________________________
解析：(1)金属丝的直径为d＝0.5 mm＋17.9×0.01 mm＝0.679 mm.
(2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小，所以电压表选A，电流表选C，滑动变阻器限流式控制电路时，其阻值为待测电阻的2～5倍为好，所以选E.本题难度中等．
答案：(1)0.679(0.677～0.681 mm均可)
(2)①A C E②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误2：采用了电流表内接法
2．一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L的电线，并测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现阻值小于1 Ω.为提高测量的精度，他从
图7－4－10器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(下图中用R x表示)的电阻
图7－4－10
A ．电源E ：电动势为3.0 V ，内阻不计
B ．电压表V 1：量程为0～3.0 V ，内阻约为2 kΩ
C ．电压表V 2：量程为0～15.0 V ，内阻约为6 kΩ
D ．电流表A 1：量程为0～0.6 A ，内阻约为1 Ω
E ．电流表A 2：量程为0～3.0 A ，内阻约为0.1 Ω
F ．滑动变阻器R 1：最大阻值5 Ω，额定电流2.0 A
G ．滑动变阻器R 2：最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A
H ．开关S 一个，导线若干
(1)实验时电压表选________；电流表选________；滑动变阻器选________(填元件符号)． (2)请设计合理的测量电路，把电路图画在作图框中，在图中表明元件符号．
(3)在实物图中用笔画线替代导线连接元件．
(4)某次测量时，电压表示数为U ，电流表示数为I ，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ＝________.
答案：(1)B E F (2)见下图 (3)见下图 (4)πUD 2
4IL
3.在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R x .用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差．按如图7－4－11所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差．利用该电路进行实验的主要操作过程是： 第一步：先将R 2的滑动触头调到最左端，单刀双掷开关S 2向1闭合，闭合开关S 1，调节滑动变阻器R 1和R 2，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电流表的示数U 1、I 1. 第二步：保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关S 2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U 2、I 2.
请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式R x ＝________.
图7－4－11 解析：第一步对应的等效电路如图(甲)所示．则R x ＋R A ＋R 1＝
U 1I 1
(甲) (乙)
第二步对应的等效电路如图(乙)所示．则R A ＋R 1＝U 2I 2，由以上两式求得：R x ＝U 1I 1－U 2I 2
. 答案：U 1I 1－U 2I 2
4．某研究性学习小组设计了如图7－4－12图(1)所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系．图中E 为直流电源，K 为开关，K 1为单刀双掷开关，V 为电压表，A 为多量程电流表，R 为滑动变阻器，R x 为待测稀盐水溶液液柱．
图7－4－12
(1)实验时，闭合K 之前应将R 的滑片P 置于________(填“C ”或“D ”)端；当用电流表外接法测量R x 的阻值时，K 1应置于位置________(填“1”或“2”)．
(2)在一定条件下，用电流表内、外接法得到R x 的电阻率随浓度变化的两条曲线如图(2)所示(不计由于通电导致的化学变化)．实验中R x 的通电面积为20 cm 2，长度为20 cm ，用内接法测得R x 的阻值是3 500 Ω，则其电阻率为________ Ω·m.由图中对应曲线________ (填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为________ %(结果保留两位有效数字)．
解析：对于分压式电路，闭合电键K 前要使测量电路电压最小，所以滑动变阻器滑片P 应该置于D .电键K 1置于1时，电压表直接接在待测电阻两端，属于电流表外接法．由电阻定律R x ＝ρL /S 可得电阻率ρ＝R x S /L ＝35 Ω·m.因为内接法测得的电阻较大，电阻率也较大．由图中曲线1可知电阻率为35 Ω·m 对应的溶液浓度约为0.012.
答案：(1)D 1 (2)35 1 0.011至0.014间的数据皆可。