测量金属的电阻率实验习题有答案

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3.6科学测量:金属丝的电阻率同步练习(word版含答案)

3.6科学测量:金属丝的电阻率同步练习(word版含答案)

3.6科学测量:金属丝的电阻率同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版(2019)必修第三册一、选择题(共15题)1.利用伏安法测未知电阻时,用图甲测得结果为R1,用图乙测得结果为R2,若待测电阻的真实值为R,则()A.R1>R>R2B.R1<R<R2C.R1>R,R2>R D.R1<R,R2<R2.用伏安法测未知电阻R x时,若不知R x的大约数值,为了选择正确的电流表接法以减小误差,可将仪器如图所示接好,只空出一个电压表的一个接头K,然后将K分别与a,b接触一下,观察电压表和电流表示数变化情况,则()A.若电流表示数有显著变化,K应接aB.若电流表示数有显著变化,K应接bC.若电压表示数有显著变化,K应接bD.以上说法均不正确3.杨光同学用螺旋测微器测得该材料的直径如图所示,示数为D=___mm(注意第一根半刻度线已经露出)。

A.0.4200B.1.420C.0.92D.0.9204.现在要测量一段电阻丝的电阻率 ,其阻值x R约为0.5Ω,允许通过的最大电流为0.5A,现有如下器材可供选择:电流表A(量程0~0.6A,内阻约为0.6Ω)电压表V (量程0~3V ,内阻约为3k Ω)标准电阻0R (阻值5Ω)滑动变阻器()0~5Ω2A R 滑,直流电源E (6V ,内阻不计)开关S 、导线若干如图为四位同学分别设计的测量电路的一部分,你认为合理的是( )A .B .C .D .5.用如图所示的电路测量待测电阻R x 的阻值时,下列关于由电表产生误差的说法中,正确的是( )A .电压表的内电阻越小,测量越精确B .电流表的内电阻越大,测量越精确C .电压表的读数大于Rx 两端真实电压,Rx 的测量值大于真实值D .由于电压表的分流作用,使Rx 的测量值小于真实值6.用电压表和电流表测量电阻时,可以选用如图甲或乙所示的两种电路,其中Rx 为待测电阻.电表内阻对测量结果的影响不能忽略,下列说法中正确的是( )A .甲图中,电流表的示数等于通过Rx 的电流B .乙图中,电流表的示数等于通过Rx 的电流C .选用甲图测得Rx 的阻值大于其真实阻值D .选用乙图测得Rx 的阻值等于其真实阻值7.如图所示,某同学在用“伏安法”测量电阻R 的阻值时,让电压表的一端接在a 点,另一端先后接到b点和c点,他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化。

实验十 测量金属丝的电阻率-2025年物理新高考备考习题

实验十 测量金属丝的电阻率-2025年物理新高考备考习题

实验十 测量金属丝的电阻率1.[2017·浙江4月选考] 小明用电学方法测量电线的长度.首先,小明测得电线铜芯的直径为1.00 mm,估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω·m).现有如下实验器材:①量程为0~3 V 、内阻约为3 kΩ的电压表;②量程为0~0.6 A 、内阻约为0.1 Ω的电流表;③阻值为0~20 Ω的滑动变阻器;④内阻可忽略、输出电压为3 V 的电源;⑤阻值为R 0=4.30 Ω的定值电阻,开关和导线若干.小明采用伏安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节滑动变阻器,电流表的示数从0开始增加,当示数为0.50 A 时,电压表示数如图甲所示,读数为 2.50 V .根据小明测量的信息,图乙中P 点应该 接b (选填“接a ”“接b ”“接c ”或“不接”),Q 点应该 接a (选填“接a ”“接b ”“接c ”或“不接”).小明测得的电线长度为 31.4 m .甲乙[解析] 电压表量程为0~3 V,所以读数为2.50 V;本题的实验电路图如图所示:根据R x +R 0=U U,R x =ρU U,S =πU 24,联立解得L =31.4 m .2.在“测定金属的电阻率”实验中.(1)若测出某合金丝长度为L ,直径为d ,电阻为R ,则该合金丝电阻率的表达式为ρ= πU 2U 4U(用上述字母和通用数学符号表示).(2)按如图所示的电路图测量合金丝的电阻R x .实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:A .待测合金丝R x (接入电路部分的阻值约为5 Ω)B .电源(电动势为4 V,内阻不计)C .电流表(0~3 A,内阻约为0.01 Ω)D .电流表(0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω)E .灵敏电流计G(满偏电流I g 为200 μA,内阻r g 为500 Ω)F .滑动变阻器(0~10 Ω,允许通过的最大电流为1 A)G .滑动变阻器(0~100 Ω,允许通过的最大电流为0.3 A)H .电阻箱R 0(0~99 999.9 Ω)为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选 D ,滑动变阻器应选 F .(均填写仪器前的选项字母)(3)某同学按照图示电路图选择恰当的仪器后,正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为R 0=14 500 Ω,改变滑动触头的位置,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G 的示数I G 和电流表A 的示数I A 的关系图线如图所示,由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值R x = 4.5 Ω(保留两位有效数字).[解析] (1)由电阻定律可得R =ρUπ(U 2)2,解得ρ=πU 2U 4U. (2)电动势为4 V,待测电阻约为5 Ω,可估算流过待测电阻的电流不超过0.8 A,考虑到还有其他电阻,故电流表应选量程为0~0.6 A 的D,滑动变阻器采用分压式接法,为了测量准确、调节方便,应选最大阻值较小的F .(3)由题意可得,合金丝接入电路的电阻测量值为R x =U G (U g +U 0)U A,整理得I G =U U(U g +U 0)·I A ,结合图像可得U U(U g +U 0)=150×10-60.5,解得R x =4.5 Ω.3.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.(1)在实验中,用螺旋测微器测得导线的直径如图所示,其读数是0.701 mm .请在图中相应刻度处的方框内填入正确数字.(2)欲用伏安法测定一段金属丝的电阻,其阻值约为12 Ω,要求测量结果尽量准确,并且电压、电流测量范围尽可能大一些.下列器材中,电流表应选用A2(填器材的标号,下同),电压表应选用V2,滑动变阻器应选用R1.并画出你设计的实验电路图.A.电池组E(6 V,内阻很小)B.电流表A1(0~3 A,内阻约0.01 Ω)C.电流表A2(0~0.6 A,内阻约0.1 Ω)D.电压表V1(0~3 V,内阻约3 kΩ)E.电压表V2(0~6 V,内阻约6 kΩ)F.滑动变阻器R1(0~5 Ω,2 A)G.滑动变阻器R2(0~1 kΩ,1 A)H.开关、导线若干I.待侧金属丝R[答案] 如图所示(3)测得的实验数据如下表,请根据电流表读数补全空缺的数据.U/V1.401.601.802.002.20I/A0.280.320.360.400.44(4)利用第(3)问表格中的数据,在对应的坐标系中描点,并且作出图线.[答案] 如图所示(5)根据作出的图线求得待测电阻为5.0Ω(保留两位有效数字).[解析] (2)电源电动势是6 V,电压表选V2,电路最大电流I=UU=0.5 A,则电流表可选A2,电压从零开始,则滑动变阻器应采用分压接法,由于UU A <U VU,则电流表采用外接法,滑动变阻器的阻值范围应与电阻阻值差不多,方便调节,所以滑动变阻器选R1,实验电路图如图所示.(3)电流表分度值为0.02 A,电流表读数为0.28 A,所以表中空缺的数据为0.28.(4)根据表格中的数据,作出对应的图线如图所示.(5)作出的图线为线性关系,图线的斜率表示待测电阻的大小,则待测电阻R x=UU=5.0 Ω.4.电流表A1的量程为0~200 μA、内电阻约为500 Ω,现要测量其内阻,除若干开关、导线之外还有器材如下:电流表A2(与A1规格相同);滑动变阻器R1(0~20 Ω);电阻箱R2(阻值范围为0~9999 Ω);保护电阻R3(阻值约为3 kΩ);电源(电动势E约为1.5 V,内阻r约为2 Ω).(1)如图所示,某同学想用替代法测量电流表内阻,设计了部分测量电路,在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中,使实验可以完成.[答案] 如图所示(2)电路补充完整后,请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤:a.先将滑动变阻器R1的滑片移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到最大(选填“最大”或“最小”).b.闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1,使两电流表的指针在满偏附近,记录电流表A2的示数I.c.断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节R2,使电流表A2的示数再次为I(或仍为I),读出此时电阻箱的阻值R0,则电流表A1内电阻r=R0.[解析] (1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻,因此必须采用分压接法,电路图如图所示.(2)a.实验前R2的阻值应该调节到最大,以保证电表安全;c.替代法最简单的操作是让A2示数不变,则可直接从R2的读数得到电流表的内电阻.5.如图所示是用半偏法测量电压表内阻的电路图.以下是备用仪器:A.待测电压表(0~3 V,内阻为1500 Ω左右)B.电源E(4 V,2 A,内阻很小)C.电阻箱(0~999.9 Ω)D.电阻箱(0~9999.9 Ω)E.滑动变阻器(0~20 Ω,3 A)F.滑动变阻器(0~2000 Ω,2 A)G.开关两个,导线若干(1)为保证测量精度,电阻箱应选D,滑动变阻器应选E(填代号).(2)完善下列实验步骤:a.闭合开关K2并将滑动变阻器的滑片调至最左端,然后闭合开关K1;b.调节滑动变阻器使电压表指针恰好满偏;c.断开开关K2,调节电阻箱的阻值,使电压表的指针恰好指在中间刻度(半偏),此时电阻箱的示数为R.那么,该电压表内阻的测量值为R.测量值和真实值比较数值偏大(选填“偏大”“偏小”或“相等”).[解析] (1)在半偏法测电阻的实验中,电阻箱的阻值应与待测电压表的阻值相近,故电阻箱应选D,而滑动变阻器采用分压式接法,为了测量准确,故滑动变阻器应选最大阻值较小的E. (2)在测量数据时,电压要从较小数值开始变化,因而滑动变阻器开始时应在最左端;由于采用半偏法测量,因而应断开开关K2,调节电阻箱的阻值,使电压表的指针恰好指在中间刻度,即半偏,由串联电路知识可知,电压相等,电流相等,因而电压表的内阻的测量值为R.但开关K2断开,电阻增大,分压增大,而电压表示数为原来的一半,电阻箱分压要略大于一半,故电阻箱的阻值即测量值比电压表的内阻要大.。

高考物理总练习7-4实验(一)测定金属的电阻率

高考物理总练习7-4实验(一)测定金属的电阻率

高考物理总练习7-4试验(一)测定金属的电阻率一、选择题1.“测定金属旳电阻率〞试验中,以下操作中错误旳是( )A.用米尺测量金属丝旳全长三次,算出其平均值B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时采纳电流表内接线路,屡次测量后算出平均值;D.试验中保持金属丝旳温度不变[答案]AC[解析]应量出金属丝接入电路中旳有效长度,而不是全长;金属丝旳电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它分流作用很小,应采纳电流表外接法,故AC 操作错误·二、非选择题2.(2021·南平适应性检测)不同材料旳物质,电阻率随温度旳变更规律是不同旳,一般金属材料旳电阻率随温度旳上升而增大,而半导体材料旳电阻率那么与之相反,随温度旳上升而减小·某课题探讨组须要探讨某种导电材料旳导电规律,他们用该种导电材料制作成电阻较小旳线状元件W做试验,测量元件W旳电压、电流旳变更规律,并作出U-I图象,要求元件W两端电压从零渐渐增大·(1)他们应选用以下图所示四个测量电路中旳________电路进展试验(2)试验测得元件W旳电压与电流旳关系如下图·推断元件W是金属材料还是半导体材料?答:__________________________________________________ ______________________·[答案](1)C (2)半导体材料[解析](1)要求元件W旳电压从零开场渐渐增大,应选滑动变阻器旳分压式连接,元件W电阻较小,电流表采纳外接法,那么C选项正确;(2)由U-I图象可知,电阻随U增大(或温度上升)而减小,所以应为半导体材料·3.(2021·广东卷)某同学测量一个圆柱体旳电阻率,须要测量圆柱体旳尺寸和电阻·(1)分别运用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体旳长度和直径,某次测量旳示数如图(a)和图(b)所示,长度为________cm,直径为________mm·(2)按图(c)连接电路后,试验操作如下:(a)将滑动变阻器R1旳阻值置于最________处(填“大〞或“小〞);将S2拨向接点1,闭合S1,调整R1,使电流表示数为I0;(b)将电阻箱R2旳阻值调至最________(填“大〞或“小〞);S2拨向接点2;保持R1不变,调整R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;(3)由此可知,圆柱体旳电阻为________Ω·[答案](1)5.01 5.316(5.310~5.320) (2)(a)大(b)大(3)1280[解析](1)游标卡尺旳精度为0.1mm,所以L=(50+1×0.1)mm=5.01cm,螺旋测微器旳读数为d·(2)为了爱护电流表,在接通电路之前,要使电路中旳总电阻尽可能大,然后渐渐减小电路中旳电阻·旳小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡旳I-U图象,有以下器材供选用:A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)E.滑动变阻器(10Ω,2A)F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)(1)用如下图旳电路进展测量,电压表应选用________,电流表应选用________,滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)(2)通过试验测得此灯泡旳伏安特性曲线如下图,由图象可求得此灯泡在正常工作时旳电阻为________Ω;(3)假设将此灯泡与电动势6V、内阻不计旳电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω旳电阻·[答案](1)A D E (2)10 (3)11[解析]旳实际电流,由R=U LI可求得电阻;假设将小灯泡与6V电源连接,由U L=E-ER+R1R1,可解得R1·5.为测量肯定值电阻R x(约15~20Ω)旳阻值,试验室供应旳主要器材如下:电池组E(电动势约3V)电流表(量程0~0.6A)电压表(量程0~3V)电阻箱R(阻值范围0~999.9Ω)为使测量尽可能精确,某同学用图甲所示电路进展测量·闭合开关,调整电阻箱R旳值,读出电阻箱旳阻值R及对应电表、旳示数,I、U,所得数据如下表所示:次数1234 5R/ΩI/AU/VIUΩ-11RΩ-1完成以下问题:(1)请用笔画线代替导线,将图乙中实物连成试验电路;(2)将电流表、电压表视为志向电表,那么电流表旳示数I 、电压表旳示数U 、电阻箱旳阻值R 及待测电阻R x 四个物理量之间满意旳关系式是________;(3)依据表中给出旳数据,在图丙给出旳坐标系中作出I U -1R 图象;(4)由作出旳I U -1R 图象,可求得电阻R x 旳测量值为R x =________Ω(保存3位有效数字)·[答案] (1)如图1所示(2)I U =1R +1R x(3)如图2所示 (4)16.1(15.3~18.2)[解析] (1)依据原理图连接实物图,这里要留意电表旳正进负出以及把导线接在电阻箱接线柱上;R x 与R 并联,那么U =R x ·R R x +R I ,整理可得I U =1R +1R x ·(2)依据数据描点连线,留意让尽可能多旳点落在图象上,不能落在图象上旳点分布在图象两侧,个别点偏离太大那么舍弃不用·(3)由表达式I U =1R +1R x 结合图象可知,截距为1R x -1,那么R x ·6.(2021·东北三校二模)有一个额定电压为10V 、额定功率在10~15W 之间旳用电器L (该用电器在电路中可用电阻符号表示),为了测定它旳额定功率,现有下面器材可供选用:A .电动势为3V 、15V 、50V 旳直流电源各一个(内阻均不计)B .三种规格旳滑动变阻器各一个:R 1(规格为0~5Ω 3A)、R 2(规格为0~15Ω 2A)、R 3(规格为0~50 Ω 1 A)C .量程分别为0~0.6A 、0~3A 内阻可忽视旳双量程直流电流表一只D .量程为0~3V 、内阻为2kΩ旳直流电压表一只E .阻值为r 1=2kΩ、r 2=6kΩ、r 3=20kΩ旳定值电阻各一个(试验中只能选用一个)F .开关一个,导线假设干利用上述仪器,为使测量尽可能精确、便利,并使耗电功率最小,请答复: (1)应当选择旳滑动变阻器是______________________________________________________________________________·(2)应当选择旳电流表量程是_____________________________________________________________________________·(3)画出测量电路图·(4)假设电表旳指针如下图,由此可求得该用电器额定功率P =________W(结果保存三位有效数字)·[答案] (1)R 2[解析] 由P =UI 得,用电器L 旳最大电流为1.5A ,又由R L =U 2P 得:用电器L 旳最大电阻为10Ω,为了测量便利和平安,滑动变阻器选用R 2,电流表选用0~3A ,由于选用旳滑动变阻器最大阻值为15Ω,而电路又无特别要求,那么电路选用限流供电,而电压表旳量程较小,须要改装电压表,r 2与电压表串联测电压,由串并联电路特点,3V U 0=2kΩ2kΩ+6kΩ,U 0=12V ,由于电流表旳内阻可以忽视,电流表内接·电路图如下图·电压表旳读数为2.5V ,经计算可知用电器L 两端旳电压U L =10V ,电流表旳读数为1.2A ,那么P =U L I ·7.(2021·江苏三校联考)实际电流表有内阻,可等效为志向电流表与电阻旳串联·测量实际电流表G 1旳内阻r 1旳电路如下图.供选择旳仪器如下:①待测电流表G 1(0~5mA ,内阻约300Ω); ②电流表G 2(0~10mA ,内阻约100Ω); ③定值电阻R 1(300Ω); ④定值电阻R 2(10Ω); ⑤滑动变阻器R 3(0~1000Ω); ⑥滑动变阻器R 4(0~20Ω); ⑦干电池(1.5V); ⑧电键S 及导线假设干·(1)定值电阻应选________,滑动变阻器应选________·(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图· (3)补全试验步骤;①按电路图连接电路,将滑动触头移至最________端(选填“左〞或“右〞); ②闭合电键S ,移动滑动触头至某一位置,记录G 1、G 2旳读数I 1、I 2; ③屡次移动滑动触头,记录相应旳G 1、G 2读数I 1、I 2; ④以I 2为纵坐标、I 1为横坐标,作出相应图象,如下图·(4)依据I 2-I 1图象旳斜率k 及定值电阻,写出待测电流表内阻旳表达式____________________________·[答案] (1)③ ⑥ (2)如图(3)①左 (4)r 1=(k -1)R 1[解析] 依据试验原理,待测电阻r 1=I 2-I 1I 1R ,因为两电流表旳量程之差与待测电流表旳量程相当,所以与G 1并联旳定值电阻旳阻值与r 1差不多,约为300Ω,可以使G 1示数有较大范围变更减小误差,故定值电阻选R 1;滑动变阻器用旳是分压式接法,应选用阻值较小旳变阻器,选R 4·由r 1=I 2-I 1I 1R 1=(I 2I 1-1)R 1,解得r 1=(k -1)R 1·8.(2021·广东深圳一模)“描绘小灯泡旳伏安特性曲线〞试验中,供应旳试验器材有: A .小灯泡(额定电压为3.8V ,额定电流约为0.3A) B .电流表A(0~0.6A ,内阻约为0.5Ω) C .电压表V(0~6V ,内阻约为5kΩ) D .滑动变阻器R 1(0~10Ω,2A) E .滑动变阻器R 2(0~100Ω,0.2A) F .电源(6V ,内阻不计) G .开关及导线假设干(1)试验中滑动变阻器选________(选填“R 1〞或“R 2〞)·(2)该同学设计了试验测量电路,通过变更滑动变阻器滑片旳位置,使电流表旳读数从零开场变更,记录多组电压表旳读数U 和电流表旳读数I ·请在图甲中用笔画线代替导线将试验电路连接完整·(3)该同学依据试验数据作出了如图乙旳U -I 图象,依据图象可知小灯泡旳电阻随着电流旳增大而________(选项“增大〞“减小〞或“不变〞)·[答案] (1)R 1 (2)如下图 (3)增大[解析] (1)试验采纳滑动变阻器旳分压式调控, 滑动变阻器应选R 1·(2)电流值和电压值从0开场可调,待测电阻旳最大阻值R x =,0.3)Ω≈13Ω,且R x <R A R V ,电流表采纳外接法·(3)由U -I 图象, 小灯泡旳电阻R x =UI 随着电流旳增大而增大·。

高二物理期末实验专题复习02:测量金属丝的电阻率(答案含解析)人教版

高二物理期末实验专题复习02:测量金属丝的电阻率(答案含解析)人教版

高二物理期末复习实验专题02测量金属丝的电阻率学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、实验题1.(1)在测定金属电阻率的实验中,用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:A.电池组(3V)B.电流表(0~3A,内阻约0.0125Ω)C.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)D.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)E.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)F.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)G.滑动变阻器(0~2000Ω,额定电流0.3A)H.电键、导线.Ⅰ.待测电阻是一根均匀材料制成的金属丝(横截面为圆形),用螺旋测微器测量其直径,结果如图所示.由图可知其直径d= mm.Ⅰ.根据实验的实际需要,电流表应选,电压表应选,滑动变阻器应选(填选项号:如A、B、C等)Ⅰ.实验电路应采用电流表接法.(填“内”或“外”)(2)某同学在探究规格为“6V,3W”的小电珠伏安特性曲线实验中:该同学采用图甲所示的电路进行测量.图中R为滑动变阻器(阻值范围0~10Ω,额定电流1.0A),L为待测小电珠,V为电压表(量程6V,内阻约20kΩ),A为电流表(量程0.6A,内阻约1Ω),E为电源(电动势8V,内阻不计),S为开关.Ⅰ.在实验过程中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于最端;(填“左”或“右”)Ⅰ.在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关S后,无论如何调节滑片P,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是点至点的导线没有连接好;(图甲中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图甲中的数字,如“2点至3点”的导线)Ⅰ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而.(填“不变”、“增大”或“减小”)2.在测定金属电阻率的实验中,如图甲所示,用螺旋测微器测金属丝的直径的测量值d=______mm.如图乙所示,是多用电表的“×10”欧姆挡经过正确步骤测量金属丝电阻时多用电表指针的位置,则金属丝阻值的测量值R=______Ω,若测出金属丝长度的测量值为L,则该金属丝电阻率的表达式ρ=_______(请用上述测量值d、L、R表示).3.为了准确地测量阻值约为1200Ω的电阻R x的阻值,该同学用伏安法进行测量,实验室提供下列器材:电压表V(量程为3 V,内阻R V=20 kΩ);电流表A1(量程为100 mA,内阻约为5 Ω);电流表A2(量程为10 mA,内阻约为10 Ω);滑动变阻器R1(最大阻值为2 kΩ,额定电流为0.1 A);滑动变阻器R2(最大阻值为20 Ω,额定电流为1 A);直流电源E(电动势为6 V,内阻约为0.5 Ω);定值电阻R3=2 kΩ;定值电阻R4=20 kΩ;开关及若干导线。

2025版高考物理一轮复习课后限时作业32实验:测定金属丝的电阻率含解析新人教版

2025版高考物理一轮复习课后限时作业32实验:测定金属丝的电阻率含解析新人教版

课后限时作业32 试验:测定金属丝的电阻率时间:45分钟1.(多选)在“测定金属的电阻率”的试验中,以下操作错误的是( AC )A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时采纳电流表内接法,多次测量后算出平均值D.试验中应保持金属丝的温度不变解析:试验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它的分流作用很小,应采纳电流表外接法,故A、C操作错误.2.某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示,测量金属板厚度时的示数如图乙所示.图甲所示读数为0.010(0.009或0.011也对) mm,图乙所示读数为6.870(6.869或6.871也对) mm,所测金属板的厚度为6.860(6.858~6.862) mm.解析:依据螺旋测微器读数的基本原理,0.5毫米以上的值在主尺上读出,而在螺旋尺上要估读到千分之一毫米,则图甲读数为0.010 mm,图乙读数为6.870 mm,故金属板的厚度d=6.870 mm-0.010 mm=6.860 mm.3.(2024·南昌模拟)某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率,可供运用的器材有:被测金属导线ab(电阻约10 Ω,允许流过的最大电流0.8 A),稳恒电源E(电源输出电压恒为E=12 V),电压表V(量程为3 V,内阻约为5 kΩ),爱护电阻:R1=10 Ω,R2=30 Ω,R3=200 Ω,刻度尺、螺旋测微器,开关S,导线若干等.试验时的主要步骤如下:①用刻度尺量出导线ab的长度l,用螺旋测微器测出导线的直径d.②按如图甲所示电路将试验所需器材用导线连接好.③闭合开关S,移动接线触片P,测出aP长度x,读出电压表的示数U.④描点作出U ­x 曲线求出金属导线的电阻率ρ.完成下列填空:(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d ,其示数如图乙所示,该金属导线的直径d =0.870 mm. (2)假如试验时既要保证平安,又要测量误差较小,爱护电阻R 应选R 2. (3)依据多次试验测出的aP 长度x 和对应每次试验读出的电压表的示数U 给出的U ­x 图线如图丙所示,其中图线的斜率为k ,则金属导线的电阻率ρ=kR 2πd 24E -kl. (用试验器材中给出的物理量字母和试验步骤中测出的物理量字母表示)解析:(1)依据螺旋测微器读数规则,该金属导线的直径d =0.5 mm +37.0×0.01 mm=0.870 mm.(2)依据题述电源输出电压恒为E =12 V ,电压表V 量程为3 V ,爱护电阻R 应当分压9 V .由于被测金属导线ab ,电阻约10 Ω,所以爱护电阻R 应选R 2=30 Ω.(3)被测金属导线横截面积S =πd 24,aP 段电阻R x =ρx S =4ρx πd 2.电压表的示数U =IR x .电流I =E R 2+R ,R l =R xx ,联立得到:U =4ρE πd 2R 2+4ρl x .U ­x 图线的斜率k =4ρE πd 2R 2+4ρl ,解得:ρ=kR 2πd 24E -kl. 4.小明同学通过试验探究某一金属电阻的阻值R 随温度t 的改变关系.已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω,R 随t 的上升而增大.试验电路如图所示,控温箱用以调整金属电阻的温度.试验时闭合S ,先将开关K 与1端闭合,调整金属电阻的温度,分别登记温度t 1,t 2,…和电流表的相应示数I 1,I 2,….然后将开关K 与2端闭合,调整电阻箱使电流表的示数再次为I 1,I 2,…,分别登记电阻箱相应的示数R 1,R 2,….(1)有以下两种电流表,试验电路中应选用A.A.量程0~100 mA,内阻约2 ΩB.量程0~0.6 A,内阻可忽视(2)试验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调整至10.0 Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”,正确的操作依次是①②③或①③②.①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)试验记录的t和R的数据见下表温度t(℃)20.040.060.080.0100.0阻值R(Ω)9.610.411.112.112.8 请依据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R­t图线.答案:如图由图线求得R随t的改变关系为R=0.04t+8.8(0.04t+8.6~0.04t+9.0) Ω.解析:(1)电路中最大的电流为I=ER+r≈0.15 A,选用B表指针偏转太小,所以选用A 表.(2)电阻箱的调整要从大到小,确保电路平安.(3)描点连线画出图线,从图线得到R=0.04t+8.8(0.04t+8.6~0.04t+9.0).5.在某些汽车的后挡风玻璃中会嵌入一组电阻丝,可通电加热以化解霜冻.下图甲是用伏安法测量其中一根电阻丝R x阻值的实物连线图,仪表规格如下表.量程内阻电流表A 0.6 A 0.20 Ω电压表V 3 V 约10 kΩ(1)将单刀双掷开关S2置于位置b,闭合开关S1,电压表和电流表指针如图乙所示,则可读得电压表的示数U=1.60 V,电流表的示数I=0.500 A;计算得出电阻丝的阻值R x=3.0(保留两位有效数字)Ω.(2)若将单刀双掷开关置于位置a,则通过电阻丝的电流小于(选填“大于”或者“小于”)此时电流表的示数.(3)现有6根与R x同型号的电阻丝和一个内阻为2.0 Ω的电源,为了达到最快的化霜效果,请选用几根电阻丝,并用笔画线代替导线,在图丙中进行设计连接.答案:如图所示解析:(1)电流表量程为0.6 A,故读数为0.50 A;电压表的量程为3 V,故读数为1.60V ;当开关接b 时,电流表内接,电阻R x =1.60 V 0.5 A-R A =3.2 Ω-0.2 Ω=3.0 Ω. (2)当开关接a 时,电流表外接,由于电压表分流,所以此时电流表读数为电压表中电流与电阻中电流之和,故通过电阻的电流小于电流表的读数.(3)当外电路电阻和内电路电阻相等时,电源输出功率最大,化霜最快,即外电路电阻需为2.0 Ω,设计连接如图所示.6.某同学设计了如图所示的电路来测量一个量程为3 V 的电压表的内阻(几千欧),试验室供应直流电源的电动势为6 V ,内阻忽视不计.(1)请完成下图的实物连接.答案:如图所示(2)在该试验中,认为当变阻器的滑片P 不动时,无论电阻箱的阻值如何增减,a 、P 两点间的电压保持不变.下列滑动变阻器中最恰当的是B. A .变阻器(0~2 000 Ω,0.1 A)B .变阻器(0~20 Ω,1 A)C .变阻器(0~5 Ω,1 A)(3)连接好线路后,先将变阻器滑片P 调到最左端,并将电阻箱阻值调到0(选填“0”或“最大”),然后闭合开关S ,调整P ,使电压表满偏,此后滑片P 保持不动.(4)调整电阻箱的阻值,记录电压表的读数;最终将电压表读数的倒数1U与电阻箱读数R 描点,并画出如图所示的图线,由图象得,待测电压表的内阻值为3.0×103Ω.(保留两位有效数字)解析:(1)电路连线如图所示.(2)因为电压表阻值较大,故当滑动变阻器阻值越小时,电压表与滑动变阻器中a 、P 两点间的电阻并联后越接近a 、P 两点间空载时的电阻,可使得无论电阻箱的阻值如何增减,a 、P 两点间的电压保持不变,但选择变阻器C 时,通过变阻器的电流会超过其允许通过的最大电流,故滑动变阻器选择 B.(3)连接好线路后,先将变阻器滑片P 调到最左端,并将电阻箱阻值调到0,然后闭合开关S ,调整P ,使电压表满偏,此后滑片P 保持不动.(4)由于电压表满偏电压为3 V ,则当滑片P 保持不动时,电压表及电阻箱两端的电压之和为3 V ,即U +U R V R =3 V ,整理可得1U =13+13R V R ,13R V =0.333×103,则R V ≈3.0×103 Ω.7.为了测量待测电阻R x 的阻值(约为200 Ω),备有以下器材:A .电源E (电动势约为1.5 V ,内阻可忽视不计);B .电流表A 1(量程为0~10 mA ,内阻r 1=20 Ω);C .电流表A 2(量程为0~30 mA ,内阻r 2≈6 Ω);D .定值电阻R 0(阻值R 0=80 Ω);E .滑动变阻器R 1(最大阻值为20 Ω);F .滑动变阻器R 2(最大阻值为2 000 Ω);G .单刀单掷开关S ,导线若干.(1)滑动变阻器应选择E(或R 1).(2)为了尽量精确地测量电阻R x ,在图甲、乙两图中,应选择图乙.(3)合理选择电路后,某次测量中电流表A 1的示数为I 1,电流表A 2的示数为I 2,则R x 的表达式为R x =I 1R 0+r 1I 2-I 1. (4)某次测量时,其中一个电流表指针位置如图所示,其读数为20.0 mA.解析:(1)滑动变阻器要用分压接法,故应当选择阻值较小的E(或R 1).(2)R 0和A 1串联代替电压表,其电阻为80 Ω+20 Ω=100 Ω,为尽量精确地测量电阻R x ,在甲、乙两图中,应选择图乙.(3)由欧姆定律可知(I 2-I 1)R x =I 1(R 0+r 1),即R x =I 1R 0+r 1I 2-I 1. (4)电流表读数为20.0 mA.。

测量金属丝的电阻率(含答案)

测量金属丝的电阻率(含答案)

测量⾦属丝的电阻率(含答案)测量⾦属丝的电阻率⼀、实验题1.在“测定⾦属的电阻率”的实验中,测定阻值约为3?6Ω的⾦属丝的电阻率,实验中所⽤的电压表规格:量程0?3V、内阻3kΩ;电流表规格:量程0?0.6A、内阻0.1Ω;还有其他⼀些器材:(1)⽤螺旋测微器测得⾦属丝的直径,如图2所⽰,可知⾦属丝的直径d=______mm(2)需要通过实验直接测量的物理量有:____________________________________________(写出名称和符号).电阻率的测量计算公式为ρ=______ 电流表、电压表的⽰数如图1所⽰.可计算出⾦属丝的电阻为______Ω.2.在“测定⾦属的电阻率”的实验中,⾦属丝的阻值约为5Ω,某同学先⽤刻度尺测量⾦属丝的长度l=50.00cm,⽤螺旋测微器测量⾦属丝直径时刻度位置如图1所⽰,再⽤伏安法测出⾦属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该⾦属材料的电阻率。

①该电阻丝直径的测量值d=______mm;②实验中能提供的器材有:A.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)B.电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)C.电流表A1(量程0~3A,内阻约0.01Ω)D.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)E.滑动变阻器R1(0~20Ω)F.滑动变阻器R2(0~500Ω)G.电源E(电动势为3.0V)及开关和导线若⼲该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进⾏测量,则电压表应选择______,电流表应选择______,滑动变阻器应选择______,(选填各器材前的字母)。

要求在流过⾦属丝的电流相同情况下,电源消耗功率最⼩,并能较准确地测出电阻丝的阻值,实验电路应选⽤图2的______。

③该同学建⽴U?I坐标系,如图3所⽰,图中已标出了与测量数据对应的五个坐标点,还有⼀次测量的电压表和电流表⽰数如图4所⽰,请根据测量数据将坐标点补全,并描绘出U?I图线。

实验11 测量金属丝的电阻率(有解析)

实验11  测量金属丝的电阻率(有解析)
(1)根据螺旋测微器的读数规律,该读数为
(2)根据欧姆表的读数规律,该读数为
(3)根据电阻定律有
变形可得
代入数据解得
4.(2024高考江西卷)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下.为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。
2高考物理必做实验高考真题汇编
实验11测量金属丝的电阻率
1.(2024高考江苏卷)有一块个长方体霍尔元件,长、宽、高分别为a、b、c,如图甲所示。为了测量该霍尔元件的电阻率,进行了如下操作。
(1)用多电电表测量电阻,沿ab方向测得的电阻为10Ω,沿bc方向的电阻如图乙所示,由图读出沿bc方向的电阻为________
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=______Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率______(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
(5)测量小电阻时,用微安表(量程0~100μA,内阻约为4Ω),测得电阻率为1.15Ω∙m,测量大电阻时,用电流表(量程0~100mA,内阻约为1Ω),测得电阻率为1.32Ω∙m,小明说,沿ab方向的电阻小,所测量的误差小,请判断是否正确?简述理由________
【参考答案】(1)300Ω(2)A(3)B(4)最右端(5)不正确。
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;

实验:测定金属丝电阻率学案及答案

实验:测定金属丝电阻率学案及答案

《测定金属的电阻率》实验报告实验目的:学会用伏安法测量电阻的阻值, 掌握利用电阻定律测定金属的电阻率。

实验原理:部分电路欧姆定律: ;电阻定律:实验器材:金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(0—3V)、电流表(0—0.6A)、电源(3V)、滑动变阻器(0—20Ω)、开关一个、导线若干【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料, 如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用, 直径0.4毫米左右, 电阻5~10欧之间为宜实验步骤(1)用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径记录在表格中, 取平均值D求出其横截面积S=πD2/4.(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直, 用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L, 测三次记录在表格中, 求出平均值。

(3)根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1, 然后依电路图按顺序给实物连线。

注意: 避免接线交叉和正负极性接错, 开关处于断开状态, 滑动变阻器的阻值调到最大(4)检查线路无误后闭合电键, 调节滑动变阻器读出几组I、U值, 分别计算电阻R再求平均值, 设计表格把多次测量的U、I记下来。

注意:(1)测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下, 本实验由于安培表量程0~0.60A, 每次通电时间应尽量短(以能读取电表数据为准), 读数完毕立即断开电键S, 防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。

(2)计算时, 务必算出每次的电阻值再求平均值, 不能先分别求电压U和电流I的平均值, 再由欧姆定律得平均值, 否则会带来较大计算误差。

测量次数导线长l/m导线直径d/m导线的横截面积S= (公式)= m2测量次数 1 2 3 电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R/Ω所测金属的电阻率ρ= (公式)= Ωm【误差分析】1. 测量金属丝直径、长度时出现的偶然误差;2. 采用外接法则由于伏特表的分流影响, 造成电阻测量值偏大, 若误用内接法则安培表分压影响更大;3.通电电流太大, 时间太长, 致使电阻丝发热, 电阻率随之变化。

高考物理考点《实验:测定金属的电阻率》真题练习含答案

高考物理考点《实验:测定金属的电阻率》真题练习含答案

高考物理考点《实验:测定金属的电阻率》真题练习含答案1.在“测定金属丝的电阻率”实验中,某同学进行了如下操作:(1)先用螺旋测微器测量金属丝的直径d,如图甲所示,在测量时,将金属丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,然后旋动________(选填“D”或“D′”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时可防止螺旋测微器损坏.选择金属丝的不同位置进行多次测量,取平均值作为金属丝的直径.某一次用螺旋测微器测得的直径如图乙所示,则d=________ mm.用刻度尺测量金属丝的长度L.(2)再用多用电表粗测金属丝的电阻,把多用电表欧姆挡调到“×10”挡,测量时发现指针偏转角度太大,几乎指在0 Ω刻度线附近,这时他应该:a.将选择开关换成欧姆挡的________(选填“×100”或“×1”)挡位;b.将红、黑表笔________,调节欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端零刻度处.最后测得该金属丝的电阻如图丙所示,则该金属丝的电阻为________ Ω.(3)为准确测出金属丝的电阻,该同学又设计了如图丁所示的电路,请在图戊中将实物电路补充完整(两电表可视为理想电表).(4)若某次测量中,电压表和电流表的读数分别为U 和I ,请写出电阻率的表达式ρ=________.(用d 、L 、U 、I 表示)答案:(1)D′ 0.780 (2)×1 短接 6.0(3)图见解析 (4)πUd 24IL解析:(1)听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时可防止螺旋测微器损坏微调,这是在进行微调,因此调节的微调旋钮D ′;根据螺旋测微器的读数规律,该读数为d =0.5 mm +0.01×28 mm =0.780 mm .(2)测量时发现指针偏转角度太大,表明通过的电流过大,待测电阻较小,为了减小读数的偶然误差,改用“×1”挡;换挡后,欧姆表需要重新进行欧姆调零,即将红、黑表笔短接欧姆调零,调节欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端零刻度处;欧姆表的读数为6.0×1 Ω=6.0 Ω.(3)根据电路图,连接实物图如图所示(4)根据R =U I ,R =ρL π(d 2)2 ,解得ρ=πUd 24IL . 2.[2023·辽宁卷]导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆.现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a )所示的电路图,实验步骤如下:a .测得样品截面的边长a =0.20 cm ;b .将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动;c .将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L ;d .闭合开关S ,调节电阻箱R 的阻值,使电流表示数I =0.40 A ,读出相应的电压表示数U ,断开开关S ;e .改变丙的位置,重复步骤c 、d ,测量多组L 和U ,作出U­L 图像如图(b )所示,得到直线的斜率k.回答下列问题:(1)L 是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离;(2)写出电阻率的表达式ρ=________(用k 、a 、I 表示);(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ=________ Ω·m (保留两位有效数字).答案: (1)乙 (2)ka 2I(3)6.5×10-5 解析:(1)由于电压表测量的是乙、丙之间的电压,则L 是丙到乙的距离.(2)根据电阻定律有R =ρL a 2 再根据欧姆定律有R =U I联立有U =ρI a 2 L 则ρ=ka 2I(3)根据图像可知k =6.5 V /m则根据(2)代入数据有ρ=6.5×10-5 Ω·m。

1测定金属的电阻率(高考物理电学实验)含答案与解析

1测定金属的电阻率(高考物理电学实验)含答案与解析

1测定金属的电阻率(高考物理电学实验)组卷老师:莫老师一.实验题(共50小题)1.某课外兴趣小组欲测定一新型台金材料的电阻率,他们选择由该材料制成的电阻丝,进行了下列操作。

(1)用多用电表粗测该电阻丝的电阻:①旋转选择开关,使其对准欧姆挡的“×lk”挡;②将两表笔短接,调节表盘上的旋钮(填图甲中字母“S”或“T”).使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,而后断开两表笔;③将两表笔分别接到被测电阻丝的两端,发现多用表的指针位置如图甲中b指针所示,随后断开两表笔;④旋转选择开关,使其对准欧姆挡的“×100”挡,重新欧姆调零后,再将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端进行测量,结果多用电表的指针位置如图甲中a 指针所示,则被测电阻丝的阻值为Ω;⑤旋转选择开关,使其对准“OFF”挡,并拔出两表笔。

(2)若该兴趣小组想用伏安法较准确地测定该电阻丝的阻值,实验室可供选用的器材有:A.电压表V1(量程为3V,内阻约为3kΩ)B.电压表V2(量程为15V,内阻约为15kΩ)C.电流表A1(量程为3mA,内阻约为20Ω)D.电流表A2(量程为10mA,内阻约为7Ω)E.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)F.电源E(电动势为4.5V,内阻约为0.5Ω)G.开关S,导线若干①要使电流表和电压表的示数都能达到满偏的三分之一以上,在所提供的电流表中就选用,电压表就选用;(填器材前的字母)②在虚线方框乙中画出测定该电阻丝的实验电路图,并对选用的器材进行标注。

(3)若测得电阻丝的长度为L、直径为d和阻值为R,则该新型材料的电阻率ρ=。

2.为了测定金属丝的电阻率,某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上。

其两端可作为接线柱,一小金属夹夹在金属丝上,且可在金属丝上滑动。

请完成以下内容。

(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径,示数如下图所示,则其直径d= mm。

(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为3Ω;(3)准备的实验器材如下:A.电压表V(量程;0﹣3V,内阻约20kΩ)B.定值电阻10ΩC.定值电阻100ΩD.蓄电池(电动势约12V,内阻不计)E.电键S一只F.导线若干实验小组利用上述器材设计并完成实验。

实验9 测量金属丝的电阻率

实验9 测量金属丝的电阻率

实验测量金属丝的电阻率1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

2.学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。

3.会用伏安法测电阻,进一步测量金属丝的电阻率。

如图所示,取一段金属电阻丝连接到实验电路中,只要测出电阻丝的电阻R 、长度l 和直径d ⎝ ⎛⎭⎪⎫S =πd 24,就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率,即ρ=SR l =πd 2R4l 。

毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0~50 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。

1.测金属丝直径d :在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径,求出其平均值d 。

2.按照电路图连好电路。

3.测量金属丝有效长度l :将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直,用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度),反复测量三次,求出平均值l 。

4.求金属丝的电阻R :把滑动变阻器调到接入电路中的阻值最大的位置,检查无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压电流值并记录在表格中,断开开关S,求出金属丝电阻R的平均值。

5.整理仪器。

6.将测得的R、l、d值,代入公式ρ=πd2R4l中,计算出金属丝的电阻率。

1.求R的两种方法(1)用R=UI算出各次的数值,再取平均值。

(2)用U-I图线的斜率求出。

2.计算电阻率:将记录的数据R、l、d的值,代入公式ρ=πd2R4l,计算材料的电阻率。

1.金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。

2.电路中因为电流表外接,所以R测<R真,由R=ρlS,知ρ测<ρ真。

3.通电电流过大,时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化带来误差。

1.为了方便,测量直径应在导线连入电路前进行;为了准确测量金属丝的长度,测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。

2.本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法。

实验十一 测量金属丝的电阻率-2025届高中物理

实验十一 测量金属丝的电阻率-2025届高中物理

第十章恒定电流实验十一测量金属丝的电阻率教材实验要点核心考点五年考情命题分析预测①测长度:用毫米刻度尺,要估读.②测直径:用螺旋测微器,要估读.③测量R x :R x =UI (伏安法).④计算ρ:ρ=SR x L .测电阻率2023:北京T15(2),辽宁T12,浙江1月T16-Ⅱ,全国乙T23;2021:福建T11,北京T16;2019:天津T9(3),江苏T11①考读数:U 、I 、L 及d 的测量.②考电路:电路设计或选择,实物图连线或改错,器材选择.③考运算:根据U -I 图像求R x ,求ρ.④考分析:对实验结果分析.测电阻2023:海南T15;2022:全国甲T22,山东T14;2021:湖北T13,海南T14;2019:海南T11创新实验2023:广东T12,江苏T12,全国甲T22;2022:广东T12,浙江1月T181.实验目的(1)熟悉“测量金属丝的电阻率”的基本原理及注意事项.(2)掌握测电阻的电路图及误差分析.2.实验原理由R =ρ得ρ=B=π24,因此只要测出金属丝的[1]长度l 和[2]直径d ,并用伏安法测出金属丝的电阻R x ,即可求出金属丝的电阻率ρ.用伏安法测金属丝的电阻的实验电路如图甲、乙所示.金属丝的电阻较小,一般采用电流表外接法.图甲图乙3.实验器材待测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干.4.实验步骤(1)直径的测量:用螺旋测微器在待测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积S=π24.(2)电路的连接:按实验原理电路图甲或乙连接好电路.(3)长度的测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量[3]三次,求出其平均值l.(4)U、I的测量:把滑动变阻器的滑片调节到实验原理部分图甲电路图中a端对应的位置或图乙电路图中b端对应的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S.(5)整理:拆除实验电路,整理好实验器材.5.数据处理(1)在求R x的平均值时可用两种方法①平均值法:用R x=分别算出各次的阻值,再取平均值.②图像法:用U-I图线的斜率求出阻值,如图所示.(2)计算电阻率将记录的数据R x、l、d的值代入电阻率计算式ρ=R x=[4]π24.6.误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的,直径的测量是产生误差的主要来源之一.(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差.(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差.命题点1教材基础实验1.[读数+数据处理+误差分析]在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某次的测量结果如图甲所示,其读数应为0.397(0.396~0.399均可)mm(该值接近多次测量的平均值).图甲(2)用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为:电池组(电压为3V)、电流表(内阻约为0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(阻值为0~20Ω,额定电流为2A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路后,进行实验测量,并记录数据如下:次数1234567 U/V0.100.300.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知,他们测量R x采用的是下图中的乙图(选填“乙”或“丙”).所测金属丝的电阻R x为 4.46Ω,测量值小于(选填“大于”或“小于”)真实值.(3)本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法正确的是CD(有多个正确选项,填选项前的字母).A.用螺旋测微器测量金属丝的直径时,由于读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以减小由测量仪表引起的系统误差D.用U-I图像处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差解析(1)由题图甲可知,螺旋测微器的读数为0+39.7×0.01mm=0.397mm.(2)由表中实验数据可知,所测得的最小电压很小,接近于0,故滑动变阻器选用的是分压式接法,因此实验采用的是题图乙所示电路.作出金属丝的U-I图像,如图所示,由图像可知R=ΔΔ=4.46Ω.由于采用电流表外接法,故测量值小于真实值.(3)由读数引起的误差是偶然误差,由电压表与电流表的内阻引起的误差是系统误差,A 、B 错误.若将电流表和电压表的内阻计算在内,则消除了电表内阻对实验结果的影响,即减小了由测量仪表引起的系统误差,C 正确.用U -I 图像处理数据,体现了多次测量求平均值的思想,而且剔除了个别偶然误差比较大的点,如图中的第6个点,故可以减小偶然误差,D 正确.2.[实验原理/2023全国乙]一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率.现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E 、电压表(内阻非常大)、定值电阻R 0(阻值10.0Ω)、滑动变阻器R 、待测金属丝、单刀双掷开关K 、开关S 、导线若干.图(a )是学生设计的实验电路原理图.完成下列填空:(1)实验时,先将滑动变阻器R 接入电路的电阻调至最大,闭合S.(2)将K 与1端相连,适当减小滑动变阻器R 接入电路的电阻,此时电压表读数记为U 1,然后将K 与2端相连,此时电压表读数记为U 2.由此得到流过待测金属丝的电流I =2-10,金属丝的电阻r =102-1.(结果均用R 0、U 1、U 2表示)(3)继续微调R ,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:U 1(mV )0.570.710.85 1.14 1.43U 2(mV )0.971.211.451.942.43(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r =14.2Ω.(5)用米尺测得金属丝长度L =50.00cm.用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b )所示,该读数为d =0.150mm.多次测量后,得到直径的平均值恰与d 相等.(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ= 5.0×10-7Ω·m.(保留2位有效数字)解析(2)由于电压表内阻非常大,故K接2时电压表两端电压与K接1时金属丝和R0两端电压相等,即U2=U1+IR0,故流过金属丝的电流I=2-10,由电阻的定义式可知金属丝的电阻r=1=102-1.(5)由题图(b)可知螺旋测微器的固定刻度读数为0mm,可动刻度读数为15.0×0.01mm=0.150mm,故该读数为d=0.150mm.(6)金属丝的横截面积S=14πd2,由电阻定律有r=ρ,将相关数据代入解得ρ=5.0×10-7Ω·m.命题点2创新设计实验3.[实验目的创新/2023浙江1月]在“测量金属丝的电阻率”实验中:(1)测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示,图中的导线a端应与0.6(选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接,b端应与0.6(选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接.开关闭合前,图1中滑动变阻器滑片应置于左(选填“左”或“右”)端.图1(2)合上开关,调节滑动变阻器,得到多组U和I数据.甲同学由每组U、I数据计算电阻,然后求电阻平均值;乙同学通过U-I图像求电阻.则两种求电阻的方法更合理的是乙(选填“甲”或“乙”).(3)两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流I g=300μA的表头G改装成电流表.如图2所示,表头G两端并联长为L的镍铬丝,调节滑动变阻器使表头G满偏,毫安表示数为I.改变L,重复上述步骤,获得多组I、L数据,作出I-1图像如图3所示.图2图3则I-1图像斜率k= 2.3(2.2~2.4均可)mA·m.若要把该表头G改装成量程为9mA的电流表,需要把长为0.26(0.24~0.28均可)m的镍铬丝并联在表头G两端.(结果均保留2位有效数字)解析(1)通常情况下金属丝的电阻值约为几欧姆,又电源为两节干电池,为了减小实验误差,尽可能多地获得数据,电流表应选用0.6A量程,即a端与“0.6”接线柱连接,所以b端也应与“0.6”接线柱连接;由图1可知,滑动变阻器采用了分压接法,为了保护实验器材,开关闭合前,滑动变阻器滑片应置于左端.(2)利用图像法处理数据,描点连线时可将误差比较大的数据点舍掉,因此乙同学的方法更合理.(3)由图3可知,I-1图像的斜率为k=7.8-6.03.27-2.5mA·m=2.3mA·m;结合图3将(3.27 m-1,7.8mA)代入I=k·1+b,解得b=0.28mA,则图像所对应的表达式为I=2.3×1+0.28(mA),当I=9mA时,解得L=0.26m.4.[实验器材创新/2024广东名校联考]工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率,其中一个关键部件如图甲所示,它是把两金属片放到液体中形成一个液体电阻,两金属片中间的液体即电阻的有效部分.某研究小组想测定某导电溶液的电阻率,在实验室找到了一个透明塑料长方体容器,容器内部左右两侧插入两片面积均为S=10cm2、不计电阻的正方形铂片作为两个电极(正对放置),现将容器充满待测的导电溶液.实验所用器材如下:电压表(量程为15V,内阻约为30kΩ);电流表(量程为300μA,内阻约为50Ω);滑动变阻器(最大阻值为10Ω,允许通过的最大电流为0.1A);电池组(电动势E=12V,内阻r=6Ω);单刀单掷开关一个;导线若干.(1)该小组先用多用电表粗测溶液电阻,他们先选择欧姆“×100”挡,欧姆调零后测量结果如图乙所示,为了使读数更精确些,接下来要进行的步骤是D(填正确答案标号).A.换为“×10”挡,重新测量B.换为“×1k”挡,重新测量C.换为“×10”挡,先欧姆调零再测量D.换为“×1k”挡,先欧姆调零再测量(2)为了准确测量其阻值,并测量多组数据,请在图丙中用笔画线代替导线,将实物图补充完整.(3)某次测量过程中,两个铂片间距d=20cm,测量时电流表读数为I=275μA,电压表指针偏转如图丁所示,电压表读数为U= 5.5V,则该溶液电阻R= 2.0×104Ω(结果保留2位有效数字).(4)实验时,仅多次改变两个铂片间距d,测得多组U、I数据,计算出对应的电阻R,在如图戊所示的坐标纸上描出对应的点,并将(3)中计算的数据点也补充到图戊上,描绘出R-d图线,根据图线可求出该导电溶液的电阻率ρ=96(95、96、97均可)Ω·m (计算结果保留整数);若考虑电表内阻的影响,计算结果与真实值相比会相等(选填“偏大”“偏小”或“相等”).解析(1)从题图乙测量结果可知溶液的电阻比较大,为了减小误差,应换用大挡位测量,选择“×1k”挡,然后欧姆调零,再次测量,所以选择D.(2)根据多用电表粗测结果可知待测溶液电阻阻值较大,而题中所给滑动变阻器的最大阻值较小,同时需要测量多组数据,所以滑动变阻器需要选择分压式的接法,结合题给数据可知待测电阻和电压表的内阻比较接近,阻值均较大,所以电流表采用内接法,实物图如图1所示.图1图2(3)电压表最小分度值为0.5V,所以题图丁中电压表读数为5.5V;则该溶液电阻R==2.0×104Ω.(4)描点并作出R-d图线如图2所示.根据电阻定律可得R=ρ=d,可知R-d图线斜率k=.又结合图2可得图线斜率k=4.8×1040.5Ω/m=9.6×104Ω/m,又ρ=kS,联立代入数据后得到导电溶液的电阻率为ρ=96Ω·m.考虑到电流表内接有R测==d+R A,可知R-d图线斜率仍为,所以计算的结果与真实值相比不会发生变化.测量电阻的四种创新方法方法1差值法测电阻电流表差值法电压表差值法电路图基本原理定值电阻R0中的电流I0=I2-I1,电流表A1两端的电压U1=(I2-I1)R0定值电阻R0两端的电压U0=U2-U1,电压表V1中的电流I1=U2-U1R0可测物理量(1)若R0为已知量,可求得电流表A1的内阻r1=(I2-I1)R0I1;(2)若r1为已知量,可求得R0=I1r1I2-I1(1)若R0为已知量,可求得电压表V1的内阻r1=U1U2-U1R0;(2)若r1为已知量,可求得R0=U2-U1U1r11.[电流表差值法/2024山东齐鲁名校质量联合检测]某科技小组要测量某种电阻材料的电阻率,他们找来一根用该材料制成的粗细均匀的电阻丝,该电阻丝的阻值大约为10Ω.(1)首先用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图甲所示,则该电阻丝的直径d =8.000mm.(2)他们又精确测量该电阻丝的阻值R x .除待测电阻丝外,实验室还提供了下列器材:电流表A 1(量程为0~1A ,内阻约为0.4Ω);电流表A 2(量程为0~10mA ,内阻为10Ω);定值电阻R 1(阻值为10Ω);定值电阻R 2(阻值为100Ω);定值电阻R 3(阻值为1000Ω);滑动变阻器R 4(最大阻值为5Ω,额定电流为3A );电源(电动势为12V ,内阻为0.5Ω).①因为实验室没有提供电压表,该实验小组用电流表A 2和定值电阻改装成所需要的电压表,定值电阻应选用R 3.(选填“R 1”“R 2”或“R 3”)②在图乙中将实验电路补充完整.(待测金属丝用“”表示)(3)用刻度尺测得电阻丝接入电路中的长度为10.10cm.(4)电流表A 1的示数用I 1表示,电流表A 2的示数用I 2表示,该小组通过调节滑动变阻器进行了多次测量,以I 1为纵轴,I 2为横轴,根据测量数据画出的图像如图丙所示,则所测电阻材料的电阻率约为 5.1×10-3Ω·m.(结果保留2位有效数字)解析(1)由题图甲可知,螺旋测微器的读数为8.000mm.(2)电流表A 2和定值电阻改装成的电压表的最大读数为U =10mA ×(10Ω+R ),定值电阻R 选用R 3时,改装后的电压表量程为0~10.1V ,略小于电源电动势,若选用R 1或R 2,改装后的量程会比电源电动势小很多,实验时不安全或测量范围偏小,故应选用R 3.②如图所示的连接方式可准确测量R x 两端的电压和通过R x 的电流.(4)由题意可知,I 2(R 3+A 2)=(I 1-I 2)R x ,又R x =Bπ(2)2,结合题图丙并代入数据解得ρ≈5.1×10-3Ω·m.2.[电压表差值法]在测量定值电阻阻值的实验中,提供的实验器材如下:电压表V 1(量程为3V ,内阻r 1=3kΩ),电压表V 2(量程为5V ,内阻r 2=5kΩ),滑动变阻器R (额定电流为1.5A,最大阻值为100Ω),待测定值电阻R x,电源E(电动势为6.0V,内阻不计),开关S,导线若干.回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应采用分压(选填“限流”或“分压”)式接法;(2)将如图甲所示的虚线框中的电路原理图补充完整;图甲图乙(3)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1、V2的示数),在图乙给出的坐标纸上补齐数据点,并绘制U2-U1图像;测量次数12345U1/V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00U2/V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82(4)由U2-U1图像得到待测定值电阻的阻值R x= 1.82×103Ω(结果保留3位有效数字);(5)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻R y(阻值约为700Ω)的阻值,在不额外增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图丙的虚线框内画出你改进的电路图.图丙答案(1)分压(2)如图1所示(3)如图2所示(4)1.82×103(5)如图3所示图1图2解析(1)由于各电压表的电阻值比较大,为了让待测电阻分得较大电压,滑动变阻器要选择分压式接法.(2)完整的电路图如图1所示.(3)根据表中的实验数据绘制的U2-U1图像如图2所示.(4)根据实验电路图,有R x=2-111,变形得U2=+11U1,则图线的斜率为k=+11,又根据U2-U1图像可得斜率k=.82-.61.00-.00=1.605,则有1.605=+11,代入r1=3kΩ,解得R x=1.82×103Ω.(5)因待测电阻R y(阻值约为700Ω)的阻值较小,若仍与电压表V1串联,则R y所分得的电压过小,不利于测量,故可使待测电阻R y与已测出阻值的R x串联,使其替代R x接入图1电路,此时R x+R y分得的总电压较大,可得出较准确的R x+R y值,故改进后的电路图如图3所示.方法2半偏法测电表内阻电流半偏法电压半偏法电路图实验步骤(1)先断开S2,再闭合S1,将R1由最大阻值逐渐调小,使电流表读数等于其量程I m;(2)保持R1不变,闭合S2,将电阻箱R2由最大阻值逐渐调小,当电流表读数等于12I m时记录下R2的值,则R A=R2(1)将R2的阻值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其量程U m;(2)保持R1的滑动触头不动,调节R2,当电压表读数等于12U m时记录下R2的值,则R V=R2实验原理当闭合S2时,因为R1≫R A,故总电流变化极小,认为不变(仍为I m),电流表读数为I2,则R2中的电流为I2,所以R A=R2R V≫R1,R2接入电路时可认为电压表和R2两端的总电压不变,仍为U m,当电压表读数为U2时,R2两端电压也为U2,则二者的电阻相等,即R V=R2误差分析(1)测量值偏小:R A测=R2<R A真.(2)原因分析:当闭合S2时,总电阻(1)测量值偏大:R V测=R2>R V真.(2)原因分析:当R2的阻值由零减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R 2的电流比电流表所在支路的电流大,R 2的电阻比电流表的内阻小,而我们把R 2的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小.(3)减小误差的方法:选电动势较大的电源E ,选最大阻值非常大的滑动变阻器R 1,满足R 1≫R A 逐渐增大时,R 2与电压表两端的总电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于12U m 时,R 2两端的电压将大于12U m ,使R 2>R V ,从而造成R V 的测量值偏大.显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的内阻.(3)减小误差的方法:选电动势较大的电源E ,选最大阻值较小的滑动变阻器R 1,满足R 1≪R V 3.[测电流表内阻/2023海南]用如图甲所示的电路测量一个量程为100μA 、内阻约为2000Ω的微安表头的内阻,所用电源的电动势约为12V ,有两个电阻箱可选,R 1(0~9999.9Ω),R 2(0~99999.9Ω)图甲(1)R M 应选R 1,R N 应选R 2;(2)根据电路图甲,请把实物图乙连线补充完整;图乙(3)下列操作顺序合理排列是:①③②④;①将滑动变阻器滑片P 移至最左端,将R N 调至最大值;②闭合开关S 2,调节R M ,使微安表半偏,并读出R M 的阻值;③断开S 2,闭合S 1,调节滑片P 至某位置再调节R N 使表头满偏;④断开S 1、S 2,拆除导线,整理好器材(4)如图丙是R M 调节后的面板,则待测表头的内阻为1998.0Ω,该测量值小于(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值.(5)将该微安表改装成量程为2V的电压表后,某次测量指针指在图丁所示位置,则待测电压为 1.28V.图丁(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中,S2断开,电表满偏时读出R N的值,在滑片P不变的情况下,S2闭合后调节电阻箱R M,使电表半偏时读出R M,若认为O、P间电压不变,则微安表内阻为(用R M、R N表示).-解析(1)根据半偏法的测量原理可知,闭合开关S2之后,要求通过R N的电流应基本不变,就需要R N较大,对下方分压电路影响甚微,故R M应选R1,R N应选R2.(2)按实验原理图依次连接实物电路,如图所示.(3)闭合开关S1前,需要调节滑动变阻器滑片,使测量电路短路,即滑片P移至最左端,然后断开S2、闭合S1,调节滑片P使微安表达到满偏,接着闭合S2,保证滑片P不动,调节R M,使微安表半偏,最后断开所有开关,拆除导线,整理器材.故正确的操作顺序是①③②④.(4)根据半偏法的测量原理可知,读出的R M即微安表的内阻,则由图丙可知微安表的内阻为1998.0Ω.闭合S2后,相当于R M由无穷大变成有限值,R M的阻值变小,流过R N的电流大于原来的电流,则流过R M的电流大于A2,故R M的阻值小于R A.(5)按读数规则,微安表的示数为64μA,按换算关系2V100μA=64μA可知待测电压U x为1.28V.(6)根据题意可得I A(R A+R N)=(A2+A2A)R N+A2·R A,得R A=-.[测电压表内阻]某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为50Ω),滑动变阻器R 2(最大阻值为5kΩ),直流电源E (电动势为3V ),开关1个,导线若干.实验步骤如下:①按电路原理图甲连接实验器材;②将电阻箱阻值调为零,将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置,闭合开关S ;③调节滑动变阻器滑片,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数为2.00V ,记下电阻箱的阻值.回答下列问题:(1)实验中应选择滑动变阻器R 1(选填“R 1”或“R 2”).(2)根据图甲所示电路将图乙中的实物连线.图乙(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为2520Ω(结果保留到个位).〗(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满偏电流为D (填正确答案标号).A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA答案(2)如图所示解析(1)本实验测电压表的内阻,实验中电压表示数变化不大,则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大,故需要滑动变阻器的最大阻值较小,故选R 1可减小实验误差.(2)滑动变阻器为分压式接法,实物图连线如图所示.(3)电压表和电阻箱串联,它们各自两端的电压分别为2.00V 和0.50V ,则R V =4R =2520Ω.(4)电压表的满偏电流I g =V =.52520A ≈1mA ,故D 正确.方法3等效替代法测电阻等效替代法测电阻是借助电阻箱、单刀双掷开关、电压表或电流表等测电阻的一种方法,利用电阻箱与待测电阻对电路产生相同的阻碍效果,进行等效替代.电流等效替代电压等效替代电路图步骤(1)按如图所示的电路图连接好电路,并将电阻箱R 0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P 置于a 端.(2)闭合开关S 1、S 2,调节滑片P ,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I .(3)断开开关S 2,再闭合开关S 3,保持滑片P 的位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I .(4)此时电阻箱连入电路的阻值R 0与未知电阻R x 的阻值相等,即R x =R 0(1)按如图所示电路图连好电路,并将电阻箱R 0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P 置于a 端.(2)闭合开关S 1、S 2,调节滑片P ,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U .(3)断开开关S 2,再闭合开关S 3,保持滑片P 的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U .(4)此时电阻箱连入电路的阻值R 0与未知电阻R x 的阻值相等,即R x =R 04.[电压等效替代法]如图所示的实验电路可以用来测量电阻,可供选用的实验器材如下:A.待测电阻R x (阻值约为55Ω)B.定值电阻R 0(阻值为16Ω)C.电压表V 1(0~3V ,内阻很大,可看成理想电压表)D.电压表V 2(0~15V ,内阻很大,可看成理想电压表)E.滑动变阻器R 1(0~5Ω,2A )F.滑动变阻器R 2(0~50Ω,2A )G.蓄电池(电动势为4.0V ,内阻忽略不计)H.开关、导线等(1)要完成本实验且较准确地进行测量,电压表应该选用C ,滑动变阻器应该选用F .(填器材前面的字母)(2)实验步骤如下:①按照电路图连接实验器材,断开开关S0,单刀双掷开关S空置,把滑动变阻器的触头滑到最左端;②闭合S0,将单刀双掷开关掷于“1”,调节滑动变阻器触头,使电压表读数为2.8V;③将单刀双掷开关掷于“2”,不再滑动(选填“向左滑动”“向右滑动”或“不再滑动”)滑动变阻器触头,观察并记录电压表读数为1.6V.(3)根据实验数据,被测电阻的测量值R x=56Ω.(4)由于蓄电池内阻r的存在,R x的测量值将等于真实值(选填“大于”“小于”或“等于”).解析(1)由于电源电动势为4.0V,0~15V量程的电压表量程太大,因此选用量程为0~3V的电压表;最大阻值为5Ω的滑动变阻器R1会使被测电阻两端的电压超过3V,因此不能选用,只能选用最大阻值为50Ω的滑动变阻器R2.(2)根据实验原理,滑动变阻器接入电路的阻值是不能改变的,否则就不能解出R x的值.(3)根据闭合电路的欧姆定律可知,闭合开关S0,单刀双掷开关掷于“1”位置时,有=-,得=37;单刀双掷开关掷于“2”位置时,有00=-0,得0=23,联立解得R x=56Ω.(4)蓄电池的内电阻r与滑动变阻器连入电路的电阻可当作一个整体,则r的存在不影响R x的值.[电流等效替代法/2021浙江6月]小李在实验室测量一电阻R x的阻值.(1)因电表内阻未知,用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置.单刀双掷开关K掷到“1”,电压表的读数U1=1.65V,电流表的示数如图乙所示,其读数I1=0.34A;将K掷到“2”,电压表和电流表的读数分别为U2=1.75V,I2=0.33A.由此可知应采用电流表外(选填“内”或“外”)接法.(2)完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:①器材与连线如图丙所示,请在图丁的虚线框内画出对应的电路图;②先将单刀双掷开关掷到左边,记录电流表的示数,再将单刀双掷开关掷到右边,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数与前一次尽量相同,电阻箱的示数如图丙所示,则待测电阻R x=5Ω.此方法有(选填“有”或“无”)明显的实验误差,其理由是电阻箱的分度值与待测电阻比较接近(合理即可).图丁解析(1)由题图乙可知,电流表使用的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,估读到与分度值相同位,故读数为I1=0.34A.两次测量中,电压测量值的绝对误差ΔU=U2-U1=1.75V-1.65V=0.10V,电流测量值的绝对误差ΔI=I1-I2=0.34A-0.33A=0.01A,电压测量值的相对误差Δ1=0.101.65=0.061,电流测量值的相对误差Δ2=0.010.33=0.033,可见电流测量值的相对误差小于电压测量值的相对误差,为了减小系统误差,应采用电流表外接法.(2)②由题可知,使两次电流表的示数尽量相同,则两次电路的总电阻接近相等,可知待测电阻的阻值近似等于电阻箱的阻值,由题图丙可知电阻箱的读数为5Ω,则R x=5Ω.此方法有明显的实验误差,因为电阻箱的分度值为1Ω,与待测电阻(约5Ω)比较接近,在调节电阻箱的阻值时,很可能无法使电流表的读数与前一次完全相同,即电阻箱的阻值很可能无法调节到和待测电阻相同.方法4电桥法测电阻操作:如图甲所示,实验中调节电阻箱R3,使灵敏电流计G的示数为0.图甲图乙原理:当I G=0时,有U AB=0,则1=3,2=;电路可以等效为如图乙所示.根据欧姆定律有11=22,而13=2,由以上两式解得R1R x=R2R3或12=3,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出待测电阻R x的阻值.。

专题53 测量金属的电阻率(解析版)

专题53 测量金属的电阻率(解析版)

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题53 测量金属的电阻率【特训典例】一、伏安法测金属的电阻率1.某同学根据图甲的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。

实验时多次改变电阻丝接入电路的长度l 、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数I 达到某一相同值时记录电压表的示数U ,从而得到多个UI的值,作出U l I -图像,如图乙所示。

(1)滑动变阻器应选_______(选填“0~10Ω”或“0~200Ω”)。

(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该移动到________端(选填“a ”或“b ”)。

(3)在某次测量时,量程为3V 的电压表的指针位置如图所示,则读数U =_______V 。

(4)已知电阻丝的横截面积为826.010m -⨯,则电阻丝的电阻率为_________m Ω⋅(结果保留2位有效数字)。

(5)本实验中电流表的内阻为_________(结果保留2位有效数字)。

【答案】 0~10Ω a 1.50V 78.910Ω·m -⨯(778.710Ω·m 9.110Ω·m --⨯-⨯) 0.91Ω(0.90 1.1-Ω) 【详解】(1)[1]为方便实验操作,在实验中应选择0~10Ω的滑动变阻器; (2)[2] 为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该移动到a 端; (3)[3]电压表读数为1.50V ;(4)[4]由U l R I S ρ==得UI l S ρ=则U l I -图像斜率 6.0 3.014.9Ω/m 0.3420.14k S ρ-===-则78.910Ω·m kS ρ-==⨯ (5)[5]图乙中图线方程可写为14.9Ukl R l R I=+=+由图乙可计算得0.91ΩR =当l =0时,电压表测电流表两端电压,UI为电流表的内阻,为0.91Ω。

2.某物理小组想测定一种液体的电阻率,在实验室找到了一个透明塑料长方体容器,如图甲所示。

高中物理电学实验习题大全(含答案)

高中物理电学实验习题大全(含答案)

高中物理电学实验习题大全(含答案)电学实验:测定金属的电阻率在测定金属的电阻率实验中,先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。

实验中需要用米尺测出金属丝的长度L,用螺旋测微器测量金属丝直径的刻度位置。

1)从图中读出金属丝的直径为______mm。

2)实验器材包括两节新的干电池、开关、若干导线和电压表、电流表、滑动变阻器等。

为了较准确地测出金属丝的电阻值,电压表应选内阻为10 kΩ的3 V表,电流表应选内阻为0.05 Ω的0.6 A表,滑动变阻器应选10号。

①要较准确地测出该金属丝的电阻值,电压表应选_______________,电流表应选______________,滑动变阻器选_____________(填序号)。

②实验中,某同学的实物接线中有两处明显错误。

错误1:_____________________________;错误2:_____________________________。

为了测量某根金属丝的电阻率,需要测量长为L的金属丝的直径D和电阻R。

直径测量时,将金属丝放于螺旋测微器两测量杆间进行测量。

欧姆表粗测电阻时,需根据读数精度选择合适的档位,并进行调零操作。

伏安法测电阻时,需要选择电路误差较小且便于调节的备选电路。

在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图(a)所示,但闭合开关后发现电路有故障。

若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是断路。

需要检查待测金属丝、滑动变阻器或开关是否存在问题。

金属丝的直径示数可通过螺旋测微器测量得到。

测得接入电路的金属丝的长度为L,金属丝的直径d,已知其电阻大约为25Ω。

在使用伏安法测量电阻时,需要选择电流表、电压表和滑动变阻器。

可供选择的器材包括:必选的电源(电动势 1.5V,内阻很小)、导线和开关,以及A1电流表(量程40mA,内阻约0.5Ω)、A2电流表(量程10mA,内阻约0.6Ω)、V1电压表(量程6V,内阻约30kΩ)、V2电压表(量程1.2V,内阻约20kΩ)、R1滑动变阻器(范围0-10Ω)和R2滑动变阻器(范围0-2kΩ)。

2025届高考物理复习:经典好题专项(实验:导体电阻率的测量)练习(附答案)

2025届高考物理复习:经典好题专项(实验:导体电阻率的测量)练习(附答案)

2025届高考物理复习:经典好题专项(实验:导体电阻率的测量)练习1.在“测定金属丝的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。

待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图甲所示,其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值);(2)用伏安法测金属丝的电阻R x。

实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。

某实验小组正确连接好电路,并进行实验测量,记录数据如下;次数1234567U/V00.300.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A00.060.160.220.340.500.52(3)图乙是该实验小组测量R x的电路实物图,图中已连接了部分导线,请补充完成图乙中的实物连线;(4)该实验小组在坐标纸上建立U、I坐标系,如图丙所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。

请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,观察各坐标点的特点,应先剔除第______次测量数据的坐标点,再描绘出U-I图线。

由以上数据及U-I图线可以估算出金属丝电阻率约为______。

A.3.3×10-8 Ωꞏm B.3.3×10-6 ΩꞏmC.3.3×10-3 Ωꞏm D.3.3×10-2 Ωꞏm2.(2023ꞏ江苏南京市模拟)电阻率是表示材料导电性能的物理量。

某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。

(1)用螺旋测微器测量其横截面直径,示数如图甲所示,可知其直径为______ mm;用游标卡尺测其长度,示数如图乙所示,可知其长度为______ mm。

(2)用多用电表粗测其电阻约为6 Ω。

为了减小实验误差,需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻,要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。

实验十一 测量金属丝的电阻率

实验十一 测量金属丝的电阻率

实验十一测量金属丝的电阻率1.实验原理(如图1所示)由R=ρlS得ρ=RSl,因此,只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率ρ。

图12.实验器材被测金属丝,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,螺旋测微器,毫米刻度尺。

3.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,求出其平均值d。

(2)连接好伏安法测电阻的实验电路。

(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。

(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。

(5)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。

(6)将测得的R x、l、d值,代入公式R=ρlS和S=πd24中,计算出金属丝的电阻率。

1.数据处理(1)在求R x的平均值时可用两种方法①用R x=UI分别算出各次的数值,再取平均值。

②用U-I图线的斜率求出。

(2)计算电阻率将记录的数据R x、l、d的值代入电阻率计算公式ρ=R x Sl=πd2U4lI。

2.误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一。

(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。

(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。

(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。

3.注意事项(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。

(2)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路,然后再把电压表并联在被测金属丝的两端。

(3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。

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游标卡尺测内径时,主尺读数为 11mm,游标读数为
,最后读
数为 。
故答案为:A; 。
在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作错误的是 A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出平均值,然后再将金属丝接入电路 中 B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值 C.用伏安法测电阻时采用电流表内接法,多次测量后算出平均值 D.实验中应保持金属丝的温度不变
注意要估读到下一位 所以螺旋测微器当读数为
在闭合开关前,应将滑动触头打到使电路中的电流最小的位置,所以图中变阻器
的有效电阻应置于最大的位置;
为保护电流表,应将电阻箱的阻值调至最大的位置;
根据“等效替代”方法可知,圆柱体的电阻等于电阻箱的电阻,所以圆柱体的电阻


故答案为:
; ; 大;大;

1. 在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:
按如图 连接电路后,实验操作如下:
将滑动变阻器 的阻值置于最______处 填“大”或“小” ;将 拨向接点 1,
闭合 ,调节 ,使电流表示数为 ;
将电阻箱 的阻值调至最______ 填“大”或“小” , 拨向接点 2;保持
不变,调节 ,使电流表示数仍为 ,此时 阻值为

由此可知,圆柱体的电阻为______
E .电压表 ~
,内阻约
滑动变阻器 ~ ,允许最大电流
G.滑动变阻器 ~
,允许最大电流
开关、导线若干
实验时应从上述器材中选用________ 填写仪器前字母代号 ,并画出对应的实 验电路图。
测电阻时,电流表、电压表、待测电阻 ,在组成测量电路时,应采用电流表 ________接法,测量值比真实值偏________ 选填“大”或“小” .
A.应测量出金属丝连入电路的有效长度三次,求平均值,而不是全长,故 A 错误,符合 题意; B.为了减小实验误差,应用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其 平均值,故 B 正确,不合题意; C.金属丝电阻很小,与电压表内阻相差很大,使电压表和金属丝并联,电压表的分流作 用很小,应采用电流表外接法,故 C 错误,符合题意; D.金属丝的电阻率随温度的改变而改变,为保持电阻率不变,应保持温度不变,故 D 正确,不合题意。 故选 AC。
根据以上测量值,求出电阻率 ________
。 答案保留两位有效数字
由实物图可知,电压表量程为
,读数为
,电流表量程为
,故
读数为
,故

由于电流表采用外接法,电压表的内阻不是无穷大,电压表分流,故电流表的测量值对
于真实值,由
可知,电阻的测量值偏小;




联立解得:电阻率

待测圆柱体电阻 阻值约为 200 欧
电流表 量程 ~ ,内阻约
电流表 量程 ~
,内阻约
电压表 量程 ~ ,内阻约
电压表 量程 ~
直流电源 电动势 3V,内阻不计
滑动变阻器 阻值范围 ~ ,允许通过的最大电流
,内阻约
滑动变阻器 阻值范围 ~
,允许通过的最大电流
开关 S 导线若干 电流表应用______,电压表应用______,滑动变阻器应用______ 填所用器材的代 号
研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率.步骤如下:
用游标为 20 分度的卡尺测量其长度如图 1,由图可知其长度为______mm; 用螺旋测微器测量其直径如图 2,由图 2 可知其直径为______cm;
由图示游标卡尺可知,其示数为:

由图示螺旋测微器可知,其示数为:

1.
该同学想用伏安法测量其电阻 R,现有的器材及其代号和规格如下:
毫米刻度尺读数要估读到 ,故读数为

螺旋测微器固定刻度读数为 0,半刻度读数 ,可动刻度读数
,故毫米刻度尺读数为 ;
电压表最小刻度为 ,故读数为 ;电流表最小刻度为 ,故读数为 ;
根据欧姆定律得, ,根据电阻定律得,
,联立两式解得 ;
根据电路图给实物图连线
由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电阻率比实际值偏_______ 填“大” 或“小” .
电池组 A 必选,由于电动势是 3V,用 3V 量程的电压表 D;因为电阻丝的电阻大约
为 ,如果把 的电动势全加在电阻丝上,电流才是
,因此用量程是

电流表 C;此题中金属丝的电阻大约为 ,为了减小实验误差,应选 的滑动变阻器
F,还有连接电路必要的导线开关 H,所以实验器材选用 ACDFH;电路图为:
毫米刻度尺读数要估读到 ,故读数为

螺旋测微器固定刻度读数为0,半刻度读数 ,可动刻度读数 ,故毫米刻度尺读数为 ;
采用如图所示的电路测量金属丝 AB 的电阻。调节滑动变阻器,若其中一次两 表读数分别如图中 、 所示,电压表读数为 ________________电流表读数为 _______________AB 电阻的测量值大小为________ 保留 1 位小数 ,根据所连接 的电路可知,该电阻的测量值比真实值________ 填“偏大”或“偏小” .
在“测定金属电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量: 用刻度尺测量被测电阻丝的有效长度,如图所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻
度对齐,读数为______cm。用螺旋测微器测金属丝直径,结果如图所示,读数为 _________m m。

电压表、电流表读数如图,则
V,
A。
用伏安法测量镍铜合金丝的电阻,电压表的读数为 U,电流表读数为 I,根据测量值, 得到镍铜合金丝电阻率的表达式为 ________ 用题中的符号表达 .
通过电阻的最大电流:
,电流表选择 ;
电源电动势为3V,电压表应选择 ;为方便实验操作滑动变阻器应选择 .
1. 在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,若待测金属丝的电阻约为
电压从零开始变化,提供以下器材供选择:
,要求测量
A.电池组 ,内阻约
电流表 ~ ,内阻约
C.电流表 ~
,内阻约
电压表 ~ ,内阻约
由图读得圆柱体的直径为________mm,长度为______ . 若流经圆柱体的电流为 I,圆柱体两端的电压为 U,圆柱体的直径和长度分别用 D、L 表示,则用 D、L、I、U 表示的电阻率的关系式为 __________.
由图 a 所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为 ,螺旋测微器示数为
,游标尺示数为 ;
游标卡尺读数可以分成整数部分和小数部分两部分,其中整数部分为游标尺零刻度
线左侧主尺上的读数;小数部分为游标尺上与主尺上某条刻度线冲齐的格数乘以精确度
十分度游标卡尺的精确度为
所以游标卡尺的读数为

螺旋测微器的读数也可以分成两部分来读,其中整数部分为螺旋周上左侧主尺的刻度
注意半毫米刻度线是否露出 ,小数部分为螺旋周上与主尺横线冲齐的刻度乘以
按照电路图连线,如图所示:
所用电压表不是理想电压表,电压表起分流作用,导致测量的电流偏大,根据欧姆 定律测量的电阻偏小,根据电阻定律知,导致电阻率的测量值偏小。
1. 现有一合金制成的圆柱体.为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端的 电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度,螺旋 测微器和游标卡尺的示数如图 4 甲和乙所示.
用游标卡是 10 分度的卡尺,其精确度为 ;则图示读数为:
从螺旋测微器的主尺上可以看出,半毫米刻度线已经露出来,因此主尺上应读 ,
螺旋上接近第 20个刻度线,可以估读
,所以该金属丝直
径应为

根据 可得
1. 某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.
分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如 图 和如图 所示,长度为______cm,直径为______m m.
由图所示可知,游标卡尺主尺示数为 ,游标尺示数为

游标卡尺示数为

根据欧姆定理
根据电阻定律,有:
解得:

故答案为:
;;
图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的 _____ 填“A”“B”或“C” 进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为_____cm.
游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪.即A 部分;
由于

小,说明待测电阻为小电阻,应采用外接法;由于电压表
的分流作用,电流测量值偏大,故电阻测量值比真实值偏小;
用游标卡尺测量其长度如下左图所示,由图可知其长度为 ________cm;用螺旋 测微器测量其直径如下右图所示,由图可知其直径为________m m
若用 L 表示金属丝的长度,d 表示直径,测得电阻为 R,请用 R、d、L 写出计 算金属丝电阻率的表达式 ________.
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 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________ 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 其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为________ 。
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