1、第第 80节节 测定金属的电阻率测定金属的电阻率 1. 2012年理综山东卷年理综山东卷 21.（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：Rx（阻值约4，额定电流约0.5A） ； 电压表：V（量程3V，内阻约3k） ； 电流表：A1（量程0.6A，内阻约 0.2） ； A2（量程3A，内阻约0.05） ； 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20） 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。 用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。 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
2、选 （均填器材 代号） ，在虚线框中完成电路原理图。 答：1.773 （1.7711.775均正确） A1；E1；电路图如右。 解析：因为待测金属丝的额定电流为0.5 A，所以流经电流表的 电流最大值是0.5 A，所以电流表选择A1。本实验滑动变阻器采用限流 法，所以滑动变阻器与待测电阻丝串联，如果选择电动势为12 V的电 源，电路中的最小电阻为 =24 ，滑动变阻器必须全部接入电路， 12 0.5 不能得到多组数据，影响测量精度，所以电源选择E1。 2. 2012年理综广东卷年理综广东卷 34（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
3、柱体的长度和直径，某次测量的示数如图 15（a）和图 15（b）所示，长度为_cm，直径为_mm。 按图 15（c）连接电路后，实验操作如下： （a）将滑动变阻器 R1的阻值置于最_处（填“大”或“小”） ；将 S2拨向接点 1，闭合 S1，调节 R1，使电流表示数为 I0； A1 E1 S R Rx V 0 25 35 20 30 15 A S1 E r 1 2 （c） R1 R2 圆柱体 S2 05 10 56cm 5 10 0 30 35 25 （b）（a） 图15 图 1 A V x R S 1 R E 图 2 V A （b）将电阻箱R2的阻值调至最_（填“大”或“小”） ；将S2拨向
4、接点2；保持R1不变，调节R2， 使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280； 由此可知，圆柱体的电阻为_。 【答案】5.01 5.315 大 大 1280 【解析】电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则。此电路中滑动变阻器 是以限流方式接入电路中的，故在（a）步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大，以保证电 路安全。同理（b）步骤中亦将电阻箱 R2的阻值调至最大。 （a）步骤中，由闭合电路欧姆定律得 其中 R表示圆柱体的电阻 rRRR E I g 1 0 （b）步骤中，仍由闭合电路欧姆定律得 rRRR E I g 12 0 由等量代换可得 RR21280 3. 201
5、3年安徽卷年安徽卷 21.（6分） （1）在测定一根粗细均匀合金丝 电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的 过程如图所示，校零时的读数为_ mm，合金 丝的直径为_mm。 （2）为了精确测量合金丝的电阻 Rx,设计出如图 1所示的实验电路图，按照该电路图完成图 2中的实物电路连接。 答 案： （1）0. 007 0.638 （2） 如图示 解析：（1）校零时的读数为 0.007mm，合金 丝的直径为测量时的读数减去校零时的读数，为 0.638mm。 （2）电池要通过开关接在滑动变阻器的下面 两个接线柱上，合金丝的电阻 Rx接在滑动变阻器的 一上一下两个接线柱上。 4. 2012年理综北
6、京卷年理综北京卷 21.（18 分） 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。 V A 0 15 10 20 0 45 0 5 (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 1所示，其读数应为 mm (该值接近多次测量的平均值） 。 解析：固定刻度读数为 0，可动刻度读数为 39.7，所测长度为 0+39.70.01=0.397mm.(0.395 0.399)。 (2)用伏安法测金属丝的电阻 Rx。实验所用器材为：电池组（电动势 3V，内阻约 1） 、电流表 （内阻约 0.1） 、电压表（内阻约 3k） 、滑动变阻器 R（0
7、20，额定电流 2 A） 、开关、导线若干。 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 由以上实验数据可知，他 们测量 Rx是采用图 2 中的 图（选填“甲”或“乙”） 。 解析：由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻 Rx约 5。 则有，比较 Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小。 50 1 . 0 5 A x R R 600 5 3000 x V R R 由（3）知是用伏安特性曲线来测量电阻的，就要求电压电流从接近 0 开始调节，所以应该采用分 压接法（甲） 。 （3）图 3是测量 Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P置于变阻器 的一端
8、。请根据（2）所选的电路图，补充完成图 3 中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或 电流表不至于被烧坏。 次 数 1 2 3 4 5 6 7 U /V 0 .10 0 .30 0 .70 1 .00 1 .50 1 .70 2 .30 I /A 0 .020 0 .060 0 .160 0 .220 0 .340 0 .460 0 .520 P Rx 图 3 0 I/A 图4 U/V 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 图 1 甲 A S Rx R V A S Rx R V 乙图 2 解析：注意连图时连线起点和终点在接线柱上
9、并且不能交叉，结合（2）可知应该连接成外接分压 接法（甲）那么在连线时断开开关且使 Rx两端的电压为 0。先连外接法（线 1）再连分压法（线 2 和 3） ，此时滑片 P必须置于变阻器的左端。 （4）这个小组的同学在坐标纸上建立 U、I 坐标系，如图 4 所示，图中已标出了与测量数据对应 的 4个坐标点。请在图 4中标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点，并描绘出 U-I 图线。由图线得到金属 丝的阻 值 Rx= （保 留两位 有效数 字） 。 解 析：描 绘出第 2、4、6 三个点后，可见第 6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后作出 U-I 图线。其中第 4次测量 数据的坐标点在描绘出的
10、U-I 图线上，有(4.34.7)。 5 . 4 220 . 0 00 . 1 x R （5）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 （填选项前的符号） 。 A.110-2m B. 110-3m C. 110-6m D. 110-8m 解析：根据电阻定律有m，估算 S l Rx 6 62 105 . 4 5 . 0 10397 . 0 14. 35 . 4 l SRx 出的金属丝电阻率选 C。 （6）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选 项是 （有多个正确选项） 。 A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B.由于电流表和电
11、压表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，可以消除由测量仪器引起的系统误差 D.用 U-I 图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 P Rx 答图 3 0 I/A 答图4 U/V 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 04 5 0 40 45 35 A B C D 测微螺杆测砧 题10-1 图 5 + mA + V 153 3 2 10 15 4 2 1 10 98 11 12 7 6 电流表(量程 100mA, 内阻约 0.3) 电压表(量程 3V, 内阻约 3k) 合金丝 3V 电源 开关 滑动变阻
12、器 ( 050) 3 20 0 题10-2 图 解析：用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差；由于电流表和电压 表内阻引起的误差属于系统误差。答案 C D。 5. 2014年物理江苏卷年物理江苏卷 10 (8 分) 某同学通过实验测量一种合金的电阻率. (1） 用螺旋测微器测量合金丝的直径. 为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧题 10 -1 图所示的部件 （选填“ A”、“ B” 、“ C” 或“ D” ) 。 从图中的示数可读出合金丝的直径 为 mm. （2） 题 10 -2 图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出. 合上开关，将滑 动变阻器
13、的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。 由 此可以推断：电路中 ( 选填图中表示接线柱的数字) 之间出现了 ( 选填“ 短路” 或“ 断 路” ) . (3 ) 在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为 2.23 V 和 38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58 . 7 . 为了更准确地测出合金丝的阻值，在 不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进? 请写出两条建议： _ _. 【答案】 （1）B 0.410 （2）7、9 断路 （3）电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值（或多测几组
14、电流值和电压 值，用图象法求电阻值） 【解析】 （1）螺旋测微器在使用前先拧紧测微螺杆，即先旋紧 B，使固定住被测量的物体；螺旋 测微器的分度值为 0.01mm，所以测量的合金丝的直径为：0mm41.00.01mm0.410mm； （2）电压表读数很大说明电压表两端与电源之间是通路，电流表示数为零，说明在电路 7、9之 间出现了断路现象； （3）， ，根据计算结果可知，该电30300030.RR VA 30758 VAx RR.R 阻的阻值比较大，所以要想精确测量其阻值，建议之一应采用电流表的内接；建议之二应采用多次测 量算平均值或利用图像的斜率求出金属丝的电阻。 6.【2019年物理江苏卷】
15、某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率实验操作如下： （1）螺旋测微器如题 1图所示在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之 间，再旋动_（选填“A”“B”或“C”） ，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微 器的损坏 （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）2图甲中 Rx，为待测电阻丝请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入 2 图乙实物电路中的 正确位置_ （4）为测量 R，利用 2图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得 5 组电压 U1和电流 I1的值，作出的 U1I1关系图象如图图所示接着，将电压表改
16、接在 a、b 两端，测得 5 组电压 U2和电流 I2的值，数据 见下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据，在方格纸上作出 U2I2图象_ （5）由此，可求得电阻丝的 Rx=_根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率 【答案】 (1). C (2). 不同 (3). (4). (5). 23.5（23.024.0 都算对） 【解析】 【详解】(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调方旋钮即 C，直到听见“喀喀”的响 声； (2)为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量； (
17、3)按照原理图，将实物图连线如图： ； (4)将表格中各组数据在坐标纸上描出，再连成一条直线，如图： ； 当电压表按甲图连接时，电压表测的电压为的电压之和，当电压表接在 a、b 间时，电压表 0 , x RR 测的电压为的电压，由图可得：，所以 0 R 00 1.962.04 49 ,25.5 0.040.08 x RRR 。 23.5 x R 7.【2019年物理天津卷】现测定长金属丝的电阻率。 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 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，约为 x R ，画出实验电路图，并标明器材代号。 100
18、 电源 （电动势，内阻约为） E10 V10 电流表 （量程，内阻） 1 A0 250 mA 1 5R 电流表 （量程，内阻约为） 2 A0 300 mA5 滑动变阻器 （最大阻值，额定电流） R10 2 A 开关及导线若干 S 某同学设计方案正确，测量得到电流表的读数为，电流表的读数为，则这段金属丝 1 A 1 I 2 A 2 I 电阻的计算式_。从设计原理看，其测量值与真实值相比_（填“偏大”、“偏小”或“相 x R 等”） 。 【答案】 (1). （均可） (2). (3). 相等 0.2000.196 0.204 11 21 I R II 【解析】 【详解】根据螺旋测微器的读数法则可知读数为 0.01 200.0000.200mm 因该实验没有电压表，电流表 A1 的内阻已知，故用 A1 表当电压表使用，为了调节范围大，应用 分压式滑动变阻器的接法，则点如图如图 由电路图可知流过的电流为，电阻两端的电压为，因此电阻 21 II 11 I R 11 21 x I R R II 该实验的电流为真实电流，电压也为真实电压，因此测得值和真实值相等
