高中物理测属的电阻率讲义习题高中物理试题

1、德钝市安静阳光实验学校实验测定金属的电3.用毫米刻度尺（游标卡尺）测量接入电路的金属丝长度 l ,反复测量三次,并记录。d,测量次数123电阻平均值电压UV电流I/A电阻R/ Q阻率.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。一、实验原理人八f U.把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻RR=。.用毫米刻度尺测出金属丝的长度 l ,用螺旋测微器测出金属丝的直径公r一十c 兀d算出横截面积SS= l兀 d2U.由电阻定律 R=得P =4一，求出电阻率。二、实验器材毫米刻度尺（游标卡尺）、螺旋测微器、

2、直流电流表、直流电压表、滑动变 阻器、电池组、开关、导线、待测金属丝等。三、实验步骤.用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次直径，并记录。.依照实验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。测量次数123平均值金属丝长l /m金属丝直径d/mm4.电路经检查确认无误后，闭合开关 S。改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记录在表格内，断开开关So5.拆除实验电路，整理好实验器材。课堂任务H测量过程获取数据仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”活动1:测金属丝的电阻率需要测哪些物理量?RS 提示：从p =丁看需要知道三个量，l可以通过刻度尺直

3、接测量。但是 R和S都不能直接测量，故还要继续想办法测出R和S相关的量。R可用伏安法口，曰 td d t 一二v 人测量得到，S可以通过测量直径d,再根据S=7计算得到。故需要测量金属丝接入电路的长度l、直径d,金属丝两端的电压 J通过金属丝的电流I。活动2:伏安法测量电阻时电流表采用内接法还是外接法?每转动一小格，F前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读提示：金属丝的电阻较小，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，应采用电流表外接法，如接线图。活动3:测金属丝的长度要用游标卡尺 （如下图），请简述其原理和读数方法。提示：（1）原理：利

4、用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成，不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm精确度=而4mm厂，常见的游标卡尺的游标尺上小等分 游标刻度效刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：刻度格数（分度）刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度（可准确到）109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm（2）读数方法：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，k表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为（x+ kx精确度）mm活动4:测金属丝的直径

5、要用螺旋测微器（如下图），请简述其原理和读数方 法。提示：（1）原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm而可动刻度E上的刻度为50等份，数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。（2）读数方法：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可动刻度格数（估读一位）X0.01（mm）。活动5:本实验中有哪些注意事项？提示：（1）电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。（2）开关S

6、闭合前，若采用变阻器限流接法，变阻器接入电阻最大；若采用分压接法，分压部分电阻为零。（3）螺旋测微器要估读，以毫米为单位时，小数点后有三位数字。（4）游标卡尺不估读。课堂任务 图 分析数据得出结论活动1:分析数据有哪些方法？提示：本实验中，l直接测量，S可以通过测量直径进行计算。最后代入公RS 厅R 式P =7 =一算出电阻率。这里R的得出显得比较麻烦， 可以米用以下两种 l41方式。（1）公式法：利用每次测量的 J I值分别由公式R=苫计算出电阻，再求出 电阻的平均值作为测量结果。（2）图象法：可建立I-U坐标系，将测量的Lk I值描点作出图象，利用图 象的斜率求出电阻 R。活动2:通过对实

7、验数据的分析，你能得到什么结论？提示：通过数据找出相应的量直接计算出电阻率，发现温度不变时电阻率是一个定值，是材料的特性。活动3:实验中有哪些误差？分别来源于哪里？怎样减小这些实验误差？提示：（1）误差及来源金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。电流表采用外接法，由于电压表分流导致R测R真，所以p测 p真（系统误差）。通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化（系统误差）。电表的读数不准确带来的偶然误差。（2）减小误差的方法为了方便，应在金属丝连入电路前测其直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的金属丝的有效长度，且各测量三次，取平均值。选用内阻远大于金属丝电阻的电压表。测电阻时，电流不宜

8、过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。为准确求出 R的平均值，应多测几组 LU I数值，然后求R的平均值，或 通过L- I图象求出电阻。课堂任务图典例探究提升能力例 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 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。实验所用器材为：电池组（电动势3 V,内 阻约1 Q）、电流表（内阻约0.1 Q）、电压表（内阻约3 kQ）、滑动变阻器 R0 20 Q,额定电流2 A）、开关、导线若干。某小组

9、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：次数1234567UV0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量R是采用图中的_（填“甲”或“乙”）图。（3）下图是测量R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。请根据（2）中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。(4)这个小组的同学在坐标纸上建立J I坐标系，如下图所示，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

10、、4、6次测量数据的坐 标点，并描绘出L-I图线。由图线得到金属丝的阻值 R = Q(保留两 位有效数字)。(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为 (填选项前的符 号)。A. 1X1。-2 Q - m B. 1X10 3 Q - mC. 1X1。6 Q - m D. 1X10 8 Q - m(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，可以消除由测量仪表引起的系统 误差D

11、.用L-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差规范解答(1)螺旋测微器的读数为 0 mm+ 39.7 X 0.01 mm= 0.397 mm。(2)通过给定的数据发现电压接近从零开始，故滑动变阻器采用的是分压式(3)采用滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为0(如图1所示)。(4)如图2所示，图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上 的点均匀分布在直线两侧，偏离直线较远的点舍弃。图线的斜率反映了金属丝 的电阻，所以R = 4.5 Qo(5)由 R=%，S=Tt取 d=4X10 4 m、l =0.5 m、R= 4.5 Q,解得S2Q - 6 一P = 1 X

12、 10 Q - R1(6)由于读数引起的误差属于偶然误差，A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除由测量仪表引起的系统误差，B错误，C正确；利用L-I图象处理数据，可以减小偶然误差，D正确。完美答案(1)0.397(0.3950.399均正确)(2)甲(3)见规范解答图1(4)见规范解答图2 4.5(4.34.7均正确)(5)C(6)CD总体来说，本实验中的滑动变阻器既可以用限流式接法，也可以用分压式接法，即甲图接法，但必须要具体情况具体分析，比如此题必须用分压式接法才能与题目吻变式训练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

13、1.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，下列说法中正确的是电阻。(1)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甲和乙所示，长度为 cm,直径为 mm.(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器 R的阻值置于最 (填“大”或“小”)处；将S2拨 向接点1,闭合Si,调节R,使电流表示数为I%将电阻箱R的阻值调至最 (填“大”或“小”)，将S2拨向接点2;保持R不变，调节R,使电流表示数仍为I。，此时R的阻值为1280 Q;由此可知，圆柱体的电阻为 Qo答案 (1)5.025.315 (2)大 大 12801解析 (1)长度 l = 5.0 cm+ 2X

14、10 mm= 5.02 cm;直径 d= 5 mmH31.5 x 0.01 mm= 5.315 mm。(2)为保护电路，应使电路中电流不超出电流表量程，应将滑动变阻器接 入电路的阻值置于最大处。为保护电路，电阻箱阻值也应先调至最大。将S2先后拨向接点1和2,使电流表示数相同，均为 I0,则R=R圆柱体，A.用伏安法测金属丝的电阻时，可采用电流表内接法B.实验中应调节滑动变阻器，取得多组U和I的值，然后求出电阻平均值C.应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次，然后求出长度平均值D.实验中电流强度不得太大，以免电阻率发生变化答案 BD解析 用伏安法测金属丝电阻时，因金属丝电阻较小，应采用电流表外接

15、法，A错误；计算电阻率的公式中的 l应为接入电路中的长度，并不是整根金属丝的长度，C错误，B、D正确。2.(多选)在“测定金属的电阻率”实验中，关于误差的下列说法中正确的 是()A.电流表采用外接法，将会使 p测p真B.电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起 测量误差任 d2UC.由p =区厂可知，I、d、U l中每一个物理量的测量都会引起p的测量误差t兀d2U二I一八一 E一，二口，口一,八口D.由p =二厂可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量所以R 圆柱体=1280 Qo答案 ACD4II解析 电流表采用外接法，电阻丝两端电压即为电压表示数，是准确的,大电流

16、为0.5 A 。现有如下器材可供选择:由于电压表的分流会使电流 I的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差，B错误；由于采用外接法，将导致 R测R真，由p=RST知p测p真，A正确；由d2U p =为厂可知每一个物理量的测量都会引起p的误差，但由于直径的指数为2,所以对结果影响最大的是直径d的测量，C、D正确。(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 mni合金丝的直径为 mm(2)为了精确测量合金丝的电阻R,设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。答案 (1)0.0080.635(2)图见解析解析 (

17、1)校零时的读数为(0+0.8X0.01) mm= 0.008 mm,测量时的读数 为(0.5 +14.3X0.01) mm= 0.643 mm,故合金丝的直径为 (0.643 -0.008) mm =0.635 mm。(2)先从电源正极出发，经过开关，再经过滑动变阻器的下边两个接线柱， 回到电源负极；再由滑动变阻器的右上接线柱经过电流表的正、负接线柱，连 接并联的合金丝与电压表，回到电源的负极，如图所示。4,现在要测量一段电阻丝的电阻率p,其阻值 R=0.5 Q,允许通过的最电流表A(量程0.6 A ,内阻约为0.6 Q )电压表V(量程3 V ,内阻约为3 k Q)待测电阻丝 R(阻值约为

18、0.5 Q)电阻R(阻值5 Q)滑动变阻器R(5 Q, 2 A)滑动变阻器 R(200 Q, 1.5 A)直流电源E(E= 6 V,内阻不计)开关S、导线若吓(1)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 (2)实验中滑动变阻器应该选择 (选填 R”或 R”)，并采用接法。(3)根据你在 (2)中的选择，在图甲上完成实验电路的连接。(4)实验中，如果两电表的读数分别为U和I ,测得拉直后电阻丝的长度为L、直彳空为D,则待测电阻丝的电阻率p的计算式为p =。(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的 直径D=。答案 (1)C(2) R 分压 (3)图见解

19、析兀 D2U -) L- J-R)(5)1.205( 土0.002) mm1解析 (1)电阻R两骑的取大电压 U= IRx= 0.25 V ,约为电压表全程的10, 需要在待测电阻 R两端串联分压电阻，即串联电阻R,止匕时R+R KR/,电流表采用外接法，C正确。(2)滑动变阻器若选用 R,因为阻值太大，不论用限流接法还是用分压接法，都不方便调节，所以应该用 R;若R采用限流接法，通过 R的电流最小时也将超过0.5 A ,不符合要求，因而应选择 R,并采用分压接法。(3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示。(4)待测电阻R=一R。由电阻定律有 R=W-=2q,联立解得p

20、=rrIS 兀 D4LVU 一I 一 Ro(5)螺旋测微器的读数为 1 mm0.01 X20.5 mm= 1.205 mm。5.有一根细长而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 Qo已知这种金属的电阻率为p ,因管内中空部分形状不规则，无法直接测量截面积，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积现有如下器材可选：A.毫米刻度尺B.螺旋测微器C.电流表 Ai(600 mA,1.0 Q)D.电流表 Az(3 A,0.1Q)E.电压表 V(3 V,6 k Q)F.滑动变阻器R(2 k Q, 0.5 A)H.蓄电池 E(6 V,0.005 Q)I .开关一个，带夹

21、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)在虚线框内画出你所设计的电路图，并把图中的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数据。(3)实验中要测量的物理量有： ,计算 金属管线内部中空部分截面积So的表达式为：S =。答案 (1)ABCEGHI图见解析(3)样品的长度L、横截面边长a、电压表示数Uk电流表示数I才一节解析(1)采用伏安法测样品的电阻，首先选择出唯一必选的器材，如A、B、E、H、I。因样品电阻约10 Q,电压表量程为3 V,则样品的最大电流为 300 mA 电流表只能选 A;滑动变阻器R阻值太大，不便于调节，所以只能选(2)金属管线的电阻远小于电

22、压表内阻与电流表内阻差不大，故电流表外接。滑动变阻器 R若采用限流接法，金属管线的电压易超过电压表量程，为了 尽可能测出多组数据，所以只能采用分压接法。电路图及实际测量电路如图甲、乙所示。.L 。L22PLG.滑动变阻器 R (10 Q, 2 A)(3)由电阻te律R= pS得S= r ,样品的截面积 S= a So,故So= a r=a2哈，式中L为样品的长度，a为样品横截面的边长，U为电压表的示数，I为电流表的示数。6.如图甲所示（导线连线不完整），某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各安装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L=0.700 m,其间充满待测的导电溶液。用如下器材进行测量：电压表V（量程15 V,内阻约为30