第26讲.实验10：测定金属丝的电阻率.学生版

错题不再错就无敌了！ 实验：测定金属丝的电阻率2014年高考解决方案上课时间实验：测定金属丝的电阻率2014年高考解决方案上课时间：学生姓名：高考解决方案第一阶段·模块课程·实验·测定金属丝的电阻率Pageof10第26讲实验10测定金属丝的电阻率2014年高考怎么考2014年高考怎么考考点解读2011年2012年2013年18分18分知识讲解知识讲解1．实验目的学会使用安培表、电压表、螺旋测微器及正确读数，会用伏安法测电阻，测定金属电阻率．2．实验原理根据电阻定律公式，只要测出金属导线长和它的直径，计算出导线横截面积，用伏安法测出金属线的电阻，即可计算出导线电阻率．3．实验器材金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线若干．4．实验步骤（1）用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值，计算出导线的横截面积．（2）按图所示连接好用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导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值．（4）把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关．改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数和的值，记入记录表格内，断开开关．求出导线电阻的平均值．（5）将测得、、的值，代入电阻率计算公式中，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．注意事项（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法．（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、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．（3）测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分为待测导线长度．测量时应将导线拉直．（4）测金属丝直径时，要选三个不同位置测量求平均值．（5）闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置．（6）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度的值不宜过大（电流表用量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．6．误差分析（1）金属丝直径、长度的测量带来误差．（2）测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以，由，知．（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．用伏安法测未知电阻Rx时，若不知Rx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应按aB．若电流表示数有显著变化，K应按bC．若电压表示数有显著变化，K应按aD．若电压表示数有显著变化，K应按b如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路．下列分析中正确的是（）A．此接法的测量值大于真实值B．此接法的测量值小于真实值C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D．开始实验时滑动变阻器滑片P应处在最左端用伏安法来测电阻，可以有两种方法把电压表和电流表连入电路，如图所示．下列描述正确的是（）A．采用甲图测电阻误差最小B．采用乙图测电阻误差最小C．待测电阻的阻值比电压表的电阻值小的越多，采用甲图测电阻误差越小D．待测电阻的阻值比电流表的电阻值小的越多，采用乙图测电阻误差越小用伏安法测电阻时，按甲图所示电路测得的结果是R1，按乙图所示电路测得的结果是R2，若电阻的真实值是R，则（）A．R1＞R＞R2 B．R1＜R＜R2 C．R＜R1，R＜R2 D．R＞R1，R＞R2在“测定金属丝的电阻率”实验中，以下操作中错误的是（）A．用米尺测量金属丝的全长三次，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用电流表外接电路，多次测量后算出平均值D．实验中保持金属丝的温度不变用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验。已知金属丝的电阻约为6。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图所示，由此可知金属丝直径的测量结果为__________mm。（2）在用电压表和电流表测金属丝的电阻时，提供下列供选择的器材：A．直流电源（电动势约为4.5V，内阻很小）B．电压表（量程0～3V，内阻约）C．电压表（量程0～15V，内阻约）D．电流表（量程0～0.6A，内阻约）E．电流表（量程0～3A，内阻约）F．滑动变阻器（阻值范围0～，最大允许电流1A）G．滑动变阻器（阻值范围0～，最大允许电流2A）H．开关、导线要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，在供选择的器材中，电流表应选择________，电压表应选择________，滑动变阻器应选择________。（填字母代号）（3）根据上面选择器材，完成图中实验电路的连接。某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率，已知电阻丝的长度为L，电阻约为，可提供的器材有：A．电流表G，内阻，满偏电流B．电流表A，内阻约为，量程为0~250mAC．螺旋测微器D．电阻箱（，0.5A）E．滑动变阻器（，1A）F．干电池组（3V，）G．一个开关和导线若干他进行了以下操作：（1）用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径。如图所示为螺旋测微器的示数部分，则该次测量测得电阻丝的直径__________。（2）把电流表G与电阻箱串联当作电压表用。这块“电压表”最大能测量3V的电压，则电阻箱的阻值应调为。（3）设计实验电路图。图中虚线框里只是他设计的实验电路图的一部分，请将电路图补画完整。（4）实验电路连接。请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线。（5）测量并计算电阻率。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某确定位置，电流表G的示数为，电流表A的示数为。请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式。影响物质材料由电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该导电材料制作成电阻较小的线状元件做实验，测量元件中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．（1）他们应选用下图所示的哪个电路进行实验？答：（2）在答题纸上，按照正确的电路图，连接图中的实物图（3）实验测得元件的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据，判断元件是金属材料还是半导体材料？答：．（4）把元件接入如图所示的电路中，当电阻的阻值为时，电流表的读数为；当电阻的阻值为时，电流表的读数为．结合上表数据，求出电池的电动势为V，内阻为．（不计电流表的内阻，结果保留两位有效数字）（5）用螺旋测微器测得线状元件的直径如图所示，则元件的直径是____． 某同学做“测量金属丝电阻率”的实验．（1）首先，他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，并求出其平均值作为金属丝的直径d．其中某次测量如图所示，这次测量对应位置金属导线的直径为__________________mm；（2）然后他测量了金属丝的电阻．实验中使用的器材有：a．金属丝（长度为，电阻约）b．直流电源（，内阻不计）c．电流表（200mA，内阻约）d．电压表（3V，内阻约3kΩ）e．滑动变阻器（，）f．定值电阻（，）g．定值电阻（，）h．定值电阻（，）i．开关，导线若干该同学实验时的电路图如图所示，且在实验中两块电表的读数都能接近满偏值，定值电阻应该选_____________（选填“”、“”或“”）；（3）该同学根据测量时电流表的读数I、电压表的读数U描绘的U—I图象如图所示，根据图象可以求得金属丝的电阻为=_______（4）设法保持金属丝的温度不变，而逐渐减小上述金属丝（长度为）接入电路的长度x，当电压表的示数保持不变时，下列图象中正确反映了金属丝电阻消耗的功率P随x变化规律的是ABCD图9图8d0图9图8d0110200mm①用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图9所示，金属管线的外径为_________mm；②现有如下器材A．电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）B．电流表（量程3A，内阻约0.03Ω）C．电压表（量程3V，内阻约3kΩ）D．滑动变阻器（1750Ω，0.3A）E．滑动变阻器（15Ω，3A）F．蓄电池（6V，内阻很小）G．开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_____，滑动变阻器应选_____。（只填代号字母）。③请将图10所示的实际测量电路补充完整。图10图10④已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是___________。计算中空部分截面积的表达式为S=____________。巩固练习巩固练习在《测定金属的电阻率》的实验中（1）因为金属丝的电阻只有几欧姆，所以测电阻的伏安法电路应采用电流表______接法，而改变电压的电路可采用滑动变阻器______连接的方法比较方便为避免电流大、发热多而影响电阻率的变化，所以电源电动势不必太大，因而电压表可选用______量程．（2）画出电路图，并连接图中的实物图（3）测电阻丝长度用______，测金属丝的直径用______，为了减少测量误差，应在导线的几个不同位置上各测量一次，求它们的______值，再求金属丝的横截面积．（4）以平均电阻R，金属丝长L，平均直径d，写出计算电阻率的计算式：______．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为______________mm；5050202515（2）用螺旋测微器测量其直径如右上图，由图可知其直径为_________mm；（3）已知该电阻丝的电阻约200Ω，该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，可选用的仪器有：待测圆柱体电阻R电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）电流表A2（量程0～10mA，内阻约30Ω）电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）直流电源E（电动势4V，内阻不计）滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）开关S导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在右框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号。（4）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ＝__________Ω·m。（保留2位有效数字）图1小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大。某同学为研究这一现象，所用的实验器材如下：电压表V、电流表A、滑动变阻器（0~10Ω）、电源、小灯泡、开关以及导线若干，并利