资源简介

3.实验:导体电阻率的测量
课标准 素养目标
1.掌握游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理及测量法。 2.进一步掌握电压表、电流表、滑动变阻器的使用法。 3.学会伏安法测电阻,进一步测定导体的电阻率。 4.学会利用U-I图像求导体的电阻。 1.电阻、电阻率的概念。 (物理观念) 2.用游标卡尺、螺旋测微器测量金属丝的直径;伏安法测电阻的原理及操作过;图像法处理数据并求出导体的电阻。 (科学探究) 3.通过长度的测量体会严谨的科学态度;掌握合理运用多种式处理数据的能力。 (科学态度与责任)
第1课时　长度的测量及其测量工具的选用
实验自主学习
【实验目的】
1.螺旋测微器测量长度的原理及测量法。
2.游标卡尺测量长度的原理及测量法。
【实验器材】
螺旋测微器、游标卡尺、毫米刻度尺、测量块等。
【实验原理】
1.螺旋测微器的原理及读数法:
(1)构造:如图1所示,B为固定刻度,E为可动刻度。
(2)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,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。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(3)读数:
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。
②测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)× 0.01(mm)。
③如图2所示,固定刻度示数为2.0 mm,半毫米刻度线未露,而从可动刻度上读的示数为15.0× 0.01 mm,最后的读数为:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
2.游标卡尺的原理及读数法:
(1)构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺。(如图3所示)
(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。
(3)原理:利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。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,其读数如表所示:
刻度格数 (分度) 刻度总 长度 1 mm与每 小格的差值 精确度 (可精确到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)读数:若用x表示从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,则记录结果表达为(x+K×精确度) mm。
(5)游标卡尺的读数应注意以下三点:
①看清精确度。
例如:
易错成(11+4×0.1) mm=11.40 mm
正确的应为11.4 mm
注意点:游标卡尺不需估读,后面不能随意加零。
例如:
易错成(10+10×0.05) mm=10.5 mm,
正确的应为10.50 mm。
②主尺上的单位应为厘米。
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米,读数时应将毫米和厘米分清,游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。
例如:
易错成(5+4×0.05) mm=5.20 mm,
正确的应为(50+4×0.05) mm=50.20 mm
③区分零刻度与标尺最前端。
例如:
易错成(13+10×0.05) mm=13.50 mm
正确读数为(14+10×0.05) mm=14.50 mm
【实验探究】
利用缠绕法测量金属丝的直径:
器材:待测金属丝、毫米刻度尺、木棒。
问题:如何利用刻度尺测量金属丝的直径
提示:用毫米刻度尺直接测量一根金属丝的直径,测量误差很大,不可取。
如图所示,将金属丝紧密地绕到木棒上,记下所绕的匝数n,用刻度尺测量出n匝金属丝直径L,则金属丝的直径d=。(共12张PPT)
3.实验:导体电阻率的测量
第1课时　长度的测量及其测量工具的选用
01
实验自主学习
课标准 素养目标
1.掌握游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理及测量法。 2.进一步掌握电压表、电流表、滑动变阻器的使用法。 3.学会伏安法测电阻,进一步测定导体的电阻率。 4.学会利用U-I图像求导体的电阻。 1.电阻、电阻率的概念。(物理观念)
2.用游标卡尺、螺旋测微器测量金属丝的直径;伏安法测电阻的原理及操作过;图像法处理数据并求出导体的电阻。(科学探究)
3.通过长度的测量体会严谨的科学态度;掌握合理运用多种式处理数据的能力。(科学态度与责任)
01
实验自主学习
【实验目的】
1.螺旋测微器测量长度的原理及测量法。
2.游标卡尺测量长度的原理及测量法。
【实验器材】
螺旋测微器、游标卡尺、毫米刻度尺、测量块等。
【实验原理】
1.螺旋测微器的原理及读数法:
(1)构造:如图1所示,B为固定刻度,E为可动刻度。
(2)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,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。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(3)读数:
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。
②测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)× 0.01(mm)。
③如图2所示,固定刻度示数为2.0 mm,半毫米刻度线未露,而从可动刻度上读的示数为15.0× 0.01 mm,最后的读数为:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
2.游标卡尺的原理及读数法:
(1)构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺。(如图3所示)
(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。
(3)原理:利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。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,其读数如表所示:
刻度格数 (分度) 刻度总 长度 1 mm与每 小格的差值 精确度
(可精确到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)读数:若用x表示从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,则记录结果表达为(x+K×精确度) mm。
(5)游标卡尺的读数应注意以下三点:
①看清精确度。
例如:
易错成(11+4×0.1) mm=11.40 mm
正确的应为11.4 mm
注意点:游标卡尺不需估读,后面不能随意加零。
例如:
易错成(10+10×0.05) mm=10.5 mm,
正确的应为10.50 mm。
②主尺上的单位应为厘米。
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米,读数时应将毫米和厘米分清,
游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。
例如:
易错成(5+4×0.05) mm=5.20 mm,
正确的应为(50+4×0.05) mm=50.20 mm
③区分零刻度与标尺最前端。
例如:
易错成(13+10×0.05) mm=13.50 mm
正确读数为(14+10×0.05) mm=14.50 mm
【实验探究】
利用缠绕法测量金属丝的直径:
器材:待测金属丝、毫米刻度尺、木棒。
问题:如何利用刻度尺测量金属丝的直径
提示:用毫米刻度尺直接测量一根金属丝的直径,测量误差很大,不可取。
如图所示,将金属丝紧密地绕到木棒上,记下所绕的匝数n,用刻度尺测量出n匝金属丝直径L,则金属丝的直径d=。第2课时　金属丝电阻率的测量
实验自主学习
【实验目的】
1.掌握电压表、电流表、滑动变阻器的使用法。
2.掌握游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理及测量法。
3.学会伏安法测电阻,进一步测定导体的电阻率。
【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(50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器(游标卡尺)、毫米刻度尺。
【实验原理】
1.把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=)。电路原理图如图所示。
2.用毫米刻度尺测出金属丝的长度l,用螺旋测微器(游标卡尺)在金属丝的三个地分别测量直径,求出金属丝的直径d的平均值,算出横截面积S(S=)。
3.由电阻定律R=ρ,得ρ=,求出电阻率。
实验互动探究
【实验过】
一、实验步骤
1.测直径:用螺旋测微器(游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出平均值d。
2.连电路:按如图所示的电路图连接实验电路。
3.量长度: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次,并记录。
4.求电阻:把滑动变阻器的滑动触头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,记入表格内,断开开关S。
5.拆除实验电路,整理好实验器材。
二、数据处理
1.电阻R的值:
法一,平均值法:分别计算电阻值再求平均值;
法二,图像法:利用U -I图线的斜率求电阻。
2.将测得的Rx、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ=中,计算出金属丝的电阻率。
三、实验注意事项
1.为了便,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,应该在连入电路之后在金属丝拉直的情况下进行。
2.因一般金属丝电阻较小,为了减小实验的系统误差,必须选择电流表外接法。
3.本实验若用限流式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态。
4.电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变。
四、电流表、电压表测电阻两种法的比较
项目 电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测=Ux+UA 电压表分流I测=Ix+IV
电阻测量值 R测==Rx+RA>Rx 测量值大于真实值 R测==适用条件 RA Rx RV Rx
五、滑动变阻器在电路中的两种调节式(接法)
比较项目 限流式接法 分压式接法 对比说明
两种接法 电路图 串、并联 关系不同
负载R上 电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E 分压电路 调节范围大
负载R上 电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 分压电路 调节范围大
闭合S 前滑片P位置 b端 a端 都是为了 保护电路元件
1.限流式:如表格中图甲所示。
(1)电路结构:滑动变阻器与待测电阻串联在电路中。
(2)优点:电路结构简单,优先选用。
(3)局限性:
①待测电阻两端电压或电流不能从零开始变。
②当滑动变阻器较小时,调节范围很小。甚至电压表或电流表量较小时,滑动变阻器调至最大仍超量。
2.分压式:如表格中图乙所示。
(1)电路结构:滑动变阻器一部分电阻与待测电阻先并联,其余电阻再串联在电路中。
(2)缺点:电路结构复杂,限流接法不能满足需要时才选用。
(3)优点:
①待测电阻两端电压或电流能从零开始变。
②调节范围大。
六、实验器材的选择
选择的原则:
1.准确性原则:电压表、电流表在使用时要有较大偏转(指针偏转一般在满偏角度的以上)。
2.安性原则:通过电源、电表、滑动变阻器、用电器的电流不能超过其允许的最大电流。
3.便于操作原则:选择控制电路时,既要考虑供电电压的变范围是否满足实验要求,又要注意便于操作。滑动变阻器优先选择“限流”,若采用分压接法,应选阻值最小的变阻器。
4.常用电表的读数:
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值,然后根据表盘总的刻度数确定分度值,按照指针的实际位置进行读数即可。
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数法相同,此量下的分度值是0.1 V或0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。
(2)对于0~15 V量的电压表,分度值是0.5 V,读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。
(3)对于0~0.6 A量的电流表,分度值是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到分度值的一半,即0.01 A。
【实验探究】
1.实验过中,应注意哪些面的安操作问题
提示:(1)接通开关前,注意检查电源是否短路,正确连接电表,以免损坏实验器材。
(2)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
2.本实验中,为了减小误差,实验过应注意什么问题
提示:(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)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。
(3)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。
(4)在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用0~0.6 A量),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过中逐渐增大。
3.本实验可以做何改进
提示:(1)在求R的平均值时,可以用U-I图线的斜率求出。
(2)根据实验的具体要求,也可能需要滑动变阻器的分压式接法。
实验典例突破
类型一 测量仪器、仪表的读数
【典例1】(1)如图1所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、
19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为　　　mm,　　　mm,　　　mm。
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,则金属丝的直径是　　　　mm。
(3)①图3电表使用0~0.6 A量时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　　　A,图中表针示数是　　　　　　A;当使用0~3 A量时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　　A,图中表针示数为　　　　A。
②图4电表使用较小量时,每小格表示　　　　V,图中表针的示数为　　　　V。若使用的是较大量,则这时表盘刻度每小格表示　　　　V,图中表针示数为　　　　V。
(4)旋钮式电阻箱如图5所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为　　　　Ω。今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω,最简单的操作法是　　　　　　　　　　　　。
若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻值范围为　　　　。
【解析】(1)最上面图读数:整毫米是17,
不足1毫米数是7×0.1 mm=0.7 mm,
最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。
中间图读数:整毫米是23,
不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,
最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。
最下面图读数:整毫米是3,
不足1毫米数是9×0.02 mm=0.18 mm,
最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。
(2)固定刻度示数为2.0 mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0×0.01 mm,
最后的读数:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
(3)①使用0~0.6 A量时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用0~3 A量时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A。
②电压表使用0~3 V量时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用0~15 V量时,每小格为0.5 V,表针示数为8.5 V。
(4)图5电阻箱电阻为1 987 Ω,若将电阻改为2 087 Ω,最简单的操作法是将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω。
答案:(1)17.7　23.85　3.18　(2)2.150
(3)①0.02　0.44　0.1　2.20
②0.1　1.70　0.5　8.5
(4)1 987　将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0　0~19 998 Ω
【探究训练】
1.(1)如图甲所示是某游标卡尺的实物图,它可以用于测量内径、外径和深度,其中　　　(选填“a”“b”“c”“d”或“e”)是用来测量深度的;测量结束、读取数据前,需要将游标尺固定在主尺上,防止其滑动,应操作的部件是　　　　(选填“a”“b”“c”“d”或“e”);如图乙所示为用该尺测量某圆筒内径时照片的一部分,则该圆筒内径大小为　　　　cm。
(2)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图丙所示,则其直径D=　　　　　mm,用游标卡尺测量管子的内径如图丁所示,则其内径d=　　　　cm。
【解析】(1)游标卡尺用来测量深度的应该是c;测量结束、读取数据前,防止其滑动,应该用紧固螺钉固定,故应为部件b;图乙所示为10分度游标卡尺,分度值为0.01 cm,故游标尺零刻线所在位置对应主尺上的位置为5.0 cm+2×0.01 cm=5.02 cm,故该圆筒内径为5.02 cm。
(2)由图丙可知,螺旋测微器的读数为D=1 mm+0.050 mm=1.050 mm;由图丁可知,游标卡尺的读数为d=42 mm+15×0.05 mm=42.75 mm=4.275 cm。
答案:(1)c　b　5.02　(2)1.050　4.275
2.读出下列游标卡尺读数。
(1)
读数:　　　　　　mm。
(2)
读数:　　　　　　cm。
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为11 mm,游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为4×0.1 mm=0.4 mm,所以最终读数为11 mm+0.4 mm=11.4 mm。
(2)游标卡尺的主尺读数为10 mm,游标尺上第26个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为26×0.02 mm=0.52 mm,所以最终读数为10 mm+0.52 mm=10.52 mm=1.052 cm。
答案:(1)11.4　(2)1.052
类型二 实验原理与操作
【典例2】(2025·济南高二检测)2024年,我国在各项领域均取得了重大突破。在中国航空航天实验室中有一批特殊的材料,实验室的工作人员需要对其各项性能指标进行测量,其中一项比较重要的便是其导电性能。实验人员取出其中圆柱状的材料(如图1),电阻约为100 Ω,为了测量其电阻率,现提供以下实验器材:
10分度的游标卡尺、螺旋测微器、电流表A1(量50 mA,内阻r1为100 Ω)、电流表A2(量100 mA,内阻r2约为40 Ω)、电流表A3(量1 A,内阻r3约为0.1 Ω)、滑动变阻器R(20 Ω,额定电流1 A)、直流电源E(12 V,内阻不计)、圆柱体导体棒样品Rx、开关一只、导线若干。
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示,其示数L=　　　　　mm;用螺旋测微器测得该样品的直径如图3所示,其示数D=　　　　mm。
(2)为了尽可能精确地测量样品电阻Rx,电路原理图如图4所示,图中甲电流表应选　　　;乙电流表应选　　　　(均选填“A1”“A2”或“A3”),闭合开关,测量出甲电流表读数为I甲、乙电流表读数为I乙。
(3)电阻率ρ=　　　　　(用I甲、I乙、r1、L、D、π表示)。
【解析】(1)根据游标卡尺的读数规则有L=60 mm+5×0.1 mm=60.5 mm,根据螺旋测微器的读数法则有D=3.5 mm+13.0×0.01 mm=3.630 mm。
(2)通过电阻的最大电流大约为I= A=0.12 A=120 mA,电流表A3量偏大,另外两个电流表中,A2电流表的满偏电流大于A1电流表的满偏电流,又A1电流表内阻为定值,根据欧姆定律与串并联知识,应将A1电流表与待测材料并联后再与A2电流表串联,又因滑动变阻器阻值太小,应用分压式接法,实验器材中没有电压表,但可以用已知内阻的电流表A1与待测电阻并联测电压;即甲电流表选择A1乙电流表选择A2。
(3)由电阻定律可知Rx=ρ=ρ,由欧姆定律可知待测电阻阻值Rx=,联立解得电阻率ρ=。
答案:(1)60.5　3.630　(2)A1　A2　(3)
【探究训练】
在“测量金属丝的电阻率”实验中,用伏安法测量金属丝的电阻Rx,采用的实验电路图如图(a)。
(1)在实验电路图中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应先滑至　　　　(选填“a”或“b”)端。
(2)某次测量,电压表的量为0~3.0 V,指针如图(b),其读数为　　　　　V。
(3)考虑电表内阻对测量的影响,Rx的测量值　　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【解析】(1)为了保护电路安,在实验电路图中,开关S闭合前,应该让滑动变阻器连入电路部分的阻值最大,所以滑动变阻器的滑片P应先滑至b 端。
(2)电压表的量为0~3.0 V,分度值为0.1 V,由图(b)可知读数为0.60 V。
(3)电路图中,电流表采用外接法,由于电压表的分流,使得电流表示数大于待测电阻的电流,根据欧姆定律可知,Rx的测量值偏小。
答案:(1)b　(2)0.60　(3)偏小
类型三 数据处理和实物图的连线
【典例3】(2025·淄博高二检测)某实验小组测量一粗细均匀的电阻丝的电阻率。有如下实验器材可供选择:
A.待测电阻丝(阻值约10 Ω)
B.电流表A(0~0.6 A,0~3 A)
C.电压表V(0~3 V,0~15 V)
D.滑动变阻器R1(0~5 Ω)
E.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
F.开关,若干导线
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量电阻丝的直径时,当测微螺杆靠近电阻丝时,应停止使用
　　　旋钮,改用　　　　　,听到“喀喀”声时停止。(请在螺旋测微器上的三个部件①②③中选填)
(2)螺旋测微器示数如图乙所示,则该电阻丝的直径d=　　　　　mm。
(3)实验时要求电流表的示数从零开始测量,用笔画线代替导线将图丙电路连接完整。
(4)实验小组采集到多组不同长度的电阻丝对应的电压表示数U和电流表示数I,利用R=计算出电阻丝不同长度l对应的阻值R,描绘出R-l图线。已知图线的斜率为k,请写出电阻丝的电阻率表达式:ρ=　　　　　。(用π、k、d表示)
(5)本实验中,小明同学认为电流表的内接导致电阻丝的阻值R测量值偏大,从而使得电阻丝的电阻率ρ测量值偏大,小明的观点正确吗 请说明理由。
【解析】(1)螺旋测微器上的③为微调旋钮,为了保护螺旋测微器,当测微螺杆靠近电阻丝时,应停止使用②旋钮,改用③,听到“喀喀”声时停止。
(2)螺旋测微器的精确度为0.01 mm,电阻丝的直径d=0.5 mm+20.0×0.01 mm=0.700 mm。
(3)实验时要求电流表的示数从零开始测量,因此滑动变阻器采用分压式接法,如图所示:
(4)根据电阻定律R=ρ=ρl,结合R-l函数图像斜率的含义,图像的斜率k=,解得ρ=。
(5)小明同学的观点不正确,因为实验采用电流表内接法,只会导致测量值R相对电阻丝的电阻在图像中上移某一定值,不会改变图像的斜率,所以不影响电阻丝的电阻率ρ的测量。
答案:(1)②　③　(2)0.700
(3)
(4)
(5)小明同学的观点不正确,因为实验采用电流表内接法,只会导致测量值R相对电阻丝的电阻在图像中上移某一定值,不会改变图像的斜率,所以不影响电阻丝的电阻率ρ的测量。
【探究训练】
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1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Rx。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,记录数据如表:
次序 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
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图2中的　　　　　(选填“甲”或“乙”)图。
(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,请根据(2)中所选的电路图,补充完成图3实物间的连线。
(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=　　　　　Ω(保留两位有效数字)。
(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.1×10-2 Ω·m　　　　　 B.1×10-3 Ω·m
C.1×10-6 Ω·m D.1×10-8 Ω·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正确的选项是　　　　　(多选)。
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.用U-I图线处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
【解析】(1)螺旋测微器读数:固定刻度示数+可动刻度示数×0.01 mm=0+39.7×0.01 mm
=0.397 mm。
(2)由测得的U、I值得Rx约5 Ω,乙图中提供给Rx的最小电压U==0.6 V,故选用甲图电路使电压调节范围更广。
(3)如图所示。
(4)描点后可见,第6次测量误差很大,舍去,作过原点的直线将其余6个点拟合到直线上,如图所示,Rx==4.5 Ω。
(5)由R=,ρ=≈1.1×10-6 Ω·m,故选C。
(6)由于观察角度及观察能力不同,对螺旋测微器读数会产生偶然误差,选项A错误;电流表和电压表不可能成为理想电表,对测量带来的误差是不可避免的,属于系统误差,选项B错误;电压表内阻的分流是产生系统误差的原因,如果将其电阻计算在内,如图甲电路中,则R测=, Rx=,即可消除系统误差。用U-I图线处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差。C、D正确。
答案:(1)0.397(0.395~0.399均可)　(2)甲
(3)见解析图　
(4)见解析图　4.5(4.3~4.7均可)　
(5)C　(6)C、D
课堂学业达标
1.(2024·甘肃适应性测试)在测量金属丝电阻率的实验中,待测金属丝的阻值约为7 Ω,电压表和电流表的内阻分别约为6 kΩ和0.1 Ω。
(1)通过多次测量金属丝直径可以减小测量的　　　　(选填“系统”或“偶然”)误差,要使测量准确到0.01 mm,应选用的仪器是　　　　　　。
(2)为了减小电表内阻对测量结果引起的　　　　　　(选填“系统”或“偶然”)误差,应该采用电流表　　　　(选填“内接”或“外接”)电路,引起误差的原因是　　　　。
A.电压表分流 B.电压表分压
C.电流表分流 D.电流表分压
(3)图中符合实验要求且连线正确的是　　　
【解析】(1)通过多次测量金属丝直径可以减小测量的偶然误差,要使测量准确到0.01 mm,应选用的仪器是螺旋测微器,读数到mm为单位小数点后三位,所以精确度为0.01 mm。
(2)为了减小电表内阻对测量结果引起的系统误差,应该采用电流表外接电路,因为待测电阻远小于电压表内阻,电流表外接时,电压表测量准确,电流表测量偏大,引起误差的原因是电压表分流。故选A。
(3)电路采取外接法,A选项滑动变阻器没起到调节作用,B选项电压表串联到电路中,C选项采取了内接法。故选D。
答案:(1)偶然　螺旋测微器　
(2)系统　外接　A　(3)D
2.用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图1所示,由图可以读出金属丝的直径d=　　　mm;电流表、电压表的表盘如图2所示,由图可以读出电流强度I=　　　　A,电压U=　　　　V。
【解析】由图示螺旋测微器可知,其示数为:1.5 mm+19.9×0.01 mm=1.699 mm(1.697~1.700均可)
电流表量为0~0.6 A,由图示电流表可知,其分度值为0.02 A,示数为0.44 A;电压表量为0~3 V,由图示电压表可知,其分度值为0.1 V,示数为2.20 V。
答案:1.699(1.697~1.700均可)　0.44　2.20
3.(2025·威海高二检测)(1)某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验过中,用游标卡尺测得金属丝的长度l为　　　　mm,用螺旋测微器测得金属丝的直径d为　　　mm,电流和电压的读数值依次是　　　　A、　　　　　V。
(2)该实验小组用如图所示实验电路测量其电阻值。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于端
　　　(选填“a”或“b”)。
(3)某次实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,若用表示该圆柱复合材料的电阻的测量值,则该测量值比真实值偏　　　　　(选填“大”或“小”)。
【解析】(1)金属丝的长度为l=10 mm+10×0.05 mm=10.50 mm
金属丝的直径为d=0.5 mm+3.0×0.01 mm=0.530 mm
电流表量选择0.6 A,分度值为0.02 A,读数为0.42 A;
电压表量选择3 V,分度值为0.1 V,读数为2.25 V。
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于a端;
(3)由电路可知,由于电压表的分流作用,使得电流表的测量值偏大,根据R=
可知,电阻的测量值偏小。
答案:(1)10.50　0.530　0.42　2.25　(2)a　(3)小(共57张PPT)
第2课时　金属丝电阻率的测量
01
02
03
实验自主学习
实验互动探究
实验典例突破
04
课堂学业达标
01
实验自主学习
【实验目的】
1.掌握电压表、电流表、滑动变阻器的使用法。
2.掌握游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理及测量法。
3.学会伏安法测电阻,进一步测定导体的电阻率。
【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
(50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器(游标卡尺)、毫米刻度尺。
【实验原理】
1.把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=)。
电路原理图如图所示。
2.用___________测出金属丝的长度l,用螺旋测微器(游标卡尺)在金属丝的三个地
分别测量直径,求出金属丝的直径d的平均值,算出横截面积S(S=)。
3.由电阻定律R=ρ,得ρ=,求出电阻率。
毫米刻度尺
02
实验互动探究
【实验过】
一、实验步骤
1.测直径:用螺旋测微器(游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出平均值d。
2.连电路:按如图所示的电路图连接实验电路。
3.量长度: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次,并记录。
4.求电阻:把滑动变阻器的滑动触头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,记入表格内,断开开关S。
5.拆除实验电路,整理好实验器材。
二、数据处理
1.电阻R的值:
法一,平均值法:分别计算电阻值再求平均值;
法二,图像法:利用U -I图线的斜率求电阻。
2.将测得的Rx、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ=中,计算出金属丝的电阻率。
三、实验注意事项
1.为了便,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,应该在连入电路之后在金属丝拉直的情况下进行。
2.因一般金属丝电阻较小,为了减小实验的系统误差,必须选择电流表外接法。
3.本实验若用限流式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态。
4.电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变。
四、电流表、电压表测电阻两种法的比较
项目 电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测=Ux+UA 电压表分流I测=Ix+IV
电阻测量值 R测==Rx+RA>Rx 测量值大于真实值 R测==测量值小于真实值
适用条件 RA Rx RV Rx
五、滑动变阻器在电路中的两种调节式(接法)
比较项目 限流式接法 分压式接法 对比说明
两种接法 电路图 串、并联
关系不同
负载R上 电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E 分压电路
调节范围大
负载R上 电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 分压电路
调节范围大
闭合S 前滑片P位置 b端 a端 都是为了
保护电路元件
1.限流式:如表格中图甲所示。
(1)电路结构:滑动变阻器与待测电阻串联在电路中。
(2)优点:电路结构简单,优先选用。
(3)局限性:
①待测电阻两端电压或电流不能从零开始变。
②当滑动变阻器较小时,调节范围很小。甚至电压表或电流表量较小时,滑动变阻器调至最大仍超量。
2.分压式:如表格中图乙所示。
(1)电路结构:滑动变阻器一部分电阻与待测电阻先并联,其余电阻再串联在电路中。
(2)缺点:电路结构复杂,限流接法不能满足需要时才选用。
(3)优点:
①待测电阻两端电压或电流能从零开始变。
②调节范围大。
六、实验器材的选择
选择的原则:
1.准确性原则:电压表、电流表在使用时要有较大偏转(指针偏转一般在满偏角度的以上)。
2.安性原则:通过电源、电表、滑动变阻器、用电器的电流不能超过其允许的最大电流。
3.便于操作原则:选择控制电路时,既要考虑供电电压的变范围是否满足实验要求,又要注意便于操作。滑动变阻器优先选择“限流”,若采用分压接法,应选阻值最小的变阻器。
4.常用电表的读数:
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值,然后根据表盘总的刻度数确定分度值,按照指针的实际位置进行读数即可。
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数法相同,此量下的分度值是0.1 V或0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。
(2)对于0~15 V量的电压表,分度值是0.5 V,读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。
(3)对于0~0.6 A量的电流表,分度值是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到分度值的一半,即0.01 A。
【实验探究】
1.实验过中,应注意哪些面的安操作问题
提示:(1)接通开关前,注意检查电源是否短路,正确连接电表,以免损坏实验器材。
(2)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
2.本实验中,为了减小误差,实验过应注意什么问题
提示:(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)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。
(3)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。
(4)在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用0~0.6 A量),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过中逐渐增大。
3.本实验可以做何改进
提示:(1)在求R的平均值时,可以用U-I图线的斜率求出。
(2)根据实验的具体要求,也可能需要滑动变阻器的分压式接法。
03
实验典例突破
类型一 测量仪器、仪表的读数
【典例1】(1)如图1所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为9 mm
长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为　　　mm,
　　　mm,　　　mm。
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,则金属丝的直径是
　　　　mm。
(3)①图3电表使用0~0.6 A量时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　　　A,
图中表针示数是　　　　 　　A;当使用0~3 A量时,对应刻度盘上每一
小格代表　　　　　A,图中表针示数为　　　　A。
②图4电表使用较小量时,每小格表示　　 　　V,图中表针的示数为
　　　　V。若使用的是较大量,则这时表盘刻度每小格表示　　　　V,
图中表针示数为　　　　V。
(4)旋钮式电阻箱如图5所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为
　　　 　Ω。今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω,最简单的操作法是　　　　　　　　　　 　　。
若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻值范围为　　　　。
【解析】(1)最上面图读数:整毫米是17,
不足1毫米数是7×0.1 mm=0.7 mm,
最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。
中间图读数:整毫米是23,
不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,
最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。
最下面图读数:整毫米是3,
不足1毫米数是9×0.02 mm=0.18 mm,
最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。
(2)固定刻度示数为2.0 mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0×
0.01 mm, 最后的读数:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
(3)①使用0~0.6 A量时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用0~3 A量时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A。
②电压表使用0~3 V量时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用0~15 V量时,每小格为0.5 V,表针示数为8.5 V。
(4)图5电阻箱电阻为1 987 Ω,若将电阻改为2 087 Ω,最简单的操作法是将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω。
答案:(1)17.7　23.85　3.18　(2)2.150
(3)①0.02　0.44　0.1　2.20
②0.1　1.70　0.5　8.5
(4)1 987　将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0　0~19 998 Ω
【探究训练】
1.(1)如图甲所示是某游标卡尺的实物图,它可以用于测量内径、外径和深度,其中　　　(选填“a”“b”“c”“d”或“e”)是用来测量深度的;测量结束、读取数据前,需要将游标尺固定在主尺上,防止其滑动,应操作的部件是　　　　(选填“a”“b” “c”“d”或“e”);如图乙所示为用该尺测量某圆筒内径时照片的一部分,则该圆筒内径大小为　　　　cm。
(2)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图丙所示,则其直径D=　　　　mm,
用游标卡尺测量管子的内径如图丁所示,则其内径d=　　　　cm。
【解析】(1)游标卡尺用来测量深度的应该是c;测量结束、读取数据前,防止其滑动,应该用紧固螺钉固定,故应为部件b;图乙所示为10分度游标卡尺,分度值为0.01 cm,故游标尺零刻线所在位置对应主尺上的位置为5.0 cm+ 2×0.01 cm=5.02 cm,故该圆筒内径为5.02 cm。
(2)由图丙可知,螺旋测微器的读数为D=1 mm+0.050 mm=1.050 mm;由图丁可知,游标卡尺的读数为d=42 mm+15×0.05 mm=42.75 mm=4.275 cm。
答案:(1)c　b　5.02　(2)1.050　4.275
2.读出下列游标卡尺读数。
(1)
读数:　　　　　　mm。
(2)
读数:　　　　　　cm。
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为11 mm,游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为4×0.1 mm=0.4 mm,所以最终读数为11 mm+
0.4 mm=11.4 mm。
(2)游标卡尺的主尺读数为10 mm,游标尺上第26个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为26×0.02 mm=0.52 mm,所以最终读数为10 mm+
0.52 mm=10.52 mm=1.052 cm。
答案:(1)11.4　(2)1.052
类型二 实验原理与操作
【典例2】(2025·济南高二检测)2024年,我国在各项领域均取得了重大突破。在中国航空航天实验室中有一批特殊的材料,实验室的工作人员需要对其各项性能指标进行测量,其中一项比较重要的便是其导电性能。实验人员取出其中圆柱状的材料(如图1),电阻约为100 Ω,为了测量其电阻率,现提供以下实验器材:
10分度的游标卡尺、螺旋测微器、电流表A1(量50 mA,内阻r1为100 Ω)、电流表A2(量100 mA,内阻r2约为40 Ω)、电流表A3(量1 A,内阻r3约为0.1 Ω)、滑动变阻器R(20 Ω,额定电流1 A)、直流电源E(12 V,内阻不计)、圆柱体导体棒样品Rx、开关一只、导线若干。
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示,其示数L=　　　　　mm;用螺旋
测微器测得该样品的直径如图3所示,其示数D=　　　　mm。
(2)为了尽可能精确地测量样品电阻Rx,电路原理图如图4所示,图中甲电流表应
选　　　;乙电流表应选　　　　(均选填“A1”“A2”或“A3”),闭合开关,测量出
甲电流表读数为I甲、乙电流表读数为I乙。
(3)电阻率ρ=　　　　　(用I甲、I乙、r1、L、D、π表示)。
【解析】(1)根据游标卡尺的读数规则有L=60 mm+5×0.1 mm=60.5 mm,根据螺旋测微器的读数法则有D=3.5 mm+13.0×0.01 mm=3.630 mm。
(2)通过电阻的最大电流大约为I= A=0.12 A=120 mA,电流表A3量偏大,另外两个电流表中,A2电流表的满偏电流大于A1电流表的满偏电流,又A1电流表内阻为定值,根据欧姆定律与串并联知识,应将A1电流表与待测材料并联后再与A2电流表串联,又因滑动变阻器阻值太小,应用分压式接法,实验器材中没有电压表,但可以用已知内阻的电流表A1与待测电阻并联测电压;即甲电流表选择A1乙电流表选择A2。
(3)由电阻定律可知Rx=ρ=ρ,由欧姆定律可知待测电阻阻值Rx=,
联立解得电阻率ρ=。
答案:(1)60.5　3.630　(2)A1　A2　(3)
【探究训练】
在“测量金属丝的电阻率”实验中,用伏安法测量金属丝的电阻Rx,采用的实验电路
图如图(a)。
(1)在实验电路图中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应先滑至　　　　(选填“a”
或“b”)端。
(2)某次测量,电压表的量为0~3.0 V,指针如图(b),其读数为　　　　　V。
(3)考虑电表内阻对测量的影响,Rx的测量值　　　　　　(选填“偏大”“偏小”或
“不变”)。
【解析】(1)为了保护电路安,在实验电路图中,开关S闭合前,应该让滑动变阻器连入电路部分的阻值最大,所以滑动变阻器的滑片P应先滑至b 端。
(2)电压表的量为0~3.0 V,分度值为0.1 V,由图(b)可知读数为0.60 V。
(3)电路图中,电流表采用外接法,由于电压表的分流,使得电流表示数大于待测电阻的电流,根据欧姆定律可知,Rx的测量值偏小。
答案:(1)b　(2)0.60　(3)偏小
类型三 数据处理和实物图的连线
【典例3】(2025·淄博高二检测)某实验小组测量一粗细均匀的电阻丝的电阻率。有如下实验器材可供选择:
A.待测电阻丝(阻值约10 Ω)
B.电流表A(0~0.6 A,0~3 A)
C.电压表V(0~3 V,0~15 V)
D.滑动变阻器R1(0~5 Ω)
E.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
F.开关,若干导线
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量电阻丝的直径时,当测微螺杆靠近电阻丝时,应停止使用　　　旋钮,改用　　　　　,听到“喀喀”声时停止。(请在螺旋测微器上的三个部件①②③中选填)
(2)螺旋测微器示数如图乙所示,则该电阻丝的直径d=　　　　　mm。
(3)实验时要求电流表的示数从零开始测量,用笔画线代替导线将图丙电路连接完整。
(4)实验小组采集到多组不同长度的电阻丝对应的电压表示数U和电流表示数I,利用R=计算出电阻丝不同长度l对应的阻值R,描绘出R-l图线。已知图线的斜率为k,请写出电阻丝的电阻率表达式:ρ=　　　　　。(用π、k、d表示)
(5)本实验中,小明同学认为电流表的内接导致电阻丝的阻值R测量值偏大,从而使得电阻丝的电阻率ρ测量值偏大,小明的观点正确吗 请说明理由。
【解析】(1)螺旋测微器上的③为微调旋钮,为了保护螺旋测微器,当测微螺杆靠
近电阻丝时,应停止使用②旋钮,改用③,听到“喀喀”声时停止。
(2)螺旋测微器的精确度为0.01 mm,电阻丝的直径d=0.5 mm+20.0×0.01 mm=
0.700 mm。
(3)实验时要求电流表的示数从零开始测量,因此滑动变阻器采用分压式接法,如
图所示:

(4)根据电阻定律R=ρ=ρl,结合R-l函数图像斜率的含义,图像的斜率k=,解得ρ=。
(5)小明同学的观点不正确,因为实验采用电流表内接法,只会导致测量值R相对电阻丝的电阻在图像中上移某一定值,不会改变图像的斜率,所以不影响电阻丝的电阻率ρ的测量。
答案:(1)②　③　(2)0.700
(3)
(4)
(5)小明同学的观点不正确,因为实验采用电流表内接法,只会导致测量值R相对电阻丝的电阻在图像中上移某一定值,不会改变图像的斜率,所以不影响电阻丝的电阻率ρ的测量。
【探究训练】
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1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Rx。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,记录数据如表:
次序 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
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图2中的
　　　　　(选填“甲”或“乙”)图。
(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,请根据(2)中所选的电路图,补充完成图3实物间的连线。

(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=　　　　　Ω(保留两位有效数字)。
(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.1×10-2 Ω·m　　　　　 B.1×10-3 Ω·m
C.1×10-6 Ω·m D.1×10-8 Ω·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
说法正确的选项是　　　　　(多选)。
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.用U-I图线处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
【解析】(1)螺旋测微器读数:固定刻度示数+可动刻度示数×0.01 mm
=0+39.7×0.01 mm=0.397 mm。
(2)由测得的U、I值得Rx约5 Ω,乙图中提供给Rx的最小电压U==0.6 V,故选用甲图电路使电压调节范围更广。
(3)如图所示。
(4)描点后可见,第6次测量误差很大,舍去,作过
原点的直线将其余6个点拟合到直线上,如图所示,
Rx==4.5 Ω。
(5)由R=,ρ=≈1.1×10-6 Ω·m,故选C。
(6)由于观察角度及观察能力不同,对螺旋测微器读数会产生偶然误差,选项A错误;电流表和电压表不可能成为理想电表,对测量带来的误差是不可避免的,属于系统误差,选项B错误;电压表内阻的分流是产生系统误差的原因,如果将其电阻计算在内,如图甲电路中,则R测=, Rx=,即可消除系统误差。用U-I图线处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差。C、D正确。
答案:(1)0.397(0.395~0.399均可)　(2)甲
(3)见解析图　
(4)见解析图　4.5(4.3~4.7均可)　
(5)C　(6)C、D
04
课堂学业达标
1.(2024·甘肃适应性测试)在测量金属丝电阻率的实验中,待测金属丝的阻值约为7 Ω,电压表和电流表的内阻分别约为6 kΩ和0.1 Ω。
(1)通过多次测量金属丝直径可以减小测量的　　　　(选填“系统”或“偶然”)误差,要使测量准确到0.01 mm,应选用的仪器是　　　　　　。
(2)为了减小电表内阻对测量结果引起的　　　　　　(选填“系统”或“偶然”)误差,应该采用电流表　　　　(选填“内接”或“外接”)电路,引起误差的原因是　　　　。
A.电压表分流 B.电压表分压
C.电流表分流 D.电流表分压
(3)图中符合实验要求且连线正确的是　　　
【解析】(1)通过多次测量金属丝直径可以减小测量的偶然误差,要使测量准确到0.01 mm,应选用的仪器是螺旋测微器,读数到mm为单位小数点后三位,所以精确度为0.01 mm。
(2)为了减小电表内阻对测量结果引起的系统误差,应该采用电流表外接电路,因为待测电阻远小于电压表内阻,电流表外接时,电压表测量准确,电流表测量偏大,引起误差的原因是电压表分流。故选A。
(3)电路采取外接法,A选项滑动变阻器没起到调节作用,B选项电压表串联到电路中,C选项采取了内接法。故选D。
答案:(1)偶然　螺旋测微器　(2)系统　外接　A　(3)D
2.用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图1所示,由图可以读出金属丝的直径d=　　　mm;电流表、电压表的表盘如图2所示,由图可以读出电流强度I=　　　　A,电压U=　　　　V。
【解析】由图示螺旋测微器可知,其示数为:1.5 mm+19.9×0.01 mm=
1.699 mm(1.697~1.700均可)
电流表量为0~0.6 A,由图示电流表可知,其分度值为0.02 A,示数为0.44 A;电压表量为0~3 V,由图示电压表可知,其分度值为0.1 V,示数为2.20 V。
答案:1.699(1.697~1.700均可)　0.44　2.20
3.(2025·威海高二检测)(1)某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验过中,用游标卡
尺测得金属丝的长度l为　　　　mm,用螺旋测微器测得金属丝的直径d为　　　mm,
电流和电压的读数值依次是　　　A、　　　V。
(2)该实验小组用如图所示实验电路测量其电阻值。闭合开
关前,滑动变阻器的滑片应置于端　　　(选填“a”或“b”)。
(3)某次实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,若用
表示该圆柱复合材料的电阻的测量值,则该测量值比真实
值偏　　　　　(选填“大”或“小”)。
【解析】(1)金属丝的长度为l=10 mm+10×0.05 mm=10.50 mm
金属丝的直径为d=0.5 mm+3.0×0.01 mm=0.530 mm
电流表量选择0.6 A,分度值为0.02 A,读数为0.42 A;
电压表量选择3 V,分度值为0.1 V,读数为2.25 V。
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于a端;
(3)由电路可知,由于电压表的分流作用,使得电流表的测量值偏大,根据R=
可知,电阻的测量值偏小。
答案:(1)10.50　0.530　0.42　2.25　(2)a　(3)小

展开更多......

收起↑