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1、1实验十测量金属丝的电阻率1实验原理(如图 1 所示)由 RlS得 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.图 12实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0 0.6A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(050)，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
2、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Rx、l、d 值，代入公式RlS和 S d24中，计算出金属丝的电阻率1数据处理(1)在求 Rx的平均值时可用两种方法用 RxUI分别算出各次的数值，再取平均值用 U I 图线的斜率求出2(2)计算电阻率将记录的数据Rx、l、d 的值代入电阻率计算公式 RxSl d2U4lI.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
3、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，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值(4)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(5)闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置(
4、6)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用00.6 A 量程)，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程中逐渐增大(7)若采用图象法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，其余各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑例 1(2019 江苏卷 11)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)螺旋测微器如图2 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
5、的损坏图 2(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3阻丝的直径(3)图 3 甲中 Rx为待测电阻丝 请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置图 3(4)为测量 Rx，利用图甲所示的电路，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4 所示接着，将电压表改接在a、b 两端，测得5 组电压 U2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，在图4 方格纸上作出U2I2图象图 4(5)由此，可求得电阻丝的R
6、x_.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率答案(1)C(2)不同(3)如图所示(4)如图所示4(5)23.5(23.0 24.0 均可)解析(1)A 起固定作用，便于读数；B 为粗调，调节B 使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触；然后调节C，C 起微调作用(2)电阻丝电阻RlS，测量一段电阻丝的电阻，S为这段电阻丝的横截面积，而不是某位置处的横截面积，故应在不同位置进行多次测量，取平均值作为电阻丝的直径以减小误差(4)把 U2和 I2的数据在方格纸中描点，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上(5)结合题图中图线的斜率可知R0RxRA 49.0，R0RA 25.5，解得 Rx 23.5.
7、变式 1(2019 江苏苏州市期末)为测量一根金属丝(电阻约 5)的电阻率 选用的电学器材：电压表(量程 03 V，内阻约3 k)，电流表(量程 00.6 A，内阻约 0.2)，滑动变阻器(015)，学生电源(稳压输出 3 V)，开关，导线若干图 5(1)如图 5 甲所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，为了防止金属丝发生明显形变，同时防止损坏螺旋测微器，转动旋钮C 至测砧、测微螺杆与金属丝将要接触时，应调节旋钮_(选填“A”“B”或“D”)发出“喀喀”声时停止；某次的测量结果如图乙所示，其读数为 _ mm.(2)请用笔画线代替导线将图丙的电路补充完整(3)如图丁所示，实验数据已描在坐标纸上，
8、作出图线，求出该金属丝的电阻值为_(结果保留两位有效数字)(4)有人认为用图象法求金属丝的电阻是为了减小系统误差，他的观点是否正确？_请5说明理由 _.答案(1)D0.540(0.539 0.541)(2)见解析图(3)见解析图4.5(4.3 4.7)(4)不正确多次测量取平均值只能减小偶然误差，不能减小系统误差解析(1)调节旋钮D读数为：0.5 mm4.00.01 mm0.540 mm；(2)电流表串联在电路中，实物连接如图所示：(3)利用描点作图，将各组数据连接成直线如图所示：斜率表示电阻，R2.50.564.5；(4)他的观点不正确，多次测量取平均值只能减小偶然误差，不能减小系统误差例
9、2(2016 江苏卷 10)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R 随温度 t 的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10，R 随 t 的升高而增大，实验电路如图6 所示，控温箱用以调节金属电阻的温度图 6实验时闭合S，先将开关K 与 1 端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，和电6流表的相应示数I1，I2，.然后将开关K 与 2 端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，.(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用_A量程 0100 mA，内阻约2 B量程 00.6 A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 调节至
10、 10.0，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是_将旋钮a 由“0”旋转至“1”将旋钮b 由“9”旋转至“0”将旋钮c 由“9”旋转至“0”(3)实验记录的t 和 R 的数据见下表温度 t()20.040.060.080.0100.0阻值 R()9.610.411.112.112.8请根据表中数据，在如图7 所示方格纸上作出Rt 图线图 7由图线求得R 随 t 的变化关系为R_.答案(1)A(2)(或)(3)见解析图004t8.8(0.04t 8.60.04t9.0 均可)解析(1)电路中电源电动势为1.5 V，金属电阻的阻值约为10 ，滑动变阻器最大阻值为10，电流
11、在0.0750.15 A 范围内，则电流一般在0.1 A 以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程0100 mA 的电流表(2)调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序是(或 )(3)Rt 图象如图所示由 Rt 图象知，R0.04t8.8.7变式 2(2019 江西南昌市第二次模拟)某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为 200 m)图 8 为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a 40 cm，宽 b 20 cm，高 c 10 cm.他将水样注满
12、容器后设计实验进行测量图 8(1)他用实验室中的下列器材来精确测量所取水样的电阻：A电流表(量程 5 mA，电阻 RA800)B电压表(量程 15 V，电阻 RV约为 10.0 k)C滑动变阻器(020，额定电流1 A)D电源(12 V，内阻约10)E开关一只、导线若干请用笔画线代替导线帮他在图9 中完成电路连接；图 9图 10(2)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I 数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图10 的坐标系中作出UI 关系图线；U/V2.04.06.88.210.011.2I/mA0.801.602.733.384.004.45(3)
13、由 UI 图线求出待测水样的电阻为_ ，算出所测水样的电阻率，可以判断这一8水样 _(选填“达标”或“不达标”)答案(1)见解析图(2)见解析图(3)1 717(1 6501 750)不达标解析(1)由电阻定律得：达标水样的电阻约为：Rxabc 2000.40.20.1 4 000 ，所以电流表应用内接法，由于滑动变阻器的总阻值为20，为了方便调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路图如图：(2)根据 U、I 所测的数据作出UI 图线如图：(3)根据 UI 图线，RUIRAI11.24.451038004.45103 1 717 ，由电阻定律得：Rbca1 7170.20.10.4m85.85
14、 m200m，故不达标1伏安法电路图外接法内接法特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，外接法测量值偏小，测小电阻时应采用外接法测量)2伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用(1)如图 11 甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知V1的内阻 R1，则可测出V2的内阻R2U2U1R1.9(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1?IV2时，若已知V1的内阻 R1，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻 R2U2U1R1U1R0.图 11例 3用以下器材可测量电阻Rx的阻值待测电阻Rx，阻值约为600；电源 E，电动势约为6 V，内阻可忽略不
15、计；电压表 V1，量程为0 500 mV，内阻 r11 000；电压表 V2，量程为0 6 V，内阻 r2约为 10 k；电流表 A，量程为00.6 A，内阻 r3约为 1；定值电阻R0，R060 ；滑动变阻器R，最大阻值为150；单刀单掷开关S 一个，导线若干(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的13，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知物理量符号和测得的物理量符号计算Rx的表达式为Rx_，式中各符号的意义是_.(所有物理量用题中代表符号表示)答案(1)见解析图(2)U2U1R0r1U1R0r1U1为电压表V1的读
16、数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表 V1的内阻，R0为定值电阻解析(1)电路中的最大电流为Im6 V600 0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示10(2)流 过 被 测 电 阻 的 电 流 为 I U1r1U1R0U1R0r1R0r1，被 测 电 阻 的 阻 值 为 RxU2U1IU2U1R0r1U1R0r1.3安安法若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用(1)如图 12 甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻 R1，则可测
17、得 A2的内阻 R2I1R1I2.(2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压UA2?UA1时，如果已知A1的内阻 R1，A1串联一定值电阻 R0后，同样可测得A2的电阻 R2I1R1R0I2.图 12例 4(2019 山东潍坊市二模)某同学利用如图13 甲所示的电路测量一表头的电阻供选用的器材如下：图 13A待测表头G1，内阻 r1约为 300，量程 5.0 mA；B灵敏电流计G2，内阻 r2300，量程 1.0 mA；C定值电阻R1 200 ；D滑动变阻器R1，最大阻值为20 ；E滑动变阻器R2，最大阻值为2 000 ；F电源，电动势E3.0 V，内阻不计；G开关 S，导线若干(1)在如图乙所示
18、的实物图上将导线补充完整；(2)滑动变阻器应选_(填写器材前的代号)开关 S闭合前，滑动变阻器的滑片P 应滑11动至 _(填“a”或“b”)端；(3)实验中某次待测表头G1的示数如图丙所示，示数为_ mA；(4)该同学多次移动滑片P，记录相应的G1、G2读数 I1、I2；以 I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线已知图线的斜率k0.18，则待测表头内阻r1_.(5)该同学接入电阻R 的主要目的是_.答案(1)见解析图(2)Da(3)3.00(4)270(5)保护 G2，使两表均能达到接近满偏解析(1)实物连线如图：(2)因为滑动变阻器要接成分压电路，则应选择阻值较小的D；开关 S 闭合前，滑
19、动变阻器的滑片 P 应滑动至 a 端；(3)待测表头G1的示数为 3.00 mA；(4)由欧姆定律可知：I1r1I2(Rr2)，即 I2r1Rr2I1，则r1Rr2k0.18，解得 r1270；(5)该同学接入电阻R 的主要目的是：保护G2，使两表均能达到接近满偏4半偏法图 14(1)实验原理(如图 14)：(2)实验步骤：R1阻值调至最大，闭合S1，调节 R1的阻值使示数达满偏值保持 R1阻值不变，闭合S2，调节 R2使示数达满偏值的一半，同时记录R2的值Rg测R2.(3)误差分析：闭合 S2后，R2与 Rg的并联值R并Ig，而此时的示数为Ig2，所以 IR2Ig2，所以R2Rg，即 Rg测
20、Rg.只有当 R1?Rg(R1?R2)时，Rg测Rg.12说明：R1?Rg、R1?R2为选择器材提供了依据，即R1应选阻值大的电阻；在安全范围内电源应选电动势大的例 5(2019 河南顶级名校第四次联测)某同学将一只量程为100 A 的灵敏电流计改装成电流表和两个量程的电压表改装后的电路图如图15 甲所示图中G 表示灵敏电流计，Ra、Rb和 Rc是三个定值电阻，K 是选择开关，可以分别置于a、b、c 位置，从而实现多功能测量图 15(1)首先根据如图乙所示电路，用半偏法测定灵敏电流计G 的内阻先将R 的阻值调至最大，闭合 S1，调节 R 的阻值，使G 的指针偏转到满刻度，然后闭合S2，调节 R
21、的阻值，使G的指针 _，此时，就认为电阻箱R的读数等于G 的内阻由于半偏法实验原理不完善导致 G 的内阻测量值比真实值偏_(填“大”或“小”)(2)若用半偏法测得G 的内阻为900.选择开关置于a 时，构成量程为01 mA 的电流表，则电阻Ra阻值应为 _；选择开关置于b 时，构成量程为01 V 的电压表，则电阻Rb阻值应为 _；选择开关置于c 时，构成量程为03 V 的电压表，则电阻Rc阻值应为 _.(3)半偏法测量G 内阻的误差又会导致改装成的电流表、电压表测量结果_(填“偏大”或“偏小”)答案(1)半偏小(2)1009102 910(3)偏小解析(1)半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理
22、图连好电路；第二步，先将R 的阻值调至最大，闭合S1，调节 R 的阻值，使G 的指针偏转到满刻度；第三步，闭合S2，调节 R 的阻值，使 G 的指针半偏，记下电阻箱读数，此时电阻箱R的读数等于G 的内阻；实际上电阻箱并入后的电路的总电阻减小了，干路电流增大了，灵敏电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过灵敏电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于灵敏电流计的电阻，所以，该测量值略小于实际值；(2)选择开关置于a 时，构成量程为0 1 mA 的电流表，则电阻 Ra阻值应为RaIgRgI Ig1104 90011031104100；选择开关置于b 时，构成量程为0 1 V 的电压表，则电阻Rb阻值应为Rb
23、UIgRgI13111049001103910；选择开关置于c 时，构成量程为0 3 V 的电压表，则电阻Rc阻值应为RcUIgRgI3110490011032 910；(3)半偏法测量G 的内阻时，测量值略小于实际值，改装成电流表时的并联电阻偏小，实际量程大于所要改装的电流表的量程；改装成电压表时的串联电阻偏大，其实际量程也大于所要改装的电压表的量程，用它们测量结果偏小5替代法(1)实验原理(如图 16)：图 16(2)实验步骤：S 先与 2 连接，记录的示数，再与1 连接，调节R值使的示数与原值相等，则RxR.(3)说明对的要求，只要有刻度且不超过量程即可，与指针是否超23无关，因为电流表
24、示数不参与运算例 6(2019 河南安阳市下学期二模)为了测量一电压表V 的内阻，某同学设计了如图17 甲所示的电路其中V0是标准电压表，R0和 R 分别是滑动变阻器和电阻箱，S 和 S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E 是电源图 1714(1)用笔画线代替导线，根据如图甲所示的实验原理图将如图乙所示的实物图连接完整(2)实验步骤如下：将 S 拨向接点1，接通 S1，调节 _，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数 U；然后将S拨向接点2，保持 R0不变，调节 _，使 _，记下此时R 的读数；多次重复上述过程，计算R 读数的 _，即为待测电压表内阻的测量值(3)实验测得电压表的阻值
25、可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的原因，请写出其中一种可能的原因：_.答案(1)见解析图(2)R0标准电压表V0R标准电压表V0仍为 U平均值(3)电阻箱阻值不连接；电流通过电阻时电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等解析(1)电路连线如图所示；(2)将 S 拨向接点 1，接通 S1，调节 R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电压表 V0的读数 U；然后将 S 拨向接点 2，保持 R0不变，调节 R，使标准电压表 V0仍为 U，记下此时 R 的读数；多次重复上述过程，计算R 读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值(3)原因：电阻箱阻值不连续；电流通过电阻时电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等