第09講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)及測(cè)定電阻率實(shí)驗(yàn)

劃重點(diǎn)之高二期中期末復(fù)習(xí)精細(xì)講義

節(jié)書(shū)點(diǎn)導(dǎo)航"

考點(diǎn)1基本儀器的使用和讀數(shù)

考點(diǎn)2測(cè)量電路與控制電路設(shè)計(jì)

考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)器材的選取及數(shù)據(jù)誤差分析

考點(diǎn)4測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)1：基本儀器的使用和讀數(shù)

1.螺旋測(cè)微器的原理和讀數(shù)

小砧/測(cè)微螺桿

尺架

測(cè)微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微

螺桿前進(jìn)或后退0.5mm,而可動(dòng)刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，測(cè)微螺

原理

桿前進(jìn)或后退0.01mm,即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千

分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺

測(cè)量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線(xiàn)是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一

讀數(shù)

位)x0.01(mm)

2.游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)

利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等

原理

分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm

若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線(xiàn)對(duì)

讀數(shù)

齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x+Kx精確度)mm

3.常用電表的讀數(shù)

對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問(wèn)題，首先要弄清電表量程，然后根據(jù)表盤(pán)總的刻度數(shù)確定精確度,

按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可.

量程分度值估讀

0?3V0.1V讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位

電壓表

0?15V0.5V讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V

讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，

0?0.6A0.02A

電流表即讀到最小刻度的一半0.01A

0?3A0.1A讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位

4.兩種電表的使用技巧

(1)機(jī)械零點(diǎn)的調(diào)整：在不通電時(shí)，指針應(yīng)指在零刻線(xiàn)的位置。

(2)選擇適當(dāng)量程：估算電路中的電流或電壓，指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的:以上(一般取滿(mǎn)偏的1

~|左右)。若無(wú)法估算電路中的電流和電壓，則應(yīng)先選用較大的量程試觸，再逐步減小量程。

(3)正確接入電路：電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表應(yīng)并聯(lián)在電路中，兩種表都應(yīng)使電流從正

接線(xiàn)柱流入，從負(fù)接線(xiàn)柱流出。

(4)正確讀數(shù)：根據(jù)所選量程的準(zhǔn)確度，正確讀出有效數(shù)字和單位.

【典例1】讀出游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)

（1）游標(biāo)卡尺示數(shù)cm

123cm

11|i,1,i,i,i,i,i,i,i,1,i,i,iIh11111

IIIHIii|i|i|i

01234567890

(2)螺旋測(cè)微器的示數(shù)cm

(3)如圖為量程為0.6A的電流表，其示數(shù)是

【典例2】左圖讀數(shù)為mm；右圖讀數(shù)為mm。

//-

三30

二

三25

二

T三20

o三

二15

mmq一

一

)

兩電表示數(shù)如圖所示，電流表讀數(shù)為A,電壓表讀數(shù)為Vo

【典例3】電壓表量程一般有兩種：0?3V,0~15V?電流表量程一般有兩種：。?0.6A,0-3A；如圖

所示:

②接0?15V量程時(shí)讀數(shù)為V；

③接0-3A量程時(shí)讀數(shù)為A；

④接0-0.6A量程時(shí)讀數(shù)為A。

【典例4】如圖1用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬棒直徑為mm；如圖2用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)金屬棒

長(zhǎng)度為mm,

-101112cm

kIU.I.!1111山.|川』」,|」」」,！口?

口0III11IIIfIIIIIIIIIIII

J05101520

圖1圖2

-MO.?

考點(diǎn)2：測(cè)量電路與控制電路設(shè)計(jì)

1.電流表的兩種接法

(1)兩種接法的比較

內(nèi)接法外接法

電路圖---d-

RxRx

誤差原因電流表分壓U^UX+UA電壓表分流/?}=Ix+lv

R洲=^=RX+RA>R,Rk也=%乎<必

電阻測(cè)量值/測(cè)I測(cè)R%+Rv

測(cè)量值大于真實(shí)值測(cè)量值小于真實(shí)值

(2)兩種接法的選擇

先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若&較小，宜采用電流表

阻值比較法

外接法；若必較大，宜采用電流表內(nèi)接法.簡(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”

臨界值計(jì)算法R,<<RVRA時(shí),用電流表外接法；

RX>\!RVRA時(shí),用電流表內(nèi)接法.

--*—(A)—t-o

_@_P—」

試觸法按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線(xiàn)柱P先后與°、6處接觸一下，如果電壓

表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果

電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法

2.滑動(dòng)變阻器的兩種接法

(1)兩種接法的比較

內(nèi)容方式限流接法分壓接法

R

兩種接法電路圖

M

~^<U<E

負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍0<U<E

R+Ro

上<厚0昊^

負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍

R+Ro~~R

閉合S前觸頭位置b端a端

(2)兩種接法的選擇

a.限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑

兩種接法的一

動(dòng)變阻器的總電阻還小)

般適用條件

b.分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大)

必須采用分壓a.若采用限流式接法不能控制電流滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大

法的三種情況時(shí)，待測(cè)電阻上的電流（或電壓）仍超過(guò)電流表（或電壓表）的量程，或超過(guò)待測(cè)電阻

的額定電流（或電壓），則必須選用分壓式接法

b.若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動(dòng)變阻

器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時(shí)，

應(yīng)改用分壓電路

C.若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路

兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、

優(yōu)先級(jí)

耗能低

①要求電壓或電流從零開(kāi)始變化；

②要求多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)；

分壓暗示③要求電壓或電流變化范圍足夠大；

④雖沒(méi)有文字暗示，但在表格中給出了一系列的數(shù)據(jù)，應(yīng)依據(jù)數(shù)據(jù)中電壓（或電流）

的變化范圍特點(diǎn)來(lái)判斷，如果電壓變化范圍大，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)并聯(lián)分壓使用。

【典例5】甲、乙兩電路圖分別是滑動(dòng)變阻器的兩種連接方式。下列說(shuō)法正確的是（）

A.乙圖電路中的滑動(dòng)變阻器采用“一上一下”的連接方式

B.在閉合開(kāi)關(guān)前，甲、乙兩圖中滑片尸都應(yīng)置于6端

C.%阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)，選擇甲圖電路連接

D.甲、乙兩圖中待測(cè)電阻燈兩端的電壓都可以調(diào)到零

【典例6】在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電阻&約為200Q,電壓表V的內(nèi)阻的約為2kQ,電流

表A的內(nèi)阻約為10Q,測(cè)量電路中電流表的連接方式如圖（a）或圖（b）所示，結(jié)果由公式心=彳

計(jì)算得出，式中。與/分別為電壓表和電流表的示數(shù)，若將圖（a）和圖（b）中電路圖測(cè)得的電阻

值分別記為&/和人,則（填或"&2”）更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，且測(cè)量值勒―

（填“大于”、“等于，，或“小于，，）真實(shí)值；若圖（b）中電壓表內(nèi)阻為R/,不考慮測(cè)量時(shí)讀數(shù)偶然誤差,

則待測(cè)電阻準(zhǔn)確值&=（用刈和&2表示）。

(A>

&

圖(a)圖(b)

【典例7］一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬管線(xiàn)樣品，長(zhǎng)約為60cm,電阻大約為60,橫截面如圖甲所示。

圖甲圖乙

（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線(xiàn)的外徑，示數(shù)如圖乙所示，金屬管線(xiàn)的外徑為mm；

（2）現(xiàn)有如下器材:

A.電流表（量程0.6A,內(nèi)阻約0.1。）

B.電流表（量程3A,內(nèi)阻約0.03Q）

C.電壓表（量程3V,內(nèi)阻約3kQ）

D.滑動(dòng)變阻器（1750。，0.3A）

E.滑動(dòng)變阻器（15。，3A）

F.蓄電池（4V,內(nèi)阻很小）

G.開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線(xiàn)若干

要進(jìn)一步精確測(cè)量金屬管線(xiàn)樣品的阻值，電流表應(yīng)選,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選；（只填代號(hào)字

母）

（3）若采用限流式接法，請(qǐng)將如圖所示的實(shí)際測(cè)量電路補(bǔ)充完整______；

（4）已知金屬管線(xiàn)樣品材料的電阻率為p,通過(guò)多次測(cè)量得出金屬管線(xiàn)的電阻為凡金屬管線(xiàn)的外

徑為d,要想求得金屬管線(xiàn)內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的橫截面積S,在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還需要測(cè)

量的物理量是（所測(cè)物理量用文字說(shuō)明）。

【典例8］現(xiàn)在要測(cè)量一段電阻絲的電阻率p,電阻絲的阻值孔?0.5（1,允許通過(guò)的最大電流為0.5A。

現(xiàn)提供如下器材：

電流表A（量程0.6A,內(nèi)阻約0.6Q）電壓表V（量程3V,內(nèi)阻約3k。）

待測(cè)的電阻絲心（阻值約為0.5。）標(biāo)準(zhǔn)電阻&（阻值5。）

滑動(dòng)變阻器叢（5。，2A）滑動(dòng)變阻器7?2（200。，1.5A）

直流電源E（電動(dòng)勢(shì)6V）開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干

（1）下面四位同學(xué)分別設(shè)計(jì)的“測(cè)量部分”的電路，你認(rèn)為合理的是

（2）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇（選填"%”或“R2”），并采用接法。

（3）用螺旋測(cè)微器測(cè)量待測(cè)電阻絲的直徑時(shí)讀數(shù)如圖所示，則該電阻絲的直徑mmo

（4）根據(jù)你在（1）、（2）中的選擇，在圖中完成實(shí)驗(yàn)電路的連接

【典例9】小閩同學(xué)拆開(kāi)一個(gè)損壞的電表，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有一繞線(xiàn)電阻絲，從資料查得其電阻率為p。為

測(cè)量該繞線(xiàn)電阻絲的長(zhǎng)度乙他進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。

——(y)——---------------；

(1)首先用伏安法測(cè)繞線(xiàn)電阻絲的阻值。為減小誤差，用圖示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)S分別接a、b

時(shí)，電流表的示數(shù)幾乎不變，而電壓表的示數(shù)變化較大，則測(cè)量時(shí)S應(yīng)接到(選填'”或?"),

此測(cè)量值______(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得繞線(xiàn)電阻絲的阻值為品，直徑為力則長(zhǎng)度L=(用上述所給的物理量符號(hào)表示)。

考點(diǎn)3：實(shí)驗(yàn)器材的選取及數(shù)據(jù)誤差分析

1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇

選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器材，一般要考慮四方面因素：

(1)安全因素：通過(guò)電源、電阻和電表的電流不能超過(guò)其允許的最大電流.

(2)誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)，

其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的1以上；使用歐姆表時(shí)宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位.

3

(3)便于操作：選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)

節(jié).在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)使其大部分電阻線(xiàn)都用到.

(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際：除以上三個(gè)因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如所用的電源與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的匹配問(wèn)題

等.

2.實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)

(1)畫(huà)線(xiàn)連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)始，按照電路原理圖依次到開(kāi)關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器，

按順序以單線(xiàn)連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中

去.

(2)連線(xiàn)時(shí)要將導(dǎo)線(xiàn)接在接線(xiàn)柱上，兩條導(dǎo)線(xiàn)不能交叉.

(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線(xiàn)柱，要使電流從電表的正接線(xiàn)柱流入，從負(fù)接線(xiàn)柱流出.

3.數(shù)據(jù)處理與誤差分析

利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)中物理量之間的函數(shù)關(guān)系用函數(shù)圖象表示出來(lái)，這種方法

叫圖象法.用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中最常用的方法之一.用圖象法處

圖象法

理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)、簡(jiǎn)便，有取平均值的效果，由圖線(xiàn)的斜率、截距、所包圍

面積和圖線(xiàn)的交點(diǎn)等可以研究物理量之間的變化及其關(guān)系，找出規(guī)律.

通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，代入相關(guān)物理量之間的關(guān)系式，計(jì)算得到結(jié)果的方法叫

解析法解析法.應(yīng)用解析法的要求是：（1）明確實(shí)驗(yàn)測(cè)量的相關(guān)物理量的關(guān)系式；（2）明確

要研究的物理量和未知的物理量；（3）建立方程或方程組進(jìn)行計(jì)算.

【典例10］某同學(xué)要測(cè)定某金屬絲的電阻率。

（1）他用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)為mm。

（2）他用伏安法測(cè)金屬絲的電阻燈，電路如圖甲所示。圖乙是實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已連接了部

分導(dǎo)線(xiàn)，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請(qǐng)根據(jù)圖甲，補(bǔ)充完成圖乙中實(shí)物間的連

線(xiàn),并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。

（3）他在坐標(biāo)紙上建立/坐標(biāo)系，并描繪出U-/圖線(xiàn)，如圖丙所示。由圖線(xiàn)得到金屬絲的阻值

Rx=。（保留兩位有效數(shù)字）。

（4）任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差。本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)

是（多選）。

A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差

B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差

C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差

D.用U-/圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差

【典例11】某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，

(1)正確操作用游標(biāo)卡尺測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度￡為cm,用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑

d為mm

(2)估算被測(cè)電阻絲的阻值約50。，已知實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器阻值范圍為0~10Q,電流表內(nèi)阻

約幾歐，電壓表內(nèi)阻約20k。。電源為干電池(不宜在長(zhǎng)時(shí)間、大功率狀況下使用)，電動(dòng)勢(shì)E=4.5V,

內(nèi)阻很小忽略不計(jì)。則以下電路圖中(填電路圖下方的字母代號(hào))電路為本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)

采用的最佳電路。但用此最佳電路測(cè)量的結(jié)果仍然會(huì)比真實(shí)值偏0此時(shí)測(cè)得電流為/、電

壓為Uo

(A)(B)(C)(D)

(3)本實(shí)驗(yàn)中金屬絲的電阻率為(用上述直接測(cè)量的字母表示)

(4)任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差。本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)

是O

A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差

B由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差

C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差

D.用圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差

【典例12】某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)定一段電阻絲的電阻率，具體操作如下。

（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，結(jié)果如圖甲所示，由圖可知其直徑為。=mm；

（2）用多用電表粗測(cè)電阻絲的阻值，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于“x10”擋，將黑紅兩表筆短接，然后

進(jìn)行，經(jīng)正確操作后多用電表指針位于如圖乙所示位置，被測(cè)電阻絲電阻的測(cè)量值心

為Q；

（3）利用如圖丙所示的電路精確地測(cè)量電阻絲的電阻，有以下實(shí)驗(yàn)器材可供選擇：

A.電源（電動(dòng)勢(shì)約3V,內(nèi)阻約0.1。）

B.電壓表（量程0?3V,內(nèi)阻約3kQ）

C.電流表（量程0?25mA,內(nèi)阻處尸3.0。）

D.電流表（量程0?0.6A,內(nèi)阻尺”=3.0。）

E.電阻箱R（0-999.9Q）

F.滑動(dòng)變阻器飛（0-20Q,額定電流2.0A）

G.開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干

（4）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇（填寫(xiě)器材前邊序號(hào)）。

（5）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱，使電壓表有一較大讀數(shù)U,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)治

和電流表的讀數(shù)

（6）改變電阻箱的阻值，同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的讀數(shù)仍為U,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)

心和電流表的讀數(shù)與；

（7）重復(fù)步驟（6）,得到多組電阻箱和電流表的數(shù)據(jù)，以電阻箱電阻R為橫坐標(biāo)，以電流表電流的

倒數(shù)/為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)連線(xiàn)，獲得圖線(xiàn)的縱軸截距為6,如圖丁所示，可知電阻絲電阻為

（用題中給定物理量的符號(hào)表示），再測(cè)出電阻絲的長(zhǎng)度乙可以根據(jù)電阻定律計(jì)算出電阻絲的電阻

率0若從系統(tǒng)誤差的角度分析用該方法測(cè)得的電阻絲的電阻率與真實(shí)值相比（選填“偏

大”“偏小”或“相等”）。

【典例13］為了測(cè)量某待測(cè)金屬絲的電阻率（阻值約為30Q）,有以下一些器材可供選擇.

電流表Ai（量程0?50mA,內(nèi)阻約10Q）；

電流表A2（量程0?3A,內(nèi)阻約0.12Q）；

電壓表Vi（量程0?3V,內(nèi)阻很大）；

電壓表V2（量程0?15V,內(nèi)阻很大）；

電源E（電動(dòng)勢(shì)約為3V,內(nèi)阻約為0.2Q）；

定值電阻H（20Q,允許最大電流1.0A）；

滑動(dòng)變阻器及1(0?10Q,允許最大電流2.0A)；

滑動(dòng)變阻器&(0?1kQ,允許最大電流0.5A)；

單刀單擲開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干.

(1)電流表應(yīng)選,電壓表應(yīng)選,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選.(填器材的元件符號(hào))

(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，如圖所示，則金屬絲的直徑為mm.

(3)請(qǐng)?jiān)谙旅娴奶摼€(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電阻區(qū)的實(shí)驗(yàn)電路圖______.(要求所測(cè)量范圍盡可能大)

(4)某次測(cè)量中，電壓表示數(shù)為。時(shí)，電流表示數(shù)為/,則計(jì)算待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式為Rx=.

考點(diǎn)4：測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)

1.掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法.

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握螺旋測(cè)微器的使用方法和讀數(shù)方法.

3.學(xué)會(huì)利用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)出金屬絲的電阻率

由R=J得?=世，因此，只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度/、橫截面積S和金屬絲的電阻此

S1

即可求出金屬絲的電阻率

實(shí)驗(yàn)原理

1.把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R(7?=y),電路原理如圖所示

2.用毫米刻度尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度/,用螺旋測(cè)微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面

積S

3.將測(cè)量的數(shù)據(jù)代入公式2=手求金屬絲的電阻率

1.直徑測(cè)定：用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其

-jr/72

平均值d,計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積8=吆.

4

2.電路連接：按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路

3.長(zhǎng)度測(cè)量：用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3

實(shí)驗(yàn)步驟

次，求出其平均值/

4.。、/測(cè)量：把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電

路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的

電流表、電壓表的示數(shù)/和。的值，記入表格內(nèi)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S

5.拆去實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，整理好實(shí)驗(yàn)器材

1.在求&的平均值時(shí)可用兩種方法

（1）用&=-分別算出各次的數(shù)值，再取平均值.

數(shù)據(jù)處理（2）用U-/圖線(xiàn)的斜率求出.

2.計(jì)算電阻率

將記錄的數(shù)據(jù)&、1、d的值代入電阻率計(jì)算式2=尺：=冊(cè)

1.本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法

2.實(shí)驗(yàn)連線(xiàn)時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)、

滑動(dòng)變阻器連成主干線(xiàn)路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的兩端

3.測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，

亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線(xiàn)拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平

均值

4.測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值

注意事項(xiàng)

5.閉合開(kāi)關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置

6.在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)的電流強(qiáng)度/不宜過(guò)大（電流表用0?0.6A量

程），通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線(xiàn)的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中

逐漸增大

7.求的平均值時(shí)可用兩種方法：第一種是用&=彳算出各次的測(cè)量值，再取平均值；

第二種是用圖象（U-/圖線(xiàn)）來(lái)求出.若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離

拉大一些，連線(xiàn)時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)

可以不予考慮

1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一.

2.采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值小于真實(shí)值，

誤差分析使電阻率的測(cè)量值偏小.

3.金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差

4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差

偶然誤差與系統(tǒng)誤差的關(guān)系

①偶然誤差：由于各種偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者、測(cè)量?jī)x器、被測(cè)物理量的影響而產(chǎn)生的.通過(guò)多次

測(cè)量求平均值（或采用圖象法處理數(shù)據(jù)）可減小偶然誤差.

②系統(tǒng)誤差：由于儀器本身不精密，實(shí)驗(yàn)方法粗略或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的.通過(guò)校準(zhǔn)儀器

或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理可減小誤差。

【典例14]“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)量一段阻值約為6Q的合金金屬絲的電阻率，操作步驟如下。

（1）實(shí)驗(yàn)室給出的器材有：電源（E=3V,內(nèi)阻可以忽略），電流表A（量程0?0.6A,內(nèi)阻約為

10）,電壓表V（量程。?3V,內(nèi)阻約為3000Q）,滑動(dòng)變阻器％（最大阻值1000。），滑動(dòng)變阻器

&（最大阻值10Q），刻度尺，螺旋測(cè)微器。用螺旋測(cè)微器測(cè)量出金屬絲的直徑，算出金屬絲的橫截

面積S=6.5x10-8m2?

（2）兩個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩個(gè)電路圖，從減小誤差的角度，你認(rèn)為圖______（選填“甲”或"乙”）

更合理，采用該電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則金屬絲電阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比（選填“偏大”“偏小”

或“相等”），滑動(dòng)變阻器需要選擇（選填"％”或“見(jiàn)”）。

（3）按選擇的合適電路圖連接好實(shí)物，實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變金屬絲接入電路的長(zhǎng)度/（用刻度尺測(cè)量）,

調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片在合適位置，讀出電流表的示數(shù)/和電壓表的示數(shù)U,從而得到多個(gè)I的值，

作出彳-1圖像，從圖像上得到圖線(xiàn)的斜率k=16Q/m,則合金金屬絲的電阻率為Q-m（結(jié)果

保留3位有效數(shù)字）。

【典例15］某同學(xué)對(duì)航天飛機(jī)上使用的由特殊材料制作的電阻進(jìn)行電阻率的測(cè)量，其形狀為圓柱體,

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供以下器材：

A.電流表A1（量程。?50mA,內(nèi)阻q=20Q）；

B.電流表A2（量程0?100mA,內(nèi)阻上約為40Q）；

C.滑動(dòng)變阻器％（。?10Q,額定電流2A）；

D.定值電阻（Ro=80。）；

E.待測(cè)電阻孔（長(zhǎng)度為L(zhǎng)=10cm、電阻大約為1200）；

F.直流電源E（電動(dòng)勢(shì)為4V,內(nèi)阻很小）;

G.開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線(xiàn)若干。

,7,/10mA

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

a.用螺旋測(cè)微器測(cè)出該電阻的直徑d,螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖甲所示；

b.根據(jù)如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路將實(shí)驗(yàn)器材連接起來(lái)；

c.閉合開(kāi)關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置得到多組電流表Ai及電流表A2的讀數(shù)0、12,并將其記

錄下來(lái)；

d.將記錄的數(shù)據(jù)描繪在以"為縱軸、。為橫軸的坐標(biāo)系中，得到如圖丙所示的匕-。圖像；

e.利用/1-/2圖像得到待測(cè)電阻的阻值，求得其電阻率。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）待測(cè)電阻的直徑d=mm；

（2）由圖乙可以得到/1與。的關(guān)系為h=_____12；

（3）由圖丙知，Rx=Q,由Rx=p親知，p=C-m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

（4）在圖乙中，可以認(rèn)為電流表A1與定值電阻&串聯(lián)后就是改裝的電壓表，測(cè)量電阻燈時(shí)得到的阻值

與真實(shí)值相比，測(cè)量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真實(shí)值。

【典例16］一學(xué)習(xí)小組利用實(shí)驗(yàn)在室溫下測(cè)定粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線(xiàn)的電阻率。實(shí)驗(yàn)器材有:

電源(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì))；銅導(dǎo)線(xiàn)1根；電流表(量程0?0.6A)；電壓表(量程0?3V)；滑動(dòng)

變阻器％(0-5Q)；滑動(dòng)變阻器&(0-100Q)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。

乙

(1)實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的電路采取分壓式接法，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用(填“值”或“&”)，請(qǐng)將圖甲電

路圖補(bǔ)充完整.

(2)小組同學(xué)在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化明顯，電壓表指針位于0刻度處基本不

動(dòng)，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)電路并不存在故障，可能的原因是

(3)小組同學(xué)在原電路基礎(chǔ)上將電壓表改接在電流表兩端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)得電流表、電壓表的

示數(shù)分別如圖乙、丙所示，則電流表示數(shù)為A,電流表內(nèi)阻為.Q(第二空保留3位有效

數(shù)字);

(4)在(3)中測(cè)出電流表內(nèi)阻的基礎(chǔ)上，小組同學(xué)未更換器材，在電路圖甲的基礎(chǔ)上僅將電壓表調(diào)整

為測(cè)銅導(dǎo)線(xiàn)和電流表的總電壓，測(cè)出多組U、/數(shù)據(jù)，并作出了如圖丁所示的U-/關(guān)系圖線(xiàn)，則銅

導(dǎo)線(xiàn)的電阻R=.Q(結(jié)果保留2位有效數(shù)字);

(5)小組同學(xué)測(cè)出銅導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)為導(dǎo)線(xiàn)橫截面直徑為d,則室溫下銅導(dǎo)線(xiàn)的電阻率p=(用題

目中相應(yīng)字母表示)。

o明郵期

1.(1)讀出游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為一cm。

68(cm)

(2)在“探究決定導(dǎo)線(xiàn)電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，

用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度3金屬絲的電阻大約為50,先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R,然后根據(jù)電

阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率。

①?gòu)膱D中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)_______mmo

②為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線(xiàn)及下列器材：

A電壓表0?3V,內(nèi)阻約10kQB.電壓表0?15V,內(nèi)阻約50k。

C.電流表0?0.6A,內(nèi)阻約0.05。D.電流表0?3A,內(nèi)阻約0.01。

E.滑動(dòng)變阻器。?10QF.滑動(dòng)變阻器0?1000。

要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選,電流表應(yīng)選,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選

。（填序號(hào)）

2.現(xiàn)在要測(cè)量一段電阻絲的電阻率0其阻值R戶(hù)0.50,允許通過(guò)的最大電流為0.5A。使用的器材

有：

電流表A（量程0.6A）、電壓表V（量程3V）、待測(cè)電阻絲（阻值約為0.5。）、標(biāo)準(zhǔn)電阻治（阻

值5。）、滑動(dòng)變阻器R（5Q,2A）、直流電源￡（提供的電壓為6V）、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干。

（1）如圖甲為某同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電路的一部分。要求電流和電壓從零開(kāi)始測(cè)量，請(qǐng)?jiān)趫D乙上完成實(shí)驗(yàn)

電路的連接=

甲乙

（2）實(shí)驗(yàn)中，如果兩電表的讀數(shù)分別為U和/,測(cè)得拉直后電阻絲的長(zhǎng)度為工、直徑為。，則待測(cè)電

阻絲的電阻率0的計(jì)算式為2=0

（3）用螺旋測(cè)微器測(cè)量待測(cè)電阻絲的直徑時(shí)讀數(shù)如圖丙所示，則該電阻絲的直徑D=0

丙

3.現(xiàn)在要測(cè)量一段特制的圓柱形導(dǎo)體的電阻率"，提供如下器材供你選擇：

待測(cè)的圓柱形導(dǎo)體網(wǎng)（阻值約為0.5Q,允許通過(guò)的最大電流為0.5A）

多用電表（僅用于粗測(cè)咫）

螺旋測(cè)微器

20分度游標(biāo)卡尺

電流表A（量程0.6A,內(nèi)阻約0.5。）

電壓表V（量程3V,內(nèi)阻約3kQ）

標(biāo)準(zhǔn)電阻勾（阻值5。）

滑動(dòng)變阻器處（阻值5Q,額定電流3A）

滑動(dòng)變阻器七（阻值2000,額定電流1.5A）

直流電源E（E=6V,內(nèi)阻不計(jì)）

電鍵S、導(dǎo)線(xiàn)若干

（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量該導(dǎo)體的直徑。，示數(shù)如圖甲所示，可讀出D=_nm；用游標(biāo)卡尺測(cè)量該導(dǎo)

體的長(zhǎng)度L發(fā)現(xiàn)游標(biāo)尺第11條刻度線(xiàn)與主尺對(duì)齊，可讀出￡=_mm。

101112

■5

0

1020

⑵為了更準(zhǔn)確的測(cè)量網(wǎng),下圖所示為四位同學(xué)分別設(shè)計(jì)的“測(cè)量部分”的電路，其中合理的是（

（3）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇（選填“處”或“心”），為了使滑動(dòng)變阻器更便于調(diào)節(jié)電流大小,

應(yīng)采用接法(填限流或分壓)。

(4)若采用(2)中所選電路圖，如果兩電表的讀數(shù)分別為。和/,測(cè)得圓柱形導(dǎo)體的長(zhǎng)度為乙直徑

為D,則待測(cè)電阻絲的電阻率0的計(jì)算式為0=。

4.某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“探究金屬絲的電阻與長(zhǎng)度和橫截面積的關(guān)系”，要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)。已知金

屬絲的電阻大約為4Q,在用伏安法對(duì)金屬絲電阻進(jìn)一步測(cè)定時(shí)，有如下實(shí)驗(yàn)器材可供選擇：

直流電源：電壓3V,內(nèi)阻不計(jì)；

電流表Ai：量程0?0.6A,內(nèi)阻約0.125C；

電流表A2:量程0-3.0A,內(nèi)阻約0.025Q；

電壓表V：量程0?3V,內(nèi)阻約3kQ；

滑動(dòng)變阻器&：最大阻值20Q；

滑動(dòng)變阻器/?2：最大阻值1000。；

開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等。

(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑時(shí)，測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，可知金屬絲的直徑D=mm；用

游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度，圖乙所示，可知金屬絲的長(zhǎng)度L=cm。

6cm

乙

(2)在所給的器材中,電流表應(yīng)選,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選=(填寫(xiě)儀器的字母代號(hào))

(3)請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整。

(4)利用(3)問(wèn)中的電路得出金屬絲的電阻數(shù)據(jù)，該數(shù)值比電阻絲的真實(shí)值_____。(填寫(xiě)"偏大喊“偏

小”)

5.某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室的器材研究一粗細(xì)均勻的導(dǎo)體棒(電阻約為4Q)的電阻率。實(shí)驗(yàn)器材如下:

電壓表V(量程0?15V,內(nèi)阻約1k。)

電流表A（量程0?0.6A,內(nèi)阻RA=0.4H）

定值電阻區(qū)（阻值氏=20.0。）

滑動(dòng)變阻器叢（最大阻值10。）

學(xué)生電源E（電壓20V）

開(kāi)關(guān)S和若干導(dǎo)線(xiàn)

（1）如圖甲所示，用螺旋測(cè)微器測(cè)得導(dǎo)體棒的直徑為mmo

（2）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為cm。

（3）請(qǐng)根據(jù)提供的器材，在圖丙所示的方框中設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，盡可能精確地測(cè)量導(dǎo)體棒的阻值（要

求所測(cè)量范圍盡可能大）。

TT!\T

丙丁

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使開(kāi)關(guān)閉合后兩電表的示數(shù)從零開(kāi)始，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇合適標(biāo)

度描點(diǎn)，在方格紙上作圖，如圖丁所示，通過(guò)分析可得導(dǎo)體棒的電阻a=Q（保留2位

有效數(shù)字）。

6.某同學(xué)做“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)，采用伏安法測(cè)定一阻值約為6Q左右的金屬絲的電阻。有以

下器材可供選擇要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確）

A.電池組（3V,內(nèi)阻約1。）

B.電流表（0?3A,內(nèi)阻約0.0250）

C.電流表（0~0.6A,內(nèi)阻約0.125。）

D.電壓表（0-3V,內(nèi)阻約3k。）

E.電壓表（0?15V,內(nèi)阻約15kC）

F.滑動(dòng)變阻器（0?5Q,額定電流1A）

G.開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表應(yīng)選用,電流表應(yīng)選用o（填寫(xiě)各器材的字母代號(hào)）

（2）使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖所示，則金屬絲的直徑為

mm。

（3）實(shí)驗(yàn)中為了獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，在下列所給實(shí)驗(yàn)電路圖中應(yīng)選

（4）某次測(cè)量中電流表、電壓表的示數(shù)如圖所示，可計(jì)算出金屬絲的電阻為Q（結(jié)果保留

兩位有效數(shù)字），且電阻測(cè)量值___________真實(shí)值（填“大于”、“小于”或“等于”）。

7.某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定金屬的電阻率，要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)。用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度Z=0.640m,

用螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺分別測(cè)量金屬絲的直徑時(shí)的刻度如圖甲、乙所示。

40

。1單位:cm

30

WMiiW“山“

25_0510

B甲乙

金屬絲的電阻大約為4。，在用伏安法對(duì)金屬絲進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)定時(shí)，有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材:

直流電源：電動(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻可不計(jì);

電流表Ai：量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Q；

電流表A2：量程0?3.0A,內(nèi)阻約0.025C；

電壓表V：量程0?3V,內(nèi)阻約3k。；

滑動(dòng)變阻器處：最大阻值20Q；

滑動(dòng)變阻器心：最大阻值100。；

開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等。

（1）從甲中讀出金屬絲的直徑D=mm：從乙中讀出金屬絲的直徑D=mm：

（2）在所給的可供選擇的器材中，應(yīng)選的電流表是,應(yīng)選的滑動(dòng)變阻器是；（填寫(xiě)

儀器的字母代號(hào)）

（