3. 实验：导体电阻率的测量（导学案）物理人教版2019必修第三册

3. 实验：导体电阻率的测量 导学案 1.掌握长度测量工具的原理以及使用和读数问题。 2.掌握伏安法测电阻的原理、实验步骤和方法，会对测量数据处理和分析。 3.掌握导体电阻率的测量原理、实验过程、数据处理与误差分析的问题。 1．掌握长度测量工具的原理以及使用和读数问题。（重点） 2．掌握导体电阻率的测量原理、实验过程、数据处理与误差分析的问题。（重点） 3．掌握伏安法测量电阻的方法。（难点） 一、游标卡尺 1.原理：游标卡尺是利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量 来提高测量精度的。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。常见的游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种，其规格(游标尺)见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 单位刻度与1 mm的差值 精确度(可精确到) 10 9 mm mm 0.1 mm 20 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm mm 0.02 mm 2.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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋ ×精确度)mm。读数时 估读。 3.使用：当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时，游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线 。将被测物体夹(套)在这两个刃之间，把主尺读数和游标尺读数综合起来，就是被测物体的长度。 二、螺旋测微器 1.原理：固定刻度的螺距是0.5 mm，旋钮每旋转一周，测微螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退 mm。圆周上的可动刻度有50个等分刻度，因此可动刻度每旋转一格，对应测微螺杆前进或后退 mm。螺旋测微器的精确度为 mm。 2.读数：(1)测量时被测物体长度的整毫米数和半毫米数由 刻度读出，不足半毫米部分由 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)× (mm)。 3.使用：用螺旋测微器测量物体的微小尺寸时，先使测微螺杆与测砧接触，可动刻度的左边缘与固定刻度的零刻度线对正；将被测物体夹在测微螺杆与测砧之间，旋转旋钮，当测微螺杆快靠近物体时，停止使用旋钮，改用微调旋钮，听到“喀喀”声时停止；然后读数。 三、金属丝电阻率的测量 1.实验思路：由R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。 2.实验器材： 、 、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源(学生电源)、 。 3.实验步骤 (1)测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个 位置各测一次直径，并记录。 (2)连电路：按实验原理中的电路图连接实验电路。 (3)量长度：用毫米刻度尺测量 的待测金属丝的有效长度，重复测量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 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。 【导入新课】 复习与思考： (1)通过上节课的学习，我们已经知道如何测量电阻和影响电阻的因素，那么根据我们的所学，你是否知道如何测量金属的电阻率？ (2)为了完成对金属电阻率的测量，我们需要用的哪些仪器？ (3)测量过程中我们如何减小误差呢？ 【进行新课】 一、长度的测量及测量工具的选用 （一）游标卡尺 观察与思考： (1)观察实验台上的游标卡尺构造，猜测各部分的作用是什么？ (2)观察实验台上的三种游标卡尺，10分度、20分度和50分度，主尺上10个、20个和50个小刻度总长度和游标尺对应刻度数的总长度差了多大的长度？那么三种游标卡尺的游标尺每一个小刻度的长度为多少？与主尺每一个小刻度差了多少长度？观察后在以下表格中填写游标尺对应刻度下的长度。 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1mm的值 精确度(可准确到) 10 20 50 (3)我们应该如何使用游标卡尺呢？ 读数法则：游标“0”刻度之前的整毫米刻度+精确度×对齐格数（不需估读） 读数练习： （二）螺旋测微器 观察与思考： (1)观察实验台上的螺旋测微器构造，猜测各部分的作用是什么？ (2)观察实验台上的螺旋测微器，旋动D一周，观察测微螺杆F前进或后退的长度是多少？可动刻度有一周有50个格，那么可动刻度每旋转一个格，对应测微螺杆前进或后退的长度是多少？它的精度是多少？ (3)我们应该如何使用螺旋测微器呢？ 读数法则：固定刻度 （整毫米刻度+半毫米刻度）+0.01×估度格数 读数练习： 二、金属丝电阻率的测量 思考与讨论： (1)你觉得怎样测量电阻率？需要测定哪些物理量？ (2)如何测量金属丝的直径？怎样才能更好的减小偶然误差呢？ (3)电阻丝的长度如何测量？测量长度时应该注意什么问题？ (4)根据实验台上的实验器材，你是否可以设计出测电阻的实验方案？画出电路图 (5)若电压表和电流表内阻不能忽略，以下两种测量电阻的实验方法中，电阻的测量值和真实值是否相等？我们如何选择测量电阻的方法？ (6) 如果要获得多组的电压表和电流表的数据，需要用到滑动变阻器，那么滑动变阻器以下两种接入方式有什么区别？根据实验要求，我们应该如何选择滑动变阻器的接入方式？ 1．在“测量金属丝的电阻率”的实验中，用10分度游标卡尺测量金属丝的直径，如图所示。下列说法中正确的是（    ）    A．要用图中测量爪A夹紧金属丝 B．可旋紧图中B防止游标尺移位 C．只需在金属丝的某一位置测量一次 D．该游标卡尺测量可准确到 2．如图所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径，旋钮B和微旋钮C均可调节杆的前进或后退，当靠近金属丝时，以下操作正确的是（　　） A．停止转B，直接读数 B．继续转B，旋紧后读数 C．停止转B用C，听到“喀喀”声后直接读数 D．停止转B用C，听到“喀喀”声后回旋然后读数 3．如图是小李同学用螺旋测微器测量金属丝直径时涉及到的步骤。请选出需要的步骤，并按实验时的先后顺序排列，其合理的为（　　）    A．甲乙 B．甲丙 C．甲乙丙 D．丙甲乙 4．在测量长度的实验中某同学测量结果为8.246 cm，请问该同学用的测量工具可能是 （　　） A．毫米刻度尺 B．精度为0.1mm的测量工具 C．精度为0.01mm的测量工具 D．精度为0.02mm的测量工具 5．某同学用游标卡尺测量一钢管的外径，读数如图所示，则该钢管的外径为（　　） A．5.46cm B．5.60cm C．5.66cm D．6.00cm 6．如图所示，螺旋测微器的读数为（　　） A．0.695 cm B．0.695 mm C．1.195 cm D．1.195 mm 7．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率约为（    ） A． B． C． D． 8．某实验小组在测量一金属丝电阻率的实验中，将一段金属丝接入电路中，先用螺旋测微器测量这段金属丝直径，再用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度，最后用实验电路测量金属丝的电阻，利用这些测量值就可以计算出金属丝的电阻率，在此实验中，以下操作不正确的是（　　） A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片可置于任意位置 B．用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度时，要多测量几次，求出其平均值 C．用螺旋测微器在金属丝三个不同位置各测量一次直径，求出其平均值 D．实验中测电阻时为保持金属丝的温度不变，每次读完示数后应立即断开开关 9．在“用伏安法测电阻”的实验中，测量电路中电表的连接方式如图甲或乙所示，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值，考虑到实际电表内阻对测量的影响，两种连接方式都存在系统误差。下列判断正确的是（　　） A．若采用甲图，误差是由电压表分流引起的 B．若采用甲图，误差是由电流表分压引起的 C．若采用乙图，电阻的测量值大于真实值 D．若采用甲图，电阻的测量值小于真实值 10．在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω；电压表量程0~3V，内阻约为15kΩ；电流表量程0~0.6A，内阻约为1Ω；为了减小实验误差，获得尽可能多的数据，应选下列实物图中的（    ） A． B． C． D． 11．某同学用伏安法测量某金属丝的电阻率（该金属丝阻值约为）。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表（量程，内阻约）； 电流表（量程，内阻约）； 电流表（量程，内阻约）； 滑动变阻器（）； 电源（电源电压）。 (1)为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选 （填器材的字母符号），电流表应 （填“内接”或“外接”）； (2)该同学用刻度尺测量金属丝的长度，测得金属丝的直径如图甲所示，则该金属丝直径的测量值 ； (3)该同学将金属丝接入电路，测得金属丝两端电压及流过金属丝的电流，利用以上测量数据，得到这种材料的电阻率，考虑到（1）中的实验电路，则该电阻率测量值与真实值相比会 （选填“偏大”或“偏小”）。 12．实验小组利用下列器材测量某种金属电阻丝的电阻率，电阻丝的总阻值大约为9Ω A．电源电压恒为，内阻不计 B．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）；（0~15V，内阻约15kΩ） C．电流表A（0~0.6A，内阻约0.125Ω）；（0~3A，内阻约0.0255Ω） D．滑动变阻器R1（0~5Ω，3A） E．滑动变阻器R2（0~1750Ω，3A） F．开关S、导线若干 (1)为了调节方便，滑动变阻器应选用 （选填选项前的字母）； (2)请在图1中用连线代替导线完成实验器材的连接 （提示：注意选取合适的电表量程）； (3)实验小组又对测量电路进行了创新。如图2所示，在电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头的位置可从刻度尺上读出。实验时改变触头P与电阻丝接触的位置，多次改变电阻丝接入电路的长度，调节滑动变阻器滑动触头的位置，使电流表的读数达到某一相同值时，记录电压表的示数，从而得到多个的值，作出图像，如图3所示。 ①如果已经测得电阻丝的直径为，根据图3所给数据，可得电阻丝的电阻率 ；（用、、、表示） ②请从理论上分析并说明，①问求得的电阻丝电阻率 （选填“存在”或“不存在”）因电表内阻带来的误差。 13．有一新型圆柱形的导电材料，电阻阻值在8~10Ω之间，为了测量该导电材料的电阻率，实验室提供了以下实验器材： A．20分度的游标卡尺        B．螺旋测微器 C．电流表A1（0~100mA，内阻约为10Ω）    D．电流表A2（0~0.6A，内阻约为0.1Ω） E.电压表V1（0~3V，内阻约为3kΩ）    F.电压表V2（0~15V，内阻约为15kΩ） G.直流电源E（4V，内阻不计）    H.滑动变阻器R（0~5Ω，2A） I.开关及导线若干 (1)用游标卡尺测得该样品的长度L。其示数如图所示，其读数为 mm； (2)本次实验的电流表选用的是 ，电压表选用的是 （填写器材前的字母）； (3)为尽量精确测量新型圆柱形的导电材料的电阻。R0应采用下图中的 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）电路图。 14．某小组设计实验“测量金属丝的电阻率”，要求电压从零开始调节，测量尽可能精确，已知金属丝的电阻大约为4Ω，在用伏安法对金属丝电阻进行测量时，有如下实验器材可供选择： 直流电源：恒压3V； 电流表A∶量程0 ~ 0.6A，内阻约0.125Ω； 电压表 V∶量程0 ~ 3V，内阻约3kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值20Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值1000Ω； 开关、导线等。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时，测量结果如图甲所示，可知金属丝的直径D=   mm；用游标卡尺测量金属丝的长度如图乙所示，可知金属丝的长度 L = cm。 (2)在所给的器材中，滑动变阻器应选 （填写仪器的字母代号）。 (3)请按实验要求，用笔画线表示导线，在图丙中完成测量金属丝电阻的实验电路连接，要求导线不能交叉。 (4)利用（3）问中的电路进行实验，记下电压表和电流表示数U、I，可得出计算金属丝电阻率的表达式为 （用题目测量的物理量来表示），实验得出的数值与电阻丝电阻率的真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 15．某实验小组设计了如图甲所示的电路，用于测量一金属丝的电阻率。其中电流表（量程，内阻）、电流表（量程，内阻）、电阻箱R（阻值范围）、定值电阻。 (1)图甲中虚线框中可视为一个量程为的电压表，则定值电阻 （结果保留2位有效数字）。 (2)实验操作步骤如下： a．如图乙所示，用螺旋测微器测量金属丝直径 b．将该金属丝正确接入图甲电路，测得接入电路的金属丝长度 c．合上开关，调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值R和对应的电流表的示数、电流表的示数，并根据多组测量数据，作出如图所丙所示的图像。 (3)根据图丙图像，该金属丝的电阻为 （结果保留2位有效数字）。代入电阻的决定式，即可求解电阻率。 (4)调节电阻箱阻值R，可得到多组电阻箱阻值R和对应的电流表、的示数。能否求解电源电动势和内阻的数值？ （选填“能”或“不能”） 通过本节课的学习，我们应该对以下知识点做好重点关注： （1）你是否已经掌握了游标卡尺和螺旋测微器的读数方法？ （2）你是否已经掌握了伏安法的外接法和内接法的应用？ （3）你是否已经掌握了滑动变阻器的限流法和分压法的应用？ （4）你是否学会了在测量金属丝电阻率实验中的误差分析？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3. 实验：导体电阻率的测量 导学案 1.掌握长度测量工具的原理以及使用和读数问题。 2.掌握伏安法测电阻的原理、实验步骤和方法，会对测量数据处理和分析。 3.掌握导体电阻率的测量原理、实验过程、数据处理与误差分析的问题。 1．掌握长度测量工具的原理以及使用和读数问题。（重点） 2．掌握导体电阻率的测量原理、实验过程、数据处理与误差分析的问题。（重点） 3．掌握伏安法测量电阻的方法。（难点） 一、游标卡尺 1.原理：游标卡尺是利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的。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。常见的游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种，其规格(游标尺)见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 单位刻度与1 mm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 2.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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。读数时不估读。 3.使用：当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时，游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐。将被测物体夹(套)在这两个刃之间，把主尺读数和游标尺读数综合起来，就是被测物体的长度。 二、螺旋测微器 1.原理：固定刻度的螺距是0.5 mm，旋钮每旋转一周，测微螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退0.5 mm。圆周上的可动刻度有50个等分刻度，因此可动刻度每旋转一格，对应测微螺杆前进或后退0.01 mm。螺旋测微器的精确度为0.01 mm。 2.读数：(1)测量时被测物体长度的整毫米数和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.使用：用螺旋测微器测量物体的微小尺寸时，先使测微螺杆与测砧接触，可动刻度的左边缘与固定刻度的零刻度线对正；将被测物体夹在测微螺杆与测砧之间，旋转旋钮，当测微螺杆快靠近物体时，停止使用旋钮，改用微调旋钮，听到“喀喀”声时停止；然后读数。 三、金属丝电阻率的测量 1.实验思路：由R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。 2.实验器材：螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源(学生电源)、滑动变阻器。 3.实验步骤 (1)测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。 (2)连电路：按实验原理中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待测金属丝的有效长度，重复测量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。 【导入新课】 复习与思考： (1)通过上节课的学习，我们已经知道如何测量电阻和影响电阻的因素，那么根据我们的所学，你是否知道如何测量金属的电阻率？ (2)为了完成对金属电阻率的测量，我们需要用的哪些仪器？ (3)测量过程中我们如何减小误差呢？ 【进行新课】 一、长度的测量及测量工具的选用 （一）游标卡尺 观察与思考： (1)观察实验台上的游标卡尺构造，猜测各部分的作用是什么？ (2)观察实验台上的三种游标卡尺，10分度、20分度和50分度，主尺上10个、20个和50个小刻度总长度和游标尺对应刻度数的总长度差了多大的长度？那么三种游标卡尺的游标尺每一个小刻度的长度为多少？与主尺每一个小刻度差了多少长度？观察后在以下表格中填写游标尺对应刻度下的长度。 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1mm的值 精确度(可准确到) 10 20 50 (3)我们应该如何使用游标卡尺呢？ 读数法则：游标“0”刻度之前的整毫米刻度+精确度×对齐格数（不需估读） 读数练习： （二）螺旋测微器 观察与思考： (1)观察实验台上的螺旋测微器构造，猜测各部分的作用是什么？ (2)观察实验台上的螺旋测微器，旋动D一周，观察测微螺杆F前进或后退的长度是多少？可动刻度有一周有50个格，那么可动刻度每旋转一个格，对应测微螺杆前进或后退的长度是多少？它的精度是多少？ (3)我们应该如何使用螺旋测微器呢？ 读数法则：固定刻度 （整毫米刻度+半毫米刻度）+0.01×估度格数 读数练习： 二、金属丝电阻率的测量 思考与讨论： (1)你觉得怎样测量电阻率？需要测定哪些物理量？ (2)如何测量金属丝的直径？怎样才能更好的减小偶然误差呢？ (3)电阻丝的长度如何测量？测量长度时应该注意什么问题？ (4)根据实验台上的实验器材，你是否可以设计出测电阻的实验方案？画出电路图 (5)若电压表和电流表内阻不能忽略，以下两种测量电阻的实验方法中，电阻的测量值和真实值是否相等？我们如何选择测量电阻的方法？ (6) 如果要获得多组的电压表和电流表的数据，需要用到滑动变阻器，那么滑动变阻器以下两种接入方式有什么区别？根据实验要求，我们应该如何选择滑动变阻器的接入方式？ 1．在“测量金属丝的电阻率”的实验中，用10分度游标卡尺测量金属丝的直径，如图所示。下列说法中正确的是（    ）    A．要用图中测量爪A夹紧金属丝 B．可旋紧图中B防止游标尺移位 C．只需在金属丝的某一位置测量一次 D．该游标卡尺测量可准确到 【答案】B 【详解】A．要用外测量爪夹紧金属丝，而不是内测量爪A，故A错误； B．可旋紧图中B防止游标尺移位，故B正确； C．为减小误差，应在金属丝的不同位置测量一次直径，取平均值，故C错误； D．10分度游标卡尺可准确到，故D错误。 故选B。 2．如图所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径，旋钮B和微旋钮C均可调节杆的前进或后退，当靠近金属丝时，以下操作正确的是（　　） A．停止转B，直接读数 B．继续转B，旋紧后读数 C．停止转B用C，听到“喀喀”声后直接读数 D．停止转B用C，听到“喀喀”声后回旋然后读数 【答案】C 【详解】螺旋测微器的粗调旋钮B用于测微螺杆远离被测物体时快速调整其位置，当测微螺杆接近被测物体时，需要利用微调旋钮C进行精细调整，可知，当靠近金属丝时，停止转B用C，听到“喀喀”声后停止转动直接读数。 故选C。 3．如图是小李同学用螺旋测微器测量金属丝直径时涉及到的步骤。请选出需要的步骤，并按实验时的先后顺序排列，其合理的为（　　）    A．甲乙 B．甲丙 C．甲乙丙 D．丙甲乙 【答案】D 【详解】螺旋测微器的使用方法：左手持尺架，右手转动粗调旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物，放入被测物，转动保护旋钮到夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动固定旋钮使测杆固定后读数，D正确。 故选D。 4．在测量长度的实验中某同学测量结果为8.246 cm，请问该同学用的测量工具可能是 （　　） A．毫米刻度尺 B．精度为0.1mm的测量工具 C．精度为0.01mm的测量工具 D．精度为0.02mm的测量工具 【答案】B 【详解】测量结果为8.246 cm，最后的一位：0.006 cm是估读的，所以采用的测量工具的最小刻度是 故选B。 5．某同学用游标卡尺测量一钢管的外径，读数如图所示，则该钢管的外径为（　　） A．5.46cm B．5.60cm C．5.66cm D．6.00cm 【答案】A 【详解】根据游标卡尺读数规则，可读出该钢管的外径为 故选A。 6．如图所示，螺旋测微器的读数为（　　） A．0.695 cm B．0.695 mm C．1.195 cm D．1.195 mm 【答案】B 【详解】螺旋测微器的读数为0.5 mm＋0.01 mm×19.5＝0.695 mm； 故选B。 7．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率约为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由甲图可知，金属丝的直径为 由乙图可知，电压、电流分别为 ， 由欧姆定律可得 由电阻定律可得 其中 联立代入数据解得 故选A。 8．某实验小组在测量一金属丝电阻率的实验中，将一段金属丝接入电路中，先用螺旋测微器测量这段金属丝直径，再用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度，最后用实验电路测量金属丝的电阻，利用这些测量值就可以计算出金属丝的电阻率，在此实验中，以下操作不正确的是（　　） A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片可置于任意位置 B．用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度时，要多测量几次，求出其平均值 C．用螺旋测微器在金属丝三个不同位置各测量一次直径，求出其平均值 D．实验中测电阻时为保持金属丝的温度不变，每次读完示数后应立即断开开关 【答案】A 【详解】A．闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器需要保护电表，故A错误； B．为了减小误差，用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度时，要多测量几次，求出其平均值，故B正确； C．为了减小误差，用螺旋测微器在金属丝三个不同位置各测量一次直径，求出其平均值，故C正确； D．实验中测电阻时为保持金属丝的温度不变，每次读完示数后应立即断开开关，故D正确。 本题选不正确项，故选A。 9．在“用伏安法测电阻”的实验中，测量电路中电表的连接方式如图甲或乙所示，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值，考虑到实际电表内阻对测量的影响，两种连接方式都存在系统误差。下列判断正确的是（　　） A．若采用甲图，误差是由电压表分流引起的 B．若采用甲图，误差是由电流表分压引起的 C．若采用乙图，电阻的测量值大于真实值 D．若采用甲图，电阻的测量值小于真实值 【答案】B 【详解】AB．若采用甲图，电压表测量的是待测电阻和电流表串联后两端的电压，误差是由电流表分压引起的，故A错误，B正确； C．若采用乙图，电流表测量的是通过电压表和待测电阻的电流和，电流的测量值大于真实值，根据欧姆定律可知电阻的测量值小于真实值，故C错误； D．若采用甲图，电压的测量值偏大，根据欧姆定律可知电阻的测量值大于真实值，故D错误。 故选B。 10．在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω；电压表量程0~3V，内阻约为15kΩ；电流表量程0~0.6A，内阻约为1Ω；为了减小实验误差，获得尽可能多的数据，应选下列实物图中的（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】因 所以应将电流表外接，另外实验要求获得尽可能多的实验数据，所以应将滑动变阻器连接成分压式。 故选A。 11．某同学用伏安法测量某金属丝的电阻率（该金属丝阻值约为）。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表（量程，内阻约）； 电流表（量程，内阻约）； 电流表（量程，内阻约）； 滑动变阻器（）； 电源（电源电压）。 (1)为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选 （填器材的字母符号），电流表应 （填“内接”或“外接”）； (2)该同学用刻度尺测量金属丝的长度，测得金属丝的直径如图甲所示，则该金属丝直径的测量值 ； (3)该同学将金属丝接入电路，测得金属丝两端电压及流过金属丝的电流，利用以上测量数据，得到这种材料的电阻率，考虑到（1）中的实验电路，则该电阻率测量值与真实值相比会 （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) 外接 (2)2.935/2.934/2.936 (3)偏小 【详解】（1）[1]由于通过待测金属丝的最大电流约为，所以电流表应选择A1； [2]又因，所以电流表应采用外接法。 （2）螺旋测微器的分度值为，由图甲可知金属丝的直径为 （3）因为（1）中选用的是电流表外接法，由于电压表的分流使得电流表的示数大于通过金属丝的电流，则电阻测量值偏小，根据可知，电阻率测量值偏小。 12．实验小组利用下列器材测量某种金属电阻丝的电阻率，电阻丝的总阻值大约为9Ω A．电源电压恒为，内阻不计 B．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）；（0~15V，内阻约15kΩ） C．电流表A（0~0.6A，内阻约0.125Ω）；（0~3A，内阻约0.0255Ω） D．滑动变阻器R1（0~5Ω，3A） E．滑动变阻器R2（0~1750Ω，3A） F．开关S、导线若干 (1)为了调节方便，滑动变阻器应选用 （选填选项前的字母）； (2)请在图1中用连线代替导线完成实验器材的连接 （提示：注意选取合适的电表量程）； (3)实验小组又对测量电路进行了创新。如图2所示，在电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头的位置可从刻度尺上读出。实验时改变触头P与电阻丝接触的位置，多次改变电阻丝接入电路的长度，调节滑动变阻器滑动触头的位置，使电流表的读数达到某一相同值时，记录电压表的示数，从而得到多个的值，作出图像，如图3所示。 ①如果已经测得电阻丝的直径为，根据图3所给数据，可得电阻丝的电阻率 ；（用、、、表示） ②请从理论上分析并说明，①问求得的电阻丝电阻率 （选填“存在”或“不存在”）因电表内阻带来的误差。 【答案】(1)D(2)见解析(3) 不存在 【详解】（1）由于电阻丝的总阻值大约为9Ω，图1电路图滑动变阻器采用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选用最大阻值和被测电阻相近的R1，故选D。 （2）电源电压恒为，故电压表选用0~3V的量程；通过电阻丝的最大电流为，故电流表选用0~0.6A的量程；由于，故电流表采用外接法，电路连接如图所示 （3）[1] [2]根据欧姆定律有 由电阻定律有 可得 由图像斜率可得 解得 由上述分析可知，求得的电阻丝电阻率不存在因电表内阻带来的误差。 13．有一新型圆柱形的导电材料，电阻阻值在8~10Ω之间，为了测量该导电材料的电阻率，实验室提供了以下实验器材： A．20分度的游标卡尺        B．螺旋测微器 C．电流表A1（0~100mA，内阻约为10Ω）    D．电流表A2（0~0.6A，内阻约为0.1Ω） E.电压表V1（0~3V，内阻约为3kΩ）    F.电压表V2（0~15V，内阻约为15kΩ） G.直流电源E（4V，内阻不计）    H.滑动变阻器R（0~5Ω，2A） I.开关及导线若干 (1)用游标卡尺测得该样品的长度L。其示数如图所示，其读数为 mm； (2)本次实验的电流表选用的是 ，电压表选用的是 （填写器材前的字母）； (3)为尽量精确测量新型圆柱形的导电材料的电阻。R0应采用下图中的 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）电路图。 【答案】(1)41.75 (2) D E (3)甲 【详解】（1）20分度游标卡尺的精确值为，由图可知其读数为 （2）[1][2]由于电源电动势为4V，则电压表应选择E；待测电阻阻值在8~10Ω之间，则 可知电流表应选择D。 （3）滑动变阻器最大阻值与待测电阻阻值差不多，略小于待测电阻阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；又因电压表内阻远大于待测电阻阻值，则电流表应采用外接法，故应选择图甲所示电路。 14．某小组设计实验“测量金属丝的电阻率”，要求电压从零开始调节，测量尽可能精确，已知金属丝的电阻大约为4Ω，在用伏安法对金属丝电阻进行测量时，有如下实验器材可供选择： 直流电源：恒压3V； 电流表A∶量程0 ~ 0.6A，内阻约0.125Ω； 电压表 V∶量程0 ~ 3V，内阻约3kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值20Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值1000Ω； 开关、导线等。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时，测量结果如图甲所示，可知金属丝的直径D=   mm；用游标卡尺测量金属丝的长度如图乙所示，可知金属丝的长度 L = cm。 (2)在所给的器材中，滑动变阻器应选 （填写仪器的字母代号）。 (3)请按实验要求，用笔画线表示导线，在图丙中完成测量金属丝电阻的实验电路连接，要求导线不能交叉。 (4)利用（3）问中的电路进行实验，记下电压表和电流表示数U、I，可得出计算金属丝电阻率的表达式为 （用题目测量的物理量来表示），实验得出的数值与电阻丝电阻率的真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 【答案】(1) 1.745（1.743~1.747） 5.240 (2)R1 (3)见解析 (4) 偏小 【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 [2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为 （2）由于实验要求电压从零开始调节，可知，控制电路采用滑动变阻器的分压式接法，为了使得测量数据的连续性强一些，滑动变阻器应选择总阻值小一些，即滑动变阻器选择R1。 （3）结合上述，控制电路采用滑动变阻器的分压式接法，由于 即电流表分压影响大，电流表应采用外接法，电路图连接如图所示 （4）[1]根据欧姆定律有 根据电阻定律有 其中 解得 [2]由于测量电路采用电流表的外接法，误差来源于电压表的分流，导致电流测量值偏大，电阻测量值偏小，则实验得出的数值与电阻丝电阻率的真实值相比偏小。 15．某实验小组设计了如图甲所示的电路，用于测量一金属丝的电阻率。其中电流表（量程，内阻）、电流表（量程，内阻）、电阻箱R（阻值范围）、定值电阻。 (1)图甲中虚线框中可视为一个量程为的电压表，则定值电阻 （结果保留2位有效数字）。 (2)实验操作步骤如下： a．如图乙所示，用螺旋测微器测量金属丝直径 b．将该金属丝正确接入图甲电路，测得接入电路的金属丝长度 c．合上开关，调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值R和对应的电流表的示数、电流表的示数，并根据多组测量数据，作出如图所丙所示的图像。 (3)根据图丙图像，该金属丝的电阻为 （结果保留2位有效数字）。代入电阻的决定式，即可求解电阻率。 (4)调节电阻箱阻值R，可得到多组电阻箱阻值R和对应的电流表、的示数。能否求解电源电动势和内阻的数值？ （选填“能”或“不能”） 【答案】(1)26 (2)0.680 /0.679/0.681 (3)1.9 (4)能 【详解】（1）改装量程为的电压表，应该串联一个电阻阻值为。 （2）用螺旋测微器测量金属丝直径 由于读数误差存在，结果在范围内均正确。 （3）根据欧姆定律有 则 根据图像可知，斜率 解得 （4）根据闭合回路欧姆定律有 可知分别取两组电阻箱阻值R和两电流表、的示数，通过解二元一次方程，能够测得电源电动势和内阻。 通过本节课的学习，我们应该对以下知识点做好重点关注： （1）你是否已经掌握了游标卡尺和螺旋测微器的读数方法？ （2）你是否已经掌握了伏安法的外接法和内接法的应用？ （3）你是否已经掌握了滑动变阻器的限流法和分压法的应用？ （4）你是否学会了在测量金属丝电阻率实验中的误差分析？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $