测定金属的电阻率

第80节测定金属的电阻率1.2012年理综山东卷21.（2）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；电源：E1（电动势3V，内阻不计）E2（电动势12V，内阻不计）滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为mm。②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选、电源应选（均填器材代号），在虚线框中完成电路原理图。答：①1.773（1.771～1.775均正确）②A1；E1；电路图如右。解析：②因为待测金属丝的额定电流为0.5A，所以流经电流表的电流最大值是0.5A，所以电流表选择A1。本实验滑动变阻器采用限流法，所以滑动变阻器与待测电阻丝串联，如果选择电动势为12V的电源，电路中的最小电阻为120.5Ω=24Ω，滑动变阻器必须全部接入电路，不能得到多组数据，影响测量精度，所以电源选择E1。2.2012年理综广东卷34（1）某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图15（a）和图15（b）所示，长度为_____cm，直径为_____mm。②按图15（c）连接电路后，实验操作如下：（a）将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处（填“大”或“小”）；将S2拨向接点1，闭合S1，调节A1E1SRRxV02535203015AS1Er12（c）R1R2圆柱体S2051056cm5100303525（b）（a）图15图1AVxRS1RE图2VAR1，使电流表示数为I0；（b）将电阻箱R2的阻值调至最______（填“大”或“小”）；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω；③由此可知，圆柱体的电阻为_____Ω。【答案】①5.015.315②大大1280Ω【解析】②电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则。此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的，故在（a）步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大，以保证电路安全。同理（b）步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大。（a）步骤中，由闭合电路欧姆定律得rRRREIg10其中R表示圆柱体的电阻（b）步骤中，仍由闭合电路欧姆定律得rRRREIg120由等量代换可得R＝R2＝1280Ω3.2013年安徽卷21.Ⅱ.（6分）（1）在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为_______mm。（2）为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图1所示的实验电路图，按照该电路图完成图2中的实物电路连接。答案：（1）0.0070.638（2）如图示解析：（1）校零时的读数为0.007mm，合金丝的直径为测量时的读数减去校零时的读数，为0.638mm。（2）电池要通过开关接在滑动变阻器的下面两个接线柱上，合金丝的电阻Rx接在滑动变阻器的一上一下两个接线柱上。VA0151020045054.2012年理综北京卷21.（18分）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50cm。(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）。解析：固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.7，所测长度为0+39.7×0.01=0.397mm.(0.395～0.399)。(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3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、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，记录数据如下：由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的图（选填“甲”或“乙”）。解析：由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5Ω。则有501.05AxRR，60053000xVRR比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小。次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520PRx图30I/A图4U/V0.51.52.52.01.00.100.200.300.400.500.60图1甲ASRxRVASRxRV乙图2由（3）知是用伏安特性曲线来测量电阻的，就要求电压电流从接近0开始调节，所以应该采用分压接法（甲）。（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，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据（2）所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。解析：注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉，结合（2）可知应该连接成外接分压接法（甲）那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0。先连外接法（线1）再连分压法（线2和3），此时滑片P必须置于变阻器的左端。（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）。解析：描绘出第2、4、6三个点后，可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后作出U-I图线。其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U-I图线上，有5.4220.000.1xRΩ(4.3～4.7)。（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.1×10-2Ω·mB.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·m解析：根据电阻定律SlRx有662105.45.010397.014.35.4lSRxΩ·m，估算出的金属丝电阻率选C。（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中正确的选项是（有多个正确选项）。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，可以消除由测量仪器引起的系统误差PRx答图30I/A答图4U/V0.51.52.52.01.00.100.200.300.400.500.60D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差解析：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偶然误差；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差。答案CD。5.2014年物理江苏卷10．(8分)某同学通过实验测量一种合金的电阻率.(1）用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧题10-1图所示的部件（选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为mm.（2）题10-2图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出.合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了(选填“短路”或“断路”).(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进?请写出两条建议：___________________________________________________________________________________________.【答案】（1）B0.410（2）7、9断路（3）电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值（或多测几组电流值和电压值，用图象法求电阻值）【解析】（1）螺旋测微器在使用前先拧紧测微螺杆，即先旋紧B，使固定住被测量的物体；螺旋测微器的分度值为0.01mm，所以测量的合金丝的直径为：0mm＋41.0×0.01mm＝0.410mm；0450404535ABCD测微螺杆测砧题10-1图5+–mA+–V1533210154211098111276电流表(量程100mA,内阻约0.3Ω)电压表(量程3V,内阻约3kΩ)合金丝3V电源开关滑动变阻器(0~50Ω)3200题10-2图（2）电压表读数很大说明电压表两端与电源之间是通路，电流表示数为零，说明在电路7、9之间出现了断路现象；（3）Ω30300030.RRVA，Ω30Ω758VAxRR.R，根据计算结果可知，该电阻的阻值比较大，所以要想精确测量其阻值，建议之一应采用电流表的内接；建议之二应采用多次测量算平均值或利用图像的斜率求出金属丝的电阻。