（名師導學）2020版高考物理總復習 第八章 第4節(jié) 實驗：測定金屬絲的電阻率教學案 新人教版

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1、第4節(jié)　實驗：測定金屬絲的電阻率 夯實基礎　【p139】 一、實驗目的 1．掌握螺旋測微器的原理及讀數方法． 2．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數方法． 3．會用伏安法測金屬的電阻率． 二、實驗原理 把電阻絲連入如圖所示的電路，用電壓表測其兩端電壓，用電流表測電流，根據Rx＝計算金屬絲的電阻Rx，然后用米尺測量金屬絲的有效長度l，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出金屬絲的橫截面積S，根據電阻定律計算出電阻率． 三、實驗器材 毫米刻度尺、螺旋測微器、直流電壓表和直流電流表、滑動變阻器、電池、開關及連接導線、金屬電阻絲． 四、實驗步驟 1

2、．測直徑：用螺旋測微器在導線的三個不同位置上各測一次，取直徑d的平均值． 2．測長度：將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度L(即有效長度)，反復測量三次，求出L的平均值． 3．連電路：按照電路圖用導線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調至最大． 4．測電阻：電路經檢查無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，記錄在表格內，斷開開關S，求出電阻R的平均值． 5．算電阻率：將測得的R、L、d的值代入電阻率計算公式ρ＝R＝中，計算出金屬絲的電阻率．或利用U－I圖線的斜率求出電阻R，代入公式ρ＝R計算電阻率．

3、 6．整理：拆去實驗線路，整理好實驗器材． 五、注意事項 1．金屬絲的長度，應該是在連入電路之后再測量，測量的是接入電路部分的長度，并且要在拉直之后再測量． 2．用螺旋測微器測直徑時應選三個不同的部位測三次，再取平均值． 3．接通電源的時間不能過長，通過電阻絲的電流強度不能過大，否則金屬絲將因發(fā)熱而溫度升高，這樣會導致電阻率變大，從而造成誤差． 4．要恰當選擇電流表、電壓表的量程，調節(jié)滑動變阻器的阻值時，應注意同時觀察兩表的讀數，盡量使兩表的指針偏轉較大，以減小讀數誤差． 5．伏安法測電阻是這個實驗的中心內容，測量時根據不同情況，根據所給器材采用限流式電路還是分壓式電路做出正確選擇

4、．由于用到的電阻絲阻值較小，因此一般使用電流表外接法． 六、誤差分析 1．金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差． 2．測量電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以R測

5、0 Ω ③ 電流表(A2) 量程0～500 μA，內阻r2＝800 Ω ④ 電壓表(V) 量程為0～10 V，內阻為10 kΩ ⑤ 電阻(R1) 阻值為100 Ω，起保護作用 ⑥ 滑動變阻器(R2) 總阻值約10 Ω ⑦ 電源(E) 電動勢1.5 V，內阻很小 ⑧ 開關(S) ⑨ 導線若干 (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖甲所示，讀數為________ mm. (2)該同學設計了如圖乙所示的電路，并測得金屬絲直徑D，長度為L0，假設電壓表示數為U，電流表示數為I，則該金屬絲的電阻率的表達式為：ρ＝________． (3)

6、實驗時，該同學發(fā)現自己設計的電路無法實現要求，請你幫他設計電路，除了序號為①⑥⑦⑧⑨的器材外，還需要的器材為________(填寫序號)，請在方框中畫出你所設計的實驗電路圖． 【解析】(1)根據螺旋測微器的讀數規(guī)則，測量金屬絲的直徑讀數為0.400 mm. (2)由歐姆定律知金屬絲電阻R＝，則電阻定律，R＝ρ，S＝π()2，聯立解得該金屬絲的電阻率的表達式為：ρ＝. (3)由于電壓表量程太大，故電壓表不可用．又兩電流表滿偏時，兩側電壓過低，分析可知電阻R1應用于限流，將金屬絲與電流表A1串聯后再與電流表A2并聯，由并聯電路電壓相等即可求出金屬絲的電阻，除了序號為①⑥⑦⑧⑨的器材外，還

7、需要的器材為②③⑤. 【答案】(1)0.400　(2)　(3)②③⑤　電路圖見解析 【小結】對電學實驗器材的選擇一般分兩步考慮，首先要根據實驗的要求設計好測量電路，選擇必要的相應的器材時要著重考慮準確性；然后設計供電電路，此時選擇相應的器材時要著重考慮安全性． 電學實驗器材選擇的原則 (1)準確性原則：選用電表量程時應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時盡可能使指針接近滿量程，若指針偏轉不到滿偏角度的，讀數誤差較大． (2)安全性原則：通過電源，電表，滑動變阻器，用電器的電流不能超過其允許的最大電流． (3)便于操作原則：選擇控制電路時，既要考慮供電電壓的變化范圍

8、是否滿足實驗要求，又要注意便于操作．若控制電路為限流接法，則選滑動變阻器總阻值與待測電阻相當的；若控制電路為分壓接法，則選滑動變阻器總阻值較小的(在不超過其額定電流的情況下)． 針對訓練　 1．在測量金屬絲電阻率的實驗中，可供選用的器材如下： 待測金屬絲：Rx(阻值約4 Ω，額定電流約0.5 A)； 電壓表：V(量程0～3 V，內阻約3 kΩ)； 電流表：A1(量程0～0.6 A，內阻約0.2 Ω)； 電流表：A2(量程0～3 A，內阻約0.05 Ω)； 電源：E1(電動勢3 V，內阻不計)； 電源：E2(電動勢12 V，內阻不計)； 滑動變阻器：R(最大阻值約20 Ω)；

9、 螺旋測微器；毫米刻度尺；開關S；導線． (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖所示，讀數為__1.771(1.770～1.773均正確)__mm. (2)若滑動變阻器采用限流接法，為使測量盡量精確，電流表應選__A1__，電源應選__E1__(均填器材代號)，在方框內完成電路原理圖． 【解析】(1)螺旋測微器的讀數為1.5 mm＋27.1×0.01 mm＝1.771 mm. (2)在用伏安法測電阻的實驗，為使測量盡量精確，則電流表、電壓表指針需達到半偏以上，又因待測電阻絲的額定電流為0.5 A，所以電流表選A1，電源選E1即可．電路原理圖如圖所示． ?！　　緋140】

10、 考點突破　　 例2在測定金屬絲電阻率的實驗中，已知金屬絲的電阻約為10 Ω，實驗室提供的器材有： A．電流表(0～30 mA，內阻約為0.5 Ω) B．電流表(0～3 A，內阻約為0.1 Ω) C．電阻箱(0～20 Ω，額定電流為1 A) D．滑動變阻器(0～1 000 Ω，額定電流為0.5 A) E．滑動變阻器(0～5 Ω，額定電流為2 A) F．電池組(電動勢為6 V，內阻約為0.1 Ω) G．開關兩個，導線若干 (1)實驗中已測得金屬絲直徑d＝0.300 mm，長度L＝25.0 cm，實驗時，閉合開關S1，調節(jié)滑動變阻器，先使電流表滿偏，然后閉合開關S2，調節(jié)電

11、阻箱使電流表半偏，讀出此時電阻箱的阻值為9.5 Ω.根據半偏法測電阻的原理和實驗步驟，在圖中將電路元件用筆畫線代替導線連接成電路實物圖； (2)測量時，電流表應選用________，滑動變阻器應選用________；(填器材前字母) (3)根據以上數據可以求出該金屬絲的電阻率ρ′＝________；(結果保留兩位有效數字，π取3.14) (4)實驗計算出的金屬絲的電阻率ρ′與真實值ρ比較：ρ′________(填“>”“＝”或“<”)ρ. 【解析】(2)因為半偏法測電阻是一種近似測量的方法，用電流表半偏法測電阻時要求使用限流電路，故應選用總電阻比較大的滑動變阻器D，電路中的電流比較小，

12、故電流表應該選用量程較小的A； (3)根據電阻定律R＝ρ′，有ρ′＝＝＝2.7×10－6 Ω·m； (4)閉合開關S2后，金屬絲與電阻箱(阻值用R2表示)并聯，電路中的總電阻變小，電流變大，且實際通過金屬絲的電流小于通過電阻箱的電流，故有Rx>R2，即金屬絲電阻的測量值小于真實值，由此計算出的電阻率小于真實值，即ρ′<ρ. 【答案】(1)如圖所示 (2)A　D (3)2.7×10－6 Ω·m (4)< 針對訓練　 2．一根固定在刻度尺上的均勻電阻絲R(總阻值小于5 Ω)兩端各有1個固定的接線柱a、b，刻度尺的中間有1個可沿電阻絲滑動的觸頭c，c的上端為接線柱，觸頭c與電阻絲

13、通常不接觸，當用手按下時，才與電阻絲接觸且可在刻度尺上讀出觸點的位置．現提供以下器材來測量該電阻絲的電阻率ρ. A．電壓表(0～3 V～15 V，電阻約為3 kΩ或15 kΩ) B．電流表(0～0.6 A～3 A，電阻約為0.5 Ω或0.1 Ω) C．電池組(電動勢為3 V，內阻很小) D．保護電阻R0＝2 Ω E．開關S F．螺旋測微器 G．導線若干 (1)用螺旋測微器量電阻絲的直徑時，示數如圖甲所示，則該電阻絲的直徑d＝__1.990__ mm； (2)根據所提供的器材在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖，要求： ①改變觸頭c的位置，電流表的示數不變； ②能夠進行

14、多次測量； __如圖1所示__ (3)按(2)中設計的實驗電路圖用筆畫線代替導線連接圖丙中的實物圖(注意量程的選擇)； __如圖2所示__ (4)通過改變觸頭c的位置，分別量出多組與電阻絲長度L對應的電壓U的數據(電流表示數維持0.4 A不變)，并已描繪在坐標紙上，得到的U－L圖線如圖丁所示． ①U－L圖線的斜率k＝__2.0__V/m__，根據實驗得到的數據可計算出該電阻絲的電阻率ρ＝__1.6×10－5__Ω·m__；(結果均保留兩位有效數字) ②下列有關實驗的說法正確的是__B__． A．用螺旋測微器在被測電阻絲同一位置測三次，求出直徑的平均值 B．電路中的電流不

15、宜過大，通電時間不宜過長，故實驗中應接入一保護電阻R0 C．實驗中電阻絲的電阻率的測量值等于真實值 D．在U－L坐標系中能通過描點連線得到的圖線是電阻絲的伏安特性曲線 【解析】(1)直徑d＝1.5 mm＋49.0×0.01 mm＝1.990 mm；(3)根據題意，電流表量程應選擇0～0.6 A，電壓表量程應選擇0～3 V；(4)①U－L圖線的斜率k＝ V/m＝2.0 V/m，ρ＝R，R＝，則ρ＝＝＝，代入數據解得ρ＝1.6×10－5 Ω·m；②正確的操作是用螺旋測微器在被測電阻絲的三個不同位置各測量一次，然后求出直徑的平均值，故A錯誤；電路的電流不宜過大，通電時間不宜過長，故實驗中應接入

16、一保護電阻R0，故B正確；電流表采用外接法，電流測量值大于真實值，故電阻率的測量值小于真實值，C錯誤；電阻絲的伏安特性曲線是指I－U曲線，而本實驗中電路中的電流是固定的，D錯誤． ?！　　緋141】 考點突破　　 例3某興趣小組要精確測定額定電壓為3 V的節(jié)能燈正常工作時的電阻．已知該燈正常工作時電阻約500 Ω.實驗室提供的器材有： A．電流表A(量程0～3 mA，內阻RA＝15 Ω) B．定值電阻R1＝1 985 Ω C．滑動變阻器R(0～10 Ω) D．電壓表V(量程0～12 V，內阻RV＝1 kΩ) E．蓄電池E(電動勢為12 V，內阻r很小) F．開關S一個 G．

17、導線若干 (1)要精確測定節(jié)能燈正常工作時的電阻，應采用下面電路圖中的________． (2)選擇正確電路進行實驗，若電壓表的示數用U表示，電流表的示數用I表示，寫出測量節(jié)能燈電阻的表達式Rx＝________(用題目中給的相應字母表示)．當電流表中的電流強度I＝________mA時，記下電壓表的讀數U并代入表達式，其計算結果即為節(jié)能燈正常工作時的電阻． 【解析】(1)實驗中將電壓表當做電流表使用，電流表與定值電阻串聯后當做電壓表使用，根據兩表的內阻、測量范圍及節(jié)能燈的阻值關系可確定電路應采用外接方式，故選擇C.(2)由電路的結構可知，Rx＝＝，節(jié)能燈的額定電壓為3 V，對應電流

18、表電流為1.5 mA. 【答案】(1)C　(2)　1.5 【小結】測電阻的方法還有伏伏法、替代法、半偏法、電橋法等等． ①伏伏法，使用兩個電壓表，一個電壓表的內阻已知，就可把它當作電流表、電壓表、定值電阻使用． 　R2＝R1，R1＝R2 ②替代法 閉合S1、S2接2，調節(jié)R，記下電流表讀數I.保持R不變，把S2接1，調節(jié)R1，使電流表讀數仍為I，則Rx＝R1. ③半偏法測電流表內阻的電路如圖，斷開S2，閉合S1，調節(jié)R0，使電流表示數Ig.保持R0不變，閉合S2，調節(jié)R，使電流表示數為，在滿足R0R的情況下，可認為RA＝R 這種方法測量值偏小，因為閉合S2后，總電阻減

19、小，總電流增大，流過R的電流大于，∴RRV，而把R2值作為RV的測量值，所以偏大． ⑤電橋法 甲圖中，R0是定值電阻，G是靈敏電流表，P是滑動觸頭，L是均勻電阻絲，閉合S，移動P，使G示數為0，測出L1、L2的長度，則Rx＝R0 乙圖中，R

20、1是電阻箱，R2、R3均為定值電阻，G是靈敏電流表，閉合S，調節(jié)R1，使G示數為0，記下R1之值，則Rx＝. 針對訓練　 3．為了用伏安法測出某小燈泡的電阻(約為5 Ω)．有以下實驗器材可供選擇： A．電池組(3 V，內阻約為0.3 Ω) B．電流表(0～3 A，內阻約為0.025 Ω) C．電流表(0～0.6 A，內阻約為0.125 Ω) D．電壓表(0～3 V，內阻約為3 kΩ) E．電壓表(0～15 V，內阻約為15 kΩ) F．滑動變阻器(0～10 Ω，額定電流1 A) G．滑動變阻器(0～1 750 Ω，額定電流0.3 A) H．開關、導線 (1)為了減小實驗誤

21、差，并在實驗中獲得較大的電壓調節(jié)范圍，應選擇的電流表是__C__，電壓表是__D__，滑動變阻器是__F__(填寫器材前面的字母代號)． (2)設計的實驗電路圖畫在虛線框內，并按電路圖用筆畫線連接實物圖． __實驗電路圖與實物電路圖如圖所示__ 【解析】(1)電源電動勢為3 V，則電壓表選D；電路最大電流約為I＝＝＝0.6 A，電流表選C；為方便實驗操作，滑動變阻器應選F. (2)燈泡電阻約為5 Ω，滑動變阻器最大阻值為10 Ω，為在實驗中獲得較大的電壓調節(jié)范圍，滑動變阻器應采用分壓接法，＝＝40，＝＝600，>，則電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖答案所示，根據實驗電路圖連接

22、實物電路圖，實物電路圖如答案圖所示． 4．用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω)，實驗室提供如下器材： 電源E：電動勢3 V，內阻忽略不計； 電流表A1：量程0～15 mA，內阻約為100 Ω； 電流表A2：量程0～300 μA，內阻為1 000 Ω； 電壓表V：量程15 V，內阻約為15 kΩ； 滑動變阻器R1：阻值范圍0～20 Ω； 定值電阻R2：阻值為9 000 Ω； 開關S、導線若干． (1)實驗中要求盡可能準確地測量Rx的阻值，則選擇的電表為__A1、A2__(填寫器材代號)． (2)在圖甲虛線框中畫出完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材

23、代號． __電路如圖所示__ (3)調節(jié)滑動變阻器R1，兩電流表的示數如圖乙所示，可讀出電流表A1的示數為__8.0__ mA，電流表A2的示數為__150__ μA. 【解析】(1)由于電源電動勢只有3 V，所以量程為15 V的電壓表不合適．可將內阻為1 000 Ω的電流表A2串聯定值電阻作為電壓表測量待測電阻兩端電壓；由于電流表A1的內阻較大，所以電流表A1應外接．在實驗中要求盡可能準確地測量Rx的阻值，則選擇的電表為A1和A2. (2)R1太小，用限流電路不便調節(jié)，只能采用分壓電路，電路如圖所示． (3)根據電流表讀數規(guī)則，電流表A1的示數為8.0 mA，電流表A2的示

24、數為150 μA. 考 點 集 訓　【p316】 1．如圖甲所示的金屬工件，截面外方內圓，外邊長約為1 cm、內徑約為0.5 cm、長度約為40 cm. (1)某同學用游標卡尺測出截面外邊長如圖乙所示，其讀數a＝__1.01__ cm. (2)應選用__游標卡尺__來測量工件內徑d，選用__毫米刻度尺__來測量工件長度L(填“毫米刻度尺”“游標卡尺”或“螺旋測微器”)． (3)為了測出該金屬的電阻率，該同學設計了如圖丙所示的電路，請按設計的電路完成實物圖丁的連線． __如圖所示__ (4)實驗測得工件兩端電壓為U，通過的電流為I，請寫出該金屬電阻率的表達式ρ＝____(用

25、a、d、L、U、I等字母表示)． 【解析】(1)游標卡尺讀數時先讀主尺為10 mm，游標尺共10個格，每個格代表0.1 mm，第1個格對齊，故游標尺讀數為0.1 mm，故總讀數為10.1 mm，即1.01 cm. (2)游標卡尺有內測量爪可以測量內徑，用毫米刻度尺測量長度． (4)由R＝，R＝，S＝a2－πd2聯立可得電阻率的大小ρ＝. 2．某同學要測量電阻Rx的阻值，采用如下實驗步驟： (1)首先，選用多用電表歐姆“×10”擋進行粗測，正確操作后如圖甲所示，讀數為__160__ Ω. (2)接著，用伏安法測量該電阻的阻值，滑動變阻器采用分壓式接法，可選用的實驗器材有：

26、電壓表V(0～3 V，內阻約1 kΩ) 電流表A(0～20 mA，內阻約1 Ω) 待測電阻Rx 滑動變阻器R1(0～2 kΩ) 滑動變阻器R2(0～20 Ω)，干電池兩節(jié) 開關、導線若干 在下面的圖乙、圖丙電路中，應選用圖__乙__(選填“乙”或“丙”)，滑動變阻器應選用__R2__(選填“R1”或“R2”)． 【解析】(1)由讀數規(guī)則可知，該讀數應為刻度值與擋位的乘積，即16×10 Ω＝160 Ω；(2)由于待測電阻的阻值比電流表的內阻大得多，因此測量電路應將電流表內接，測量電路應選乙；由于滑動變阻器采用分壓式接法，則滑動變阻器應選擇最大阻值較小的R2. 3．電壓表滿偏時

27、通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍．某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下： 待測電壓表(量程3 V，內阻約為3 000 Ω)， 電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)， 滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω.額定電流2 A)， 電源E(電動勢6 V，內阻不計)，開關2個，導線若干. (1)虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整. __如圖所示__ (2)根據設計的電路，寫出實驗步驟： __移動滑動變阻器滑片，使得通電后電壓表所在支路電壓最小，閉合開關S1、S2，調節(jié)R1，使得電壓表滿偏，保持滑動

28、變阻器阻值不變，斷開S2，調節(jié)電阻箱R0，使得電壓表指針半偏，讀取此時電阻箱的阻值即為電壓表內阻．__ (3)將這種方法測出的電壓表內阻為RV′，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV′__>__RV(填“>”“＝”或“<”)，主要理由是__斷開S2，調節(jié)電阻箱R0，使得電壓表指針半偏時，電壓表所在支路電阻增大，分的電壓增大，此時R0的電壓大于電壓表的半偏電壓，故測量值大于真實值__. 【解析】(1)滑動變阻器不可能使用限流式接法，因電阻太小，故只能使用分壓式接法； (2)移動滑動變阻器滑片，使得通電后電壓表所在支路電壓最小，閉合開關S1、S2，調節(jié)R1，使得電壓表滿偏，保持滑動變阻器阻值

29、不變，斷開S2，調節(jié)電阻箱R0，使得電壓表指針半偏，讀取此時電阻箱的阻值即為電壓表內阻． (3)斷開S2，調節(jié)電阻箱R0，使得電壓表指針半偏時，電壓表所在支路電阻增大，分的電壓增大，此時R0的電壓大于電壓表的半偏電壓，故測量值大于真實值． 4．某同學在測量圓柱體材料電阻率的過程中： (1)用游標卡尺測得該材料的直徑如圖所示，其值為__1.65×10－3__ m. (2)該同學想用伏安法測該材料的電阻，現有如下器材可供選擇： 電流表A(量程0.6 A，內阻約為0.6 Ω) 電壓表V(量程3 V，內阻約為3 kΩ) 待測的導體Rx(阻值約為0.5 Ω，允許通過的最大電流為

30、0.5 A) 標準電阻R0(阻值5 Ω) 滑動變阻器R1(5 Ω，2 A) 滑動變阻器R2(2 000 Ω，0.5 A) 直流電源E(E＝6 V，內阻不計) 開關S，導線若干 實驗中滑動變阻器應該選擇__R1__(填“R1”或“R2”)，并采用__分壓__接法． (3)在虛線框中畫出實驗電路圖． __如圖所示__ 【解析】(1)由圖可知，主尺上整的毫米數為1，游標尺第13個刻度與主尺上某一刻度對齊，所以其讀數為1 mm＋0.05 mm×13＝1.65 mm＝1.65×10－3 m. (2)本題待測電阻電壓、電流沒特別要求，首先考慮滑動變阻器的限流接法，因為R2阻值遠

31、遠大于待測電阻，不便于調節(jié)，不予采用；如果選用R1，因其阻值較小，最小電流也超過了電流表量程，所以限流接法兩個滑動變阻器都不合適；再考慮滑動變阻器的分壓接法，這要求變阻器的阻值比較接近待測電阻才便于調節(jié)，所以選用滑動變阻器R1. (3)由于待測電阻阻值太小，用電壓表直接測量時電壓大小無法讀數，所以應將待測電阻與保護電阻串聯后再與電壓表并聯才好．根據待測電阻滿足>，可知電流表應用外接法． 5．有一根細長而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖所示．此金屬材料重1～2 N，長約為30 cm，電阻約為10 Ω.已知這種金屬的電阻率為ρ，密度為ρ0.因管內中空部分截面積形狀不規(guī)則，無法直接測量，請設計一個

32、實驗方案，測量中空部分的截面積S0，現有如下器材可選： A．毫米刻度尺 B．螺旋測微器 C．電流表(0～600 mA，1.0 Ω) D．電流表(0～3 A，0.1 Ω) E．電壓表(0～3 V，6 kΩ) F．滑動變阻器(0～20 Ω，0.5 A) G．滑動變阻器(0～10 kΩ，2 A) H．蓄電池(6 V，0.05 Ω) I．開關一個，帶夾子的導線若干 (1)除待測金屬管線外，還應選用的器材有__ABCEFHI__(只填器材前的字母)． (2)在方框中畫出你所設計方案的實驗電路圖，并把所選儀器連成實際測量電路． Ｋ　 __答案見解析__ (3)實驗中要測量的

33、物理量有：__橫截面邊長a、管線長度L、管線兩端電壓U、通過管線的電流I__；計算金屬管線內部空間截面積S0的表達式為S0＝__a2－__． 【解析】(1)本實驗需要用伏安法測量電阻，根據歐姆定律有R＝，同時要結合電阻定律公式R＝ρ求解截面積，故要用電壓表測量電壓，用電流表測量電流，用刻度尺測量長度，用螺旋測微器測量邊長．當然，要組成電路，還需要電源、開關、導線以及滑動變阻器．由于電阻通電電流較大時升溫明顯，影響電阻率，故要小電流，電流表選擇較小量程． (2)由于要求盡可能測出多組有關數值，故滑動變阻器要采用分壓式接法，金屬管線電阻較小，因此電流表采用外接法． (3)根據歐姆定律有R

34、＝，根據電阻定律公式有R＝ρ，由此解得S＝.因此要用螺旋測微器測橫截面邊長a，用毫米刻度尺測金屬管線長度L，用電壓表測金屬管線兩端電壓U，用電流表測通過金屬管線的電流I，因此金屬管線內部空間截面積S0的表達式為S0＝a2－. 6．某實驗小組嘗試測量一段電阻絲的電阻率．可供選擇的器材有： A．電池組E(電動勢為3.0 V，內阻約5 Ω)； B．電壓表V(量程為0～3 V，內阻約15 kΩ)； C．電阻箱R(0～999.9 Ω)； D．開關、導線若干． 完成下列填空： (1)把電阻絲拉直后用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，測量結果如圖甲所示，其讀數為d＝__0.400__ mm.

35、(2)將電阻絲兩端固定在有刻度尺的接線板兩端的接線柱上，在被固定的電阻絲上夾一個與接線柱c相連的小金屬夾P.實驗要求將a、c端接入電路，且將小金屬夾P右移、電阻箱的阻值減小而接入電路的電壓表讀數保持不變，如圖乙所示，請用筆畫線代替導線在圖丙中完成電路的連接． __如圖1所示__ (3)圖乙中電壓表讀數為U＝__2.50__ V. (4)改變金屬夾P與電阻絲接觸點的位置，調整電阻箱接入電路中阻值，使電壓表讀數保持不變，如圖乙所示．重復多次，記錄每一次電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度L，數據如表格所示．斷開開關，整理實驗器材．請在圖丁中描點，并作出R－L圖象. R/Ω 21.0 1

36、7.0 13.0 9.0 L/cm 20.00 40.00 60.00 80.00 __如圖2所示__ (5)根據R－L圖象和已知數據，可求出該電阻絲的電阻率為__2.5×10－6__ Ω·m.(計算結果保留兩位有效數字) 【解析】(1)螺旋測微器的讀數要估讀到0.001 mm，讀數為0 mm＋40.0×0.01 mm＝0.400 mm.(2)實驗要求a、c接入電路，且P右移、電阻箱阻值減小時，電壓表讀數保持不變，則電阻箱和電阻絲應該串聯，電壓表測量兩者的電壓和且有R1＋ρ＝R2＋ρ.(3)電壓表估讀到0.01 V，故電壓表讀數為2.50 V．(5)由作出的R－L圖象可

37、知，斜率|k|＝20 Ω/m，由電阻定律可知|ΔR|＝|ΔL|·，||＝|k|＝，代入題給數據得ρ＝S|k|＝π×(0.2×10－3)2×20 Ω·m＝2.5×10－6 Ω·m. 7．小明對2B鉛筆芯的導電性能感興趣，于是用伏安法測量其電阻值． (1)圖1是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖中畫出． __如圖甲所示__ (2)小明用電流表內接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數據描到U－I圖上，如圖2所示．在圖中，由電流表外接法得到的數據點是用__×__(填“○”或“×”)表示的． (3)請你選擇一組數據點，在圖上用作圖法作

38、圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為__用“×”表示的數據連線時，1.2(1.1～1.3均可)，用“○”表示的數據連線時，1.6(1.5～1.7均可)__ Ω. __如圖乙所示__ 【解析】(2)U－I圖象如圖乙所示，U－I圖象的斜率反映了電阻的大小，而用電流表內接法時測得的電阻偏大，外接法時測得的電阻偏小，所以外接法的數據點是用“×”表示的． (3)在U－I圖象上，選用外接法所得的“×”連線，則R＝＝1.2 Ω，選用內接法所得的“○”連線，則R＝＝1.6 Ω. 8．要測定一卷阻值為20 Ω的金屬漆包線的長度(兩端絕緣漆層已去除)，實驗室提供有下列器材： A．電流表A：量程①0～0.6 A，

39、內阻約為1 Ω；量程②0～3 A，內阻約為0.2 Ω B．電壓表V：量程③0～3 V，內阻約為2 kΩ；量程④0～15 V，內阻約為10 kΩ C．電源E：電動勢30 V，內阻r可以忽略 D．滑動變阻器R1：阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A E．滑動變阻器R2：阻值范圍0～500 Ω，額定電流0.5 A F．開關S及導線若干 (1)使用螺旋測微器測量漆包線直徑時如圖甲所示，則漆包線的直徑d＝__0.830__mm. (2)為了調節(jié)方便，并能較準確地測出該漆包線的電阻，電流表應該選擇量程__①__(填量程序號)，電壓表應該選擇__④__(填量程序號)，滑動變阻器應選擇__R

40、1__(填“R1”或“R2”)．請設計合理的實驗電路，將電路圖畫在虛線框中． (3)根據電路圖連接電路進行測量，某次實驗電壓表與電流表的示數如圖乙所示，可以求出這卷漆包線的電阻為__21.3__Ω.(結果保留3位有效數字) (4)已知這種漆包線金屬絲的直徑為d，材料的電阻率為ρ，忽略漆包線的絕緣層的厚度，則這卷漆包線的長度L＝____．(用U、I、d、ρ表示) 【解析】(1)由螺旋測微器的讀數規(guī)律知d＝0.5 mm＋0.330 mm＝0.830 mm. (2)提供的電源的電動勢為30 V，漆包線的電阻在20 Ω左右，為了減小測量誤差，電流表應該選擇0～0.6 A的量程，電壓表應該選擇0～15 V的量程，電流表采用外接法；為了便于控制，滑動變阻器應采用分壓式接法． (3)R＝＝ Ω≈21.3 Ω. (4)由電阻定律可知R＝＝ρ，得到漆包線的長度：L＝. - 18 -