實驗十二測量金屬絲的電阻率學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉“金屬絲電阻率的測量”原理及注意事項。2.掌握金屬絲電阻率測量的電路圖、數(shù)據(jù)處理方法及誤差分析。實驗原理實驗操作注意事項1.由R＝ρlS得ρ＝RSl，因此只要測出金屬絲的長度l、橫截面積S和電阻R，即可求得2.測量電阻的電路圖1.測直徑:用螺旋測微器在三個不同位置測量，然后求平均值。2.連電路:按實驗原理圖連接。3.測長度:用毫米刻度尺測有效長度，測三次，求平均值。4.測電壓、電流:改變滑動變阻器的阻值，測多組U、I。5.計算電阻率:ρ＝RSl1.金屬絲電阻小，用電流表外接法。2.電流不宜過大，通電時間不宜太長，以免溫度過高，導(dǎo)致電阻率測量結(jié)果偏大。數(shù)據(jù)處理1.計算Rx的兩種方法。方法一:用Rx＝UI分別算出各次的數(shù)值，方法二:作U－I圖像，利用斜率求出Rx，如圖所示。注意:采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地通過較多的點，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離直線較遠(yuǎn)的點可以不予考慮。2.計算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)l、d及Rx的值，代入電阻率計算式，得ρ＝πR考點一教材原型實驗例1(2024·山東卷，14)某學(xué)習(xí)小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進行測量。實驗器材如下:學(xué)生電源(輸出電壓0~16V);滑動變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A);電壓表V(量程3V，內(nèi)阻未知);電流表A(量程3A，內(nèi)阻未知);待測鉛筆芯R(X型號、Y型號);游標(biāo)卡尺、螺旋測微器，開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干?；卮鹨韵聠栴}:(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結(jié)果如圖甲所示，該讀數(shù)為mm。

(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開關(guān)K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到(填“1”或“2”)端。

(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號鉛筆芯I－U圖像如圖丙所示，求得電阻RY＝Ω(保留3位有效數(shù)字);采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70Ω。

(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm。使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。

答案(1)2.450(2)1(3)1.92(4)大于解析(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d＝2mm＋45.0×0.01mm＝2.450mm。(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應(yīng)采用外接法，即測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到1端。(3)根據(jù)題圖丙結(jié)合歐姆定律可得RY＝2.51.3Ω＝1.92Ω(4)根據(jù)電阻定律R＝ρlS可得ρ＝RSl，分別代入數(shù)據(jù)可知ρX>ρ跟蹤訓(xùn)練1.(2025·四川成都模擬)已粗略測得金屬電阻絲的阻值約為6Ω，為了更精確地測量這根金屬電阻絲的阻值，進而測得其電阻率，實驗小組采用伏安法繼續(xù)進行測量?，F(xiàn)有實驗器材如下:A.電源E(電動勢3.0V，內(nèi)阻約0.5Ω)B.電壓表V1(0~3V，內(nèi)阻約3kΩ)C.電壓表V2(0~15V，內(nèi)阻約15kΩ)D.電流表A1(0~0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)E.電流表A2(0~3A，內(nèi)阻約0.025Ω)F.滑動變阻器R1(0~5Ω，3A)G.滑動變阻器R2(0~1750Ω，1.5A)H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干(1)為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，并能在實驗中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應(yīng)選用、連接電路時，電壓表應(yīng)選、電流表應(yīng)選(均選填選項前的字母)。

(2)如圖甲所示，實驗小組使用螺旋測微器測得金屬電阻絲的直徑為mm。

(3)請在乙圖中用連線代替導(dǎo)線完成實驗器材的連接(提示:注意選取合適的電表量程)。(4)保持(3)中實物圖的電源、開關(guān)及滑動變阻器組成的原控制電路部分不變，實驗小組對測量電路進行了創(chuàng)新。如圖丙所示，在金屬電阻絲上夾有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱C，按下P時，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出。實驗中改變觸頭P與電阻絲接觸的位置，并移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)U保持不變，分別測量出多組接入電路中電阻絲的長度L，記錄對應(yīng)的電流I。利用測量數(shù)據(jù)畫出1I－L圖像，已知其中圖線上某點的坐標(biāo)為(a，b)，如圖丁所示。根據(jù)圖像信息，用電阻絲的直徑d、電壓U、a、b及必要常數(shù)可計算得出電阻絲的電阻率ρ＝答案(1)FBD(2)0.550(3)見解析圖(4)π解析(1)因要求在實驗中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器采用分壓式接法，為了調(diào)節(jié)方便，滑動變阻器選用阻值較小的，故滑動變阻器應(yīng)選F;電壓表選用量程和電源電動勢接近的，根據(jù)電源電動勢為3.0V，故電壓表選用B;根據(jù)電壓表量程可知，通過電阻的最大電流為I＝ERx＝0.5A，故電流表選用(2)金屬電阻絲的直徑為0.5mm＋5.0×0.01mm＝0.550mm。(3)由于待測電阻Rx約為6Ω，故電流表采用外接法，實物連接如圖所示。(4)根據(jù)R＝UI和R＝ρLS可得1I＝ρUSL，由圖像斜率可得ρUS＝ba，考點二創(chuàng)新拓展實驗例2(2024·江西卷，12)某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是:當(dāng)電熱管漏電時，利用自來水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下，為此，需先測量水的電阻率，再進行合理設(shè)計。(1)如圖(a)所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒入其中，測得水的截面寬d＝0.07m和高h(yuǎn)＝0.03m。(2)現(xiàn)有實驗器材:電流表(量程300μA，內(nèi)阻RA＝2500Ω)、電壓表(量程3V或15V，內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線。請在圖(a)中畫線完成電路實物連接。(3)連接好電路，測量26℃的水在不同長度l時的電阻值Rx。將水溫升到65℃，重復(fù)測量。繪出26℃和65℃水的Rx－l圖線，分別如圖(b)中甲、乙所示。(4)若Rx－l圖線的斜率為k，則水的電阻率表達式為ρ＝(用k、d、h表示)。實驗結(jié)果表明，溫度(選填“高”或“低”)的水更容易導(dǎo)電。

(5)測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)直徑為8.0×10－3m的水管。若人體的安全電流為1.0×10－3A，熱水器出水溫度最高為65℃，忽略其他電阻的影響(相當(dāng)于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端)，則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為m(保留2位有效數(shù)字)。

答案(2)見解析圖(4)kdh高(5)0.46解析(2)由于電流表內(nèi)阻已知，則電流表的分壓可以求出，故電流表采用內(nèi)接法，又電源電動勢為3V，則電壓表應(yīng)以3V量程接入電路，電路連接如圖所示。(4)根據(jù)電阻定律有Rx＝ρlS，又S＝dh，聯(lián)立得Rx＝ρd?l，故Rx－l圖像中圖線的斜率k＝ρd?，解得ρ＝kdh;根據(jù)題圖(b)可知，溫度高的水的Rx－l圖線乙斜率較小，(5)熱水器出水溫度為65℃時對應(yīng)圖線乙，圖線乙的斜率k＝8×1030.7Ω/m＝ρ0.07×0.03m2，解得ρ＝24Ω·m，根據(jù)歐姆定律和電阻定律有R＝UI和R＝ρl'跟蹤訓(xùn)練2.(2024·江蘇卷，12)某同學(xué)在實驗室測定金屬塊的電阻率，電路如圖甲所示，除被測金屬塊(圖乙)外，還有如下實驗器材可供選擇:A.直流電源:電動勢約為3V，內(nèi)阻可忽略不計;B.電流表A1:量程0~100mA，內(nèi)阻約1Ω;C.電流表A2:量程0~10mA，內(nèi)阻約4Ω;D.電壓表V:量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ;E.滑動變阻器R1:0~10Ω;F.滑動變阻器R2:0~50Ω;G.開關(guān)、導(dǎo)線等(1)用多用電表歐姆擋粗測金屬塊電阻，測得A、B端電阻RAB＝4Ω，測C、D端電阻時的示數(shù)如圖丙所示，則RCD＝Ω。

(2)測C、D間電阻時滑動變阻器應(yīng)選(填器材前字母序號)。

(3)實物連線如圖丁所示，其中4個區(qū)域，連錯的部分是。

(4)連通電路時，滑動變阻器滑片應(yīng)置于最端(選填“左”或“右”)。

(5)實驗中測量A、B間電阻時選用電流表A1，測量C、D間電阻時選用電流表A2，經(jīng)過一系列測量后得到金屬塊的電阻率ρAB和ρCD，見下表所示。ρABρCD1.021.06小明認(rèn)為由A、B間測得的電阻計算電阻率更準(zhǔn)確，因為測A、B間電阻時所用電流表A1的內(nèi)阻小，你認(rèn)為小明的說法是否正確，說明你的理由

。

答案(1)330(2)F(3)②(4)右(5)不正確，理由見解析解析(1)根據(jù)題圖丙可知，多用電表歐姆擋選用“×100”倍率，則有RCD＝3.3×100Ω＝330Ω。(2)根據(jù)題圖甲可知該實驗中的滑動變阻器采用限流式接法，所以測C、D間電阻時應(yīng)選用與RCD更接近的R2，即選F。(3)由題圖甲可知電壓表測電流表與金屬塊兩