学生实验优质教案设计

实验七

测定金属的电阻率

1.某同学做“测定金属电阻率”的实验．

(1)需要通过实验直接测量的物理量有：__________________________________________ __________________________________________________________(写出名称和符号)．

(2)这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如实图7－1所示．由图中电流表、

电压表的读数可计算出金属丝的电阻为________ Ω.

实图7－1 lUUd2π解析

(1)由R＝ρ、R＝得ρ＝.需要直接测量的物理量有U、I、l、d. SI4IlU2.40(2)电压表读数是2.40 V，电流表读数是0.46 A，电阻R＝＝

Ω≈5.22 Ω.

I0.46答案

(1)加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度l，金属丝的直

径d

(2)5.22 2．“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如实图7－2所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝．现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示．

实图7－2 编号

A

B

C

D

E

F

材料

镍铬合金

镍铬合金

镍铬合金

镍铬合金

康铜合金

康铜合金

长度/m

0.8

0.5

0.3

0.3

0.3

0.8

横截面积/mm2

0.8 0.5 0.5 1.0 0.5 0.8

(1)电路中四种金属丝应分别选用上表中的________(用编号表示)．

(2)某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R与长度L、横截面积S L的关系可用比例式R∝来表示．你认为是否正确，为什么？

S________________________________________________________________________. (3)在交流合作时，有位同学提出用如实图7－3所示的电路，只要将图中P端分别和1、

2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影

响因素的定量关系，请你对其作出评价．

实图7－3 解析

(1)本实验采用的是控制变量法，分别选用导体材料相同、横截面积相同时，导体

的长度不同，B、C符合要求；选用导体材料相同、长度相同时，导体的横截面积不同，

C、D符合要求；选用导体横截面积相同、长度相同时，导体的材料不同，C、E符合要

求．故选BCDE. 答案

(1)BCDE

(2)不正确，因为它们的材料不完全相同．

(3)不能探究出. ①实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等；②电流表的内阻与

金属丝相比不能忽略，对实验影响较大．

3．在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如实图7－4所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．

实图7－4 (1)从图中读出金属丝的直径为________mm. (2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：

A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ

B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ

C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω

D．电流表0～3 A，内阻0.01 Ω

E．滑动变阻器，0～10

Ω

F．滑动变阻器，0～100

Ω

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器

应选________．(填序号) ②实验中某同学的实物接线如实图7－5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错

误．

实图7－5 错误1：_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 错误2：_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ (3)若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率ρ＝________. 解析

(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上

应读0.5 mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180 mm(或0.179 mm)，所以

该金属丝直径应为0.5 mm＋0.180 mm(或0.179 mm)＝0.680 mm(或0.679 mm)．

(2)①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 V，用3 V量程的电压表A；因为电阻

[ ]丝的电阻大约为5 Ω，如果把3 V的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6 A，因此用量

程是0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小实验误差，应选10 Ω

LπRd2的滑动变阻器E.(3)由R＝ρ可得：ρ＝. S4 L答案

(1)0.680(或0.679)

(2)①A

C

E

②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上

πRd2错误2：采用了电流表内接法

(3)

4 L4．(1)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如实图7－6所示，该金属丝的直径是________mm. (2)某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：

图7－3－6

A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ)；

B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω)；

C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)；

D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ)；

E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；

F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；

G．开关和导线若干．

电流表应选________，电压表应选________．(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，如实图7－7所示，为保证实验顺利进行，并

使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________.

实图7－7 解析

(1)D＝1 mm＋0.5 mm＋20.6×0.01 mm＝1.706 mm. (2)由于电源电压为20 V，为测量精确应选电压表C，此时电路中电流表的最大电流Im ＝15 VRx1RA1＝0.6 mA＝600 μA，为保证安全，需选电流表B.≈，≈，故Rx是大电

25 kΩRV4Rx80阻，故电流表应采用内接式接法．滑动变阻器最大阻值1 kΩ，待测电阻约25 kΩ，限流

式接法变阻器调节范围很小，起不到应有作用，故应采用分压式接法．

答案

(1)1.706(1.704～1.708均可) (2)B

C

①电流表应采用内接的方式

②滑动变阻器应采用分压式接法

5．如实图7－8所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：

器

材

待测电阻Rx

电源E 电压表V1

电压表V2

规

格

阻值在900 Ω～1 000 Ω之间

具有一定内阻，电动势约9.0 V 量程2.0 V，内阻r1＝1 000 Ω

量程5.0 V，内阻r2＝2 500 Ω

电流表A

滑动变阻器R 开关S、导线若干

量程3.0 A，内阻r＝0.10 Ω

最大阻值约100 Ω，额定电流0.5 A 为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的

一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代替导线，在所给

的实验器材中选择合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路．

实图7－8 解析

由于待测电阻约1 000 Ω，滑动变阻器最大电阻为100 Ω，要使电表读数发生变化，

滑动变阻器必须使用分压式接法．当电源电动势全部加在待测电阻上时，流过的电流约

E9为I＝＝

A＝9 mA<3.0 A，显然不能用电流表来测电流，而应该把其中一个电压

Rx1 000表V1当电流表来使用．根据比值法容易判断出待测电阻是大电阻，伏安法应使用内接法．

答案

6．为了测量电流表A1的内阻，某同学采用如实图7－9所示的实验电路．其中：

实图7－9 A1是待测电流表，量程为300 μA，内阻约为100 Ω；

A2是标准电流表，量程是200 μA；

R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9 Ω；

R2是滑动变阻器；

R3是保护电阻；

[ ]E是电池组，电动势为4 V，内阻不计；

S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关．

(1)①实验中滑动变阻器采用________接法(填“分压”或“限流”)；

②根据如实图7－9所示电路的实物图，请在下面方框中画出实验电路图．

(2)请将该同学的操作补充完整：

①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”)；将开

关S2扳到接点a处，接通开关S1；调整滑动变阻器R2，使电流表A2的读数是150

μA；

②将开关S2扳到接点b处，________，使电流表A2的读数仍是150

μA.

③若此时电阻箱各旋钮的位置如实图7－10所示，则待测电流表A1的内阻Rg＝

________Ω.

实图7－10 (3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全．在

下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用________．(填写阻值前相应的字母) A．200 kΩ

B．20 kΩ

C．15 kΩ

D．150 kΩ

解析

(1)①该电路为限流接法

②电路图如答案图所示．

(2)①闭合开关之前，应使滑动变阻器的阻值最大，滑片在最左端；本实验使用替代法测

量电流表的内阻，因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同，开关接b时，

需调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，读数为86.3 Ω.

E(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时，电路中的电流不能超过两个电流表的量程，即I＝

R3≤200×106A，解得R3≥20 kΩ.

－答案

(1)①限流

②如图所示

(2)①左端

②保持R2不变，调整变阻箱R1

③86.3 (3)B