第4讲实验测定金属的电阻率1.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图7-4-8所示,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻Rx,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.图7-4-8(1)从图7-4-8中读出金属丝的直径为________mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和假设干导线及以下器材:A.电压表0~3V,内阻10kΩB.电压表0~15V,内阻50kΩC.电流表0~0.6A,内阻0.05ΩD.电流表0~3A,内阻0.01ΩE.滑动变阻器,0~10ΩF.滑动变阻器,0~100Ω①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实验中实物接线如图7-4-9所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误.图7-4-9错误1________________________________________________________________________错误2________________________________________________________________________解析:(1)金属丝的直径为d=0.5mm+17.9×0.01mm=0.679mm.(2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小,所以电压表选A,电流表选C,滑动变阻器限流式控制电路时,其阻值为待测电阻的2~5倍为好,所以选E.此题难度中等.答案:(1)0.679(0.677~0.681mm均可)(2)①A C E ②错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上 错误2:采用了电流表内接法2.一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率,他截取了一段长为L的电线,并测得其直径为D,用多用电表测其电阻发现阻值小于1Ω.为提高测量的精度,他从图7-4-10器材中挑选了一些元件,设计了一个电路,重新测量这段导线(以以下图中用Rx表示)的电阻图7-4-103/3\nA.电源E:电动势为3.0V,内阻不计B.电压表V1:量程为0~3.0V,内阻约为2kΩC.电压表V2:量程为0~15.0V,内阻约为6kΩD.电流表A1:量程为0~0.6A,内阻约为1ΩE.电流表A2:量程为0~3.0A,内阻约为0.1ΩF.滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,额定电流2.0AG.滑动变阻器R2:最大阻值1kΩ,额定电流1.0AH.开关S一个,导线假设干(1)实验时电压表选________;电流表选________;滑动变阻器选________(填元件符号).(2)请设计合理的测量电路,把电路图画在作图框中,在图中说明元件符号.(3)在实物图中用笔画线替代导线连接元件.(4)某次测量时,电压表示数为U,电流表示数为I,那么该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ=________.答案:(1)B E F (2)见以以下图 (3)见以以下图 (4) 3.在“测定金属的电阻率”的实验中,需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx.用电流表和电压表测金属丝的电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不管使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差.按如图7-4-11所示的电路进展测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差.利用该电路进展实验的主要操作过程是:第一步:先将R2的滑动触头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1.第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2.请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式Rx=________.图7-4-113/3\n解析:第一步对应的等效电路如图(甲)所示.那么Rx+RA+R1=(甲) (乙)第二步对应的等效电路如图(乙)所示.那么RA+R1=,由以上两式求得:Rx=-.答案:-4.某研究性学习小组设计了如图7-4-12图(1)所示的电路,用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系.图中E为直流电源,K为开关,K1为单刀双掷开关,V为电压表,A为多量程电流表,R为滑动变阻器,Rx为待测稀盐水溶液液柱.图7-4-12(1)实验时,闭合K之前应将R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端;当用电流表外接法测量Rx的阻值时,K1应置于位置________(填“1”或“2”).(2)在一定条件下,用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图(2)所示(不计由于通电导致的化学变化).实验中Rx的通电面积为20cm2,长度为20cm,用内接法测得Rx的阻值是3500Ω,那么其电阻率为________Ω·m.由图中对应曲线________(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为________%(结果保存两位有效数字).解析:对于分压式电路,闭合电键K前要使测量电路电压最小,所以滑动变阻器滑片P应该置于D.电键K1置于1时,电压表直接接在待测电阻两端,属于电流表外接法.由电阻定律Rx=ρL/S可得电阻率ρ=RxS/L=35Ω·m.因为内接法测得的电阻较大,电阻率也较大.由图中曲线1可知电阻率为35Ω·m对应的溶液浓度约为0.012.答案:(1)D 1 (2)35 1 0.011至0.014间的数据皆可3/3