【物理教案】2021江苏高考物理：第八章实验十测量金属丝的电阻率

3.0 envi 2024-11-19 4 4 1.19MB 14 页 3知币

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实验十　测量金属丝的电阻率

1．实验原理(如图 1所示)

由R＝ρ

得ρ＝

，因此，只要测出金属丝的长度 l、横截面积 S和金属丝的电阻 R，即可求

出金属丝的电阻率 ρ.

图1

2．实验器材

被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开

关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．

3．实验步骤

(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d.

(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路．

(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值 l.

(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置．

(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I和U的

值，填入记录表格内．

(6)将测得的 Rx、l、d值，代入公式 R＝ρ

和S＝

中，计算出金属丝的电阻率．

1．数据处理

(1)在求 Rx的平均值时可用两种方法

①用 Rx＝

分别算出各次的数值，再取平均值．

②用 U－I图线的斜率求出．

(2)计算电阻率

将记录的数据 Rx、l、d的值代入电阻率计算公式 ρ＝Rx

＝

2．误差分析

(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一．

(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电

阻率的测量值偏小．

(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差．

(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差．

3．注意事项

(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．

(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变

阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端．

(3)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即

电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值．

(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．

(5)闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置．

(6)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时

间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．

(7)若采用图象法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时

要尽可能地通过较多的点，其余各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不

予考虑．

例1　(2019·江苏卷·11)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：

(1)螺旋测微器如图 2所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之

间，再旋动______(选填“A”“B”或“C”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，

同时防止螺旋测微器的损坏．

图2

(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电

阻丝的直径．

(3)图3甲中 Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正

确位置．

图3

(4)为测量 Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得 5组电压 U1和电流 I1的值，作出

的U1－I1关系图象如图 4所示．接着，将电压表改接在 a、b两端，测得 5组电压 U2和电流

I2的值，数据见下表：

U2/V

0.50

1.02

1.54

2.05

2.55

I2/mA

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

请根据表中的数据，在图 4方格纸上作出 U2－I2图象．

图4

(5)由此，可求得电阻丝的 Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率．

答案　(1)C　(2)不同　(3)如图所示　

(4)如图所示

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