《高考物理新编大一轮总复习》实验七 测定金属的电阻率

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实验七　测定金属的电阻率
一、实验目的
1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
2．掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。
3．学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。
二、实验原理
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。
测金属电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。
三、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(50
Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。
四、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其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。
五、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UI 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
1
ρ＝Rx＝。
六、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。
七、注意事项
1．先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。
2．电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。
3．电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率
在实验过程中变大。
考点一　教材原型实验
角度 1　实验操作与数据处理
[例1]　(2019·江苏卷)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”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力
适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
(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。
(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，
2
作出的 U1I1关系图象如图所示。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，在方格纸上作出 U2I2图象。
(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。
[解析]　(1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大，应该旋动微调旋钮 C。
(2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差，要求在电阻丝上不同位置测
量后取其平均值。
(3)实物图连接见图 a。
(4)将表格中数据先在方格纸上描点，再用平滑的直线连接，见图 b。
(5)在题图甲电路中 U1＝I1(Rx＋RA＋R0)，当电压表改接在 a、b两端时 U2＝I2(RA＋R0)，
可见 U1－I1图线的斜率 k1＝Rx＋RA＋R0，U2－I2图线的斜率 k2＝RA＋R0，故由两图线的斜率
可得被测电阻的阻值 Rx＝k1－k2≈23.5 Ω。
[答案]　(1)C　(2)不同　(3)见图 a　(4)见图 b
(5)23.5(23.0～24.0 都算对)
3
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