专题04 测定金属的电阻率—备战2022年高考物理实验专题强化训练

专题04 测定金属的电阻率 (1)实验目的 ①掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。 ②会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。 (2)实验原理 把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx＝计算金属丝的电阻Rx；然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝宽度，求出金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rx＝，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝＝. (3)实验步骤 ①取一段新的金属丝紧密绕制在铅笔上，用毫米刻度尺测出它的宽度，除以圈数，求出金属丝的直径．或利用螺旋测微器直接测量。 ②按如上图所示的电路图连接实验电路。 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．。 ④把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值。 ⑤拆除实验电路，整理好实验器材。 (4)数据处理 ①电阻R的值 方法一，平均值法：分别计算电阻值再求平均值； 方法二，图象法：利用U­I图线的斜率求电阻。 ②将测得的Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝，计算出金属导线的电阻率。 (5)注意事项 ①为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行。 ②本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。 ③开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。 ④电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。 1.（2021年北京普通高中学业水平等级性考试物理试卷）16. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。 （1）该同学先用欧姆表“”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是_______。 （2）除电源（电动势3.0 V，内阻不计）、电压表（量程0 ~ 3 V，内阻约3 kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材： A．电流表（量程0 ~ 06 A，内阻约0.1 Ω） B．电流表（量程0 ~ 3.0 A，内阻约0. 02 Ω） C．滑动变阻器（最大阻值10 Ω，额定电流2 A） D．滑动变阻器（最大阻值1 kΩ，额定电流0.5 A） 为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用_______。（选填实验器材前对应的字母） （3）该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的U- I图线_____，根据图线得出该金属丝电阻R =________Ω（结果保留小数点后两位）。 （4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。（ ） 【答案】 ①. 6 ②. A ③. C ④. ⑤. 5.80 ⑥. 刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变 【解析】 （1）[1]将选择开关调节到“×1Ω”，由图1可知，金属丝的电阻 Rx=6×1Ω=6Ω （2）[2]由题知，电源电动势为3V，则回路中的最大电流为 故电流表选A； [3] 为了调节方便、测量准确，滑动变阻器要选最大阻值小的，故选C； （3）[4]将描出的点用直线连接，即可得U-I图线，则有 [5]取（0.3A，1.75V），可得 （4）[6] 刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。 2.【2019年物理天津卷】现测定长金属丝的电阻率。 ①某次用螺旋测微器测量金属丝直径结果如图所示，其读数是______。 ②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻，约为，画出实验电路图，并标明器材代号。 电源 （电动势，内阻约为） 电流表 （量程，内阻） 电流表 （量程，内阻约为） 滑动变阻器 （最大阻值，额定电流） 开关及导线若干 ③某同学设计方案正确，测量得到电流表的读数为，电流表的读数为，则这段金属丝电阻的计算式______。从设计原理看，其测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 【答案】 (1). （均可）