专题实验8　测量金属的电阻率-备战2023年高考物理实验专题突破

备战2023年高考物理实验专题突破 实验08 测量金属的电阻率 思维突破 原型突破 重点讲析 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；掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。 2．掌握控制电路的连接方法，会用伏安法测电阻，测量金属的电阻率。 二、实验原理 由电阻定律R＝ρ，得ρ＝R，可知需要测出金属丝的长度l和它的直径d，并计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属的电阻率。用伏安法测金属丝的电阻的实验电路如图甲、乙所示。 三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。 四、实验步骤 1．直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝。 2．电路连接：按实验原理电路图甲或乙连接好电路。 3．长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。 4．U、I测量：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，电路经检查确认无误后，闭合开关S，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，记入表格内，断开开关S。 5．拆除实验电路，整理好实验器材。 五、数据处理 1．在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx＝分别算出各次的阻值，再取平均值。 (2)用U－I图线的斜率求出阻值。 2．计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式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的，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．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。 2．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。 3．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。 4．采用图甲所示电路时，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片置于最左端；若采用图乙所示电路，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片置于最右端。 5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 1．伏安法 电路图 特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，外接法测量值偏小，测小电阻时应采用外接法测量)． 2．伏伏法 若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用． (1)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知V1的内阻R1，则可测出V2的内阻R2＝R1. (2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1≪IV2时，若已知V1的内阻R1，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻R2＝. 3．安安法 若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用． (1)如图甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2＝. (2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压UA2≫UA1时，如果已知A1的内阻R1，A1串联一定值电阻R0后，同样可测得A2的电阻R2＝. 4．半偏法 (1)实验原理(如图)： (2)实验步骤： ①R1阻值调至最大，闭合S1，调节R1的阻值使示数达满偏值． ②保持R1阻值不变，闭合S2，调节R2使示数达满偏值的一半，同时记录R2的值． ③Rg测＝R2. (3)误差分析： 闭合S2后，R2与Rg的并联值R并<Rg，所以I总>Ig，而此时的示数为，所以IR2>，所以R2<Rg，即Rg测<Rg. 只有当R1≫Rg(R1≫R2)时，Rg测≈Rg. 说明：R1≫Rg、R1≫R2为选择器材提供了依据，即R1应选阻值大的电阻；在安全范围内电源应选电动势大的． 【例1】（2022·天津南开·三模）通过实验测量某金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d=________mm； （2）将该金属丝绕在陶瓷管上，电阻值约为25Ω。除了开关、若干导线之外还提供了以下实验器材： 直流电源：电动势6V和12V，内阻不计 电流表A：量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω 量程0～3A，内阻约为0.02Ω 电压表V：量程0～3V，内阻约为3kΩ 量程0～15V，内阻约为15kΩ 滑动