专题10 测量金属丝的电阻率-2023年高考物理实验题专项突破

专题10 测量金属丝的电阻率 1.实验原理设计方法 由电阻定律，得，可知需要测出金属丝的长度和它的直径d，并计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻，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。 2.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。 (2)电路连接：按实验原理电路图甲或乙连接好实物电路。 (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。 3.数据处理方法 (1)在求的平均值时可用两种方法 ①用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、、d的值代入电阻率计算式。 典例1：（2022·浙江·高考真题）小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多个的值，作出图像，如图2中图线a所示。 （1）在实验中使用的是_______（选填“0~20”或“0~200”）的滑动变阻器。 （2）在某次测量时，量程为3V电压表的指针位置如图3所示，则读数U=_______V。 （3）已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8m2，则合金丝甲的电阻率为_______·m（结果保留2位有效数字）。 （4）图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的图像，由图可知合金丝甲的横截面积_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）合金丝乙的横截面积。 典例2：（2022·广东·高考真题）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下： （1）装置安装和电路连接；如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。 （2）导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。 ②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。 ③闭合S2，电压表的示数__________（选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx = __________（用I1、I2和U表示）。 ④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。 （3）该电压表内阻对导电绳电阻的测量值__________（选填“有”或“无”）影响。 （4）图11(c）是根据部分实验数据描绘的Rx—L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为__________cm，即为机械臂弯曲后的长度。 1．（2022·海南·模拟）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率 （1）使用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图1所示，则电阻丝的直径是___________mm。 （2）该同学设计的电路图如图2所示，Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，补充完整图3所示的实物电路。( ) （3）为测量Rx，该同学利用图2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关系图像如图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 0.81 1.62 2.38 3.22 4.00 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据，在坐标纸上作出U2-I2图像。( ) （4）由此可求得电阻丝的电阻Rx=___________Ω，根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。（结果保留2位有效数字） 2．（2022·福建漳州·一模）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻率，实验过程如下：（1）装置安装和电路连接如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。 （2）导电绳电阻率的测量 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B