北京市第十一中学2023届高考物理二轮复习实验专题讲义：实验十 测定金属的电阻率

实验十: 测定金属的电阻率 1.实验目的： 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 2.实验原理 用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律，金属的电阻率 3、实验器材： 金属丝、千分尺、安培表、伏特表、（3伏）电源、（20Ω）滑动变阻器、电键一个、导线几根 4.实验过程： （1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D求出其横截面积S=πD2/4. ( V R A S E 图 )（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L，测三次，求出平均值L。 （3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。 点拨：为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电源正极→电键（断开状态）→滑动变阻器→用电器→安培表正极→安培表负极→电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。 （4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计表格把多次测量的D、L、U、I记下来。 【点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下，本实验由于安培表量程0~0.60A，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。 计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流I的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。 实验记录 测量次数 1 2 3 平均值 导线长/m 导线直径/m 导线的横截面积S= （公式）= （代入数据）= m2 测量次数 1 2 3 电阻平均值 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 所测金属的电阻率ρ= （公式）= （代入数据）= Ωm 注意事项 （1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。 （2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化。 【点拨】（1）为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值 【点拨】（2）经验表明，引起实验误差的原因可能是： ①采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大。 ②仪表量程太大且读数不准 ③计算未遵从有效数字运算法则 实验中易混淆的是：R=U/I和R=ρL/S两个定律，这两个定律都是实验定律，但前者是研究电阻与电流、电压两者之间关系；后者是研究导体本身的性质即电阻与材料、长度、截面积三者之间关系，与所在的电路因素或是否接入电路无关，注意R=U/I中，电阻与U、I无关；R=ρL/S中，电阻率与L和S无关，使用这两式时ρ是不变的。 易错的是：测量电路（内、外接法）、控制电路（限流式和分压式）、量程的选择及有效数字、电阻R平均值的计算等。 易忘的是：金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺测直径D前未查零误差、测D时未按三个不同位置测量取平均值。 实验结论 由实验表中数据计算得出，待测金属丝的电阻率平均值。 ( （ ★★ ） 有一根细长且均匀的空心金属管线，长约30cm，电阻约为5Ω，已知这种金属的电阻率为ρ，现在要尽可能精确测定它的内径d． 用螺旋测微器测量金属管线外径D时刻度的位置如图（a）所示，从图中读出外径 为 4.700 mm，应用 毫米刻度尺 （选填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”）测金属管线的长度L； A C E 导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 D ) ( ② 测量金属管线的电阻R，为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材： A．电压表0-3V，内阻约10kΩ             B．电压表0-15V，内阻约50kΩ C．电流表0-0.6A，内阻约0.05Ω           D．电流表0-3A，内阻约0.01Ω E．滑动变阻器，0-10Ω                    F．滑动变阻器，0-100Ω 要求较准确地测出其阻值，电压表应选 A ，电流表应选 C ，滑动变阻器应选 E ；（填序号） ③ 实验中他的实物接线如 图（b）所示， 请指出接线中的两处明显错误． 错误1 ： 导线连接在滑动变阻器的滑片