第九章 实验十一 导体电阻率的测量-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

实验十一　导体电阻率的测量 ◆ 注意事项 1．本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法． 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端． 3．测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值． 4．测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值． 5．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置． 6．在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． 7．若采用图像法求R的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑． ◆ 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． 热点一　实验原理与操作 [典题例析] [典例1]　(2023·湖北荆州模拟)某同学欲测量一阻值大约为10 Ω，粗细均匀的金属丝的电阻率．实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择： A．电源E(电动势为6.0 V) B．电压表V(量程6 V，内阻约为8 kΩ) C．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω) D．电流表A2(量程3 A，内阻约为0.05 Ω) E．滑动变阻器R1(最大阻值5 Ω，额定电流2 A) (1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数L＝　________　cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D＝　________　mm. (2)测量金属丝的电阻时，为了便于调节，测量的尽可能准确，实验中所用电流表应选用　________　(填所选仪器前的字母符号)，选择合适的实验器材，在图丙方框内把实验原理图补充完整，把器材符号标在电路图上． (3)设测得金属丝的电阻为R，长度为L，直径为D，求得金属丝的电阻率为ρ＝　________　(用R、L、D三个物理量表述)． [解析]　(1)游标卡尺的固定刻度读数为52 mm，游标尺读数为0.05×7 mm＝0.35 mm，所以最终读数等于固定尺加上游标尺的读数之和为52 mm＋0.35 mm＝52.35 mm＝5.235 cm，螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为0.01×14.9 mm＝0.149 mm，所以最终读数等于固定尺加上可动尺的读数之和为2 mm＋0.149 mm＝2.149 mm(2.148～2.150均可)． (2)待测电阻的最大电流 Imax＝＝0.6 A，因此选择A1. 滑动变阻器阻值较小，用分压式接法，待测电阻远小于电压表内阻，则有>，电流表采用外接法，电路图如图所示． (3)根据电阻定律R＝ρ，解得ρ＝R. [答案]　(1)5.235　2.149(2.148～2.150均可) (2)C　见解析图　(3)R (1)电表的选择 ①电流表的选择 思路一：根据电路中的最大电流来选择． 思路二：根据用电器的额定电流来选择． ②电压表的选择 思路一：根据被测电阻上的最大电压来选择． 思路二：根据电源电动势选择． (2)电表的接法：电流表和电压表选定以后，可根据和的大小关系判断应采用电流表内接法还是外接法．若＞，故应采用电流表外接法． (3)实物图连线 总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负． ①对于限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)． ②对于分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)． [跟踪训练] 1．实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度． 可供使用的器材有： 电流