第9章 实验10 导体电阻率的测量（word教参）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

实验十　导体电阻率的测量 一、实验目的 1．熟悉导体电阻率的测量的基本原理。 2．掌握伏安法测电阻的原理及有关问题。 二、实验原理、器材 1．实验原理 由R＝ρ得ρ＝＝，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。测量金属丝电阻的电路图如图所示。 2．实验器材 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。 三、实验步骤与操作 1．测量d：用螺旋测微器在不同位置测量三次，取平均值。 2．连接电路：按伏安法测电阻原理图连接电路。 3．测量l：用毫米刻度尺测量有效长度l，测量三次，取平均值。 4．滑动变阻器：闭合开关前，将滑动变阻器连入电路的阻值调到最大。 5．测量U、I：闭合开关，调节滑动变阻器，利用电压表及电流表读出多组U、I数值并记录。 6．整理：断开开关，整理器材。 四、实验数据处理 1．计算Rx的两种方法。 (1)平均值法：用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 (2)图像法：作出U -I图像，利用斜率求出Rx，如图所示。 2．计算电阻率：将记录的数据l、d及Rx的值代入电阻率公式ρ＝计算ρ。 五、误差分析 1．金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差。 2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρ，知ρ测<ρ真。 3．通电电流过大、时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差。 六、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．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。 3．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。 4．在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(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。 5．若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去。 教材原型实验 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为________ mm。(该值接近多次测量的平均值) (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx，实验所用器材为：电池组(电动势为3 V，内阻约为1 Ω)、电流表(内阻约为0.1 Ω)、电压表(内阻约为3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流为2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的________(选填“乙”或“丙”)图。 (3)图丁是测量Rx的实物图，图丁中已连接了部分导线。请根据(2)中所选的电路图，补充完整图中实物间的连线。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图戊所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U -I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝________ Ω。(保留两位有效数字) (5)根据以上数据可以算出金属丝电阻率约为________(填选项前的字母)。 A．1×10－2 Ω·m B．1×10－3 Ω·m C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m (6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的是________(填选项前的字母) A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D．用U -I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 解析：　(1)根据螺旋测微器读数规则可得，其读数为0 mm＋39.6×0.01 mm＝0.396 mm。 (2)通过给定的数据发现电压接近从零开始，故必须采用滑动变阻器的分压式接法。 (3)根据电路图连接实物图如图(a)所示。 (4)图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，