9.4测量金属的电阻率-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第九章　恒定电流 9.4测量金属的电阻率 【考点预测】 1. 伏安法测电阻 2. 实验实物图和实验电路图的画法 3.仪器的选择与使用 4. 实验数据的处理和实验误差的分析 【方法技巧与总结】 1．实验原理(如图所示) 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. 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． 3．实验过程 (1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d. (2)连接好用伏安法测电阻的实验电路． (3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l. (4)把滑动变阻器的滑片调到最左(填“左”或“右”)端． (5)闭合开关，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，填入记录表格内． (6)将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝中，计算出金属丝的电阻率． 4．求R的平均值时可用两种方法 (1)用R＝分别算出各次的数值，再取平均值． (2)用U－I图线的斜率求出． 5．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． 6．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． 【题型归纳目录】 题型一：测量金属的电阻率的实验原理和实验器材 题型二：测量金属的电阻率的实验步骤和实验注意事项 题型三：测量金属的电阻率的实验数据处理方法 题型四：补偿法消除实验误差 【题型一】测量金属的电阻率的实验原理和实验器材 【典型例题】 例1．（2022·浙江绍兴·统考一模）某同学通过实验来测定如图所示的电阻圈中合金丝的电阻率。    （1）所用实验器材：学生电源、电流表（，内阻约）、电压表（，内阻约）、滑动变阻器（，）。某次测量时电压表示数如图所示，其读数为 。 （2）该同学进行正确的电路连接，将测量数据描在如下图所示的坐标中，则电阻圈的电阻为 （保留两位有效数字）。由测量数据可知，该同学所用电路中滑动变阻器的连接方式为 （填“分压式”或“限流式”）。        （3）实验再测量绕线轴的直径，合金丝的直径，合金丝的匝数匝，结合上述电阻圈的阻值，可计算合金丝的电阻率 （保留两位有效数字）。 （4）由于电表内阻的影响，用伏安法测定电阻存在着一定的系统误差，利用如上图所示的桥式伏安法可以进一步减小系统误差。实验过程：先闭合，调节滑片处于合适位置，再闭合，调节、，使流过检流计的电流为零时，记录两电表的数据，计算求得电阻的阻值。请解释此方法能减小系统误差的原因： 。 练1．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封，构成可接入电路的电阻。 （1）先用多用电表粗测该电阻的阻值，已知多用电表内部灵敏电流计满偏电流500μA，选择开关旋转到欧姆挡的“×1k”挡，调节多用电表使指针指在图乙中的位置，读出粗测电阻的阻值 Ω，利用多用电表欧姆档的简易结构图甲，计算出多用电表内置电源的电动势为 V。 （2）为了精确测量该电阻的阻值，该同学从实验室选取的器材有： A．电流表（0~内阻约15Ω） B．电流表（，内阻约0.125Ω） C．电压表V（0~3V，内阻） D．定值电阻 E．定值电阻 F．滑动变阻器R（0~50Ω，额定电流2A） G．电源（12V，内阻约1.0Ω） G．开关和导线若干 （3）请根据所选实验仪器在图丙方框