2023年新高二暑期物理衔接讲义 第8讲 电学实验（一）

第8讲 电学实验(一) 要点梳理： 实验1 金属丝电阻率的测量 一、实验思路 设计实验电路，如图1，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d(S＝)，由R＝ρ得：ρ＝(用R、S、l表示)＝(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率． 二、物理量的测量 1．电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R. 2．电阻丝有效长度的测量 用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值． 3．电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们选取螺旋测微器或游标卡尺来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，根据S＝πd2计算出电阻丝的横截面积S. 三、数据分析 1．数据处理 (1)公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值． (2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑． (3)计算出导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率． 2．误差分析 (1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大． (2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确． (3)采用电流表外接法测量电阻丝的电阻，使测量值比真实值小． 【例题1-1】(2022·浙江·宁波市北仑中学高一期中)在做《测定金属的电阻率》的实验中，若待测电阻丝的电阻约为，要求测量结果尽量准确，备有以下器材： A．电池组(、内阻约)       B．电流表(，内阻约) C．电流表(，内阻约)       D．电压表(，内阻约) E．电压表(，内阻约)       F．滑动变阻器(，允许最大电流) G．滑动变阻器(，允许最大电流)     H.开关、导线 (1)上述器材中应选用的是___________。(只填写字母代号) (2)图甲是未完成的实物连线图，图中为待测导体右端接线柱，为电流表正极接线柱，为滑动变阻器左上端接线柱，为滑动变阻器左下端接线柱。则导线①应连接___________(填“”或“”)。导线②应连接___________(填“”或“”)；此时最终电阻的测量值___________(填“偏大”或“偏小”)。 (3)该同学根据测量数据得到的伏安特性曲线如图乙所示，图中段向上弯曲的主要原因是___________。 (4)某次用螺旋测微器测金属丝直径为，用游标卡尺测金属丝的长度为，电压表和电流表的示数分别为、，写出该金属丝的电阻率的表达式___________(用、、、表示)。 【例题1-2】(2023春·湖北·高一校联考阶段练习)进口电热丝Nikrothal80(镍铬合金电热丝)耐温1200℃，广泛应用于石油化工、家用电器、汽车制造、航天航空等制造行业。某探究小组想通过实验测定该电热丝的电阻率。 (1)该小组的同学用螺旋测微器测量电热丝的直径d，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数为______mm。    (2)已知该电热丝的阻值约为5Ω，该小组的同学现用伏安法测量其阻值R，电源选用两节干电池，电压表、电流表选择合适的量程，设计的实验电路图如下，请根据电路图把实物图补充完整______。    (3)该小组的同学某次实验数据如下，则电压表的读数为______V。    (4)该小组同学利用该原理图正确连接好电路，进行实验测量，记录了多组U、I，在坐标纸上建立U、I坐标系，并描绘出U－I图线，得到k。已知待测电热丝接入电路部分的长度为L，根据以上物理量可以得到该电热丝电阻率为______(用题目中所给物理的字母表示)。 【例题1-3】(2023春·安徽·高三校联考阶段练习)如图甲所示的电路是可以用来测量电阻丝的电阻率，这一电路是在传统实验“测量电阻丝的电阻率”基础上进行改进的，与传统电路相比，多设置一个定值电阻和一个开关。被测电阻是一段粗细均匀的电阻丝，电阻丝被固定在木板上，两个鳄鱼夹夹住电阻丝然后接入电路，接入电路的电阻丝长度可通过木板上固定的刻度尺读出，如图乙所示。    (1)主要实验步骤如下： ①用螺旋测微器测量电阻丝的直径，测量结果如图丙所示，则电阻丝的直径的测量值___________；    ②按照图甲连接电路，让开关处于断开状态，同时将滑动变阻器阻值调到最大，测量并记录两鳄鱼夹之间的距离； ③仅闭合开关，调节滑动变阻器滑片，尽量使得V和A的指针落在表盘中央附近，记录下此时V和A读数，分别记作和； ④再闭合，然后调节滑动变阻器滑片，使得V的读数仍为，记录A的读数，记作，则此时电阻丝的测量值___________(用题中所测物理量字母表示)；