专题52 测量金属的电阻率-【鼎力高考】2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练 专题52 测量金属的电阻率 导练目标 导练内容 目标1 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理 目标2 新高考的改进创新实验 【知识导学与典例导练】 1、 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理 （一）实验目的 1.掌握刻度尺、螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。 2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率。 （二）实验思路 根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。 （三）实验器材 被测金属丝,直流电源,电流表,电压表,滑动变阻器,开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。 （四）进行实验 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节到使接入电路中的电阻值最大的位置。 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。 （五）数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx=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。 2.计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx。 （六）误差分析 1.若为内接法,电流表分压。 2.若为外接法,电压表分流。 3.长度和直径的测量。 （七）注意事项 1.先测直径,再连电路:为了方便,测量直径应在金属丝连入电路之前测量。 2.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。 3.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大。 【例1】某实验小组想测量一段粗细均匀合金材料的电阻率，用多用电表测得该合金材料的电阻R2大约为5kΩ，除被测电阻外，还有如下实验仪器： A．电源（电动势6V， 内阻约为2Ω） B．电流表A1（量程0~1mA， 内阻约为15Ω） C．电流表A2（量程0~300mA，内阻约为100Ω） D．电压表V （量程0 ~ 5V， 内阻约5kΩ） E．滑动变阻器R₁（0~20Ω，额定电流2A） F．滑动变阻器R₂（0~5Ω，额定电流0.2A） G．开关、导线若干 实验步骤如下： （1）上述器材中，应该选用的电流表是 ，滑动变阻器是 。 （填写器材前面的序号） （2）为减小误差，应选采用下列实验电路图进行实验，较合理的是 。    （3）用螺旋测微器测合金材料的直径D，示数如图甲所示，其直径D为 mm；再用刻度尺测出合金材料接入电路的有效长度L。    （4）若电流表示数为I、 电压表示数为U，则合金材料的电阻率的表达式为 （用U、I、L、D表示）。 2、 新高考的改进创新实验 1.图像法 【例2】超导是当今材料科学研究的热点，例如亿钡铜氧（YBCO）超导线材，该线材在时，将呈现超导特征，但常温下，仍然为一般导体。某同学在实验室找到一根用YBCO材料制成的弹性导电绳，想测量其电阻率。实验过程如下： （1）如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。先闭合开关、，调节，使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置，记录两表的示数和。然后断开开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为。记下此时电压表示数以及弹性导电绳间的距离和横截面积，则此时导电绳的电阻 （结果用含、和的式子表示）。 （2）某次用螺旋测微器测量导电绳直径如图（c）所示，由图可知其直径 。 （3）多次拉伸导电绳，每次都测量并记录间的距离和导电绳横截面积，调节滑动变阻器的滑片的位置，使电流表的示数为，记下此时的电压表示数。绘制如图（d）所示的图像。已知图线的斜率为、纵截距为d，若不考虑电流表的内阻，则弹性导电绳的电阻率 。（结果用含或d的式子表示） （4）若考虑电流表的内阻，则（2）中的电阻率的测量值 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 2.测样品内径 【例3】有一根细长而均匀的金属管线，横截面积如图a所示，外截面为正方形，因管内中空部分截面形状不规则，无法直接测量。已知这种金属的电阻率为ρ，现设计一个实验方案，测量中空部分的横截面积S0。步骤如下： （1）按照图b电路图，将图c实物图连接完成需要完成下列哪些选项的步骤 。 A.a接e