第8章 实验十一测定金属丝的电阻率（教师用书）-【名师大课堂】2025年新高考物理艺术生总复习必备

请写出下列测量工具的读数. (1)如图甲所示,用游标卡尺测量一金属丝的直 径,则该金属丝的直径为 1.94 mm. (2)如图乙所示,用螺旋测微器测量圆柱体的直 径为 1.880 mm. (3)如图丙所示为一正在测量中的多用电表表 盘.当 选 用 电 阻 挡 “×100”测 量,则 读 数 为 600 Ω;当选用量程为0~50mA的电流挡测 量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为 36.0 mA. 解析:(1)游标卡尺的主尺读数为1mm,游标尺 上第47个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游 标读数为47×0.02mm=0.94mm,所以最终读 数为1mm+0.94mm=1.94mm. (2)螺旋测微器的固定刻度为1.5mm,可动刻度 为38.0×0.01mm=0.380mm,所以最终读数 为1.5mm+0.380mm=1.880mm. (3)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻,由图可 知,电阻阻值为6×100Ω=600Ω;选用量程为 0~50mA 的 电 流 挡 测 量 电 流 时,最 小 分 度 为 1mA,则所测电流为36.0mA. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验十一 测定金属丝的电阻率 一、实验目的 1.掌握控制电路的连接方法及电流表和电压表的 读数方法. 2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法. 3.会用伏安法测电阻,进一步 测 定 金 属 丝 的 电 阻率. 二、实验原理 由电阻定律R=ρ l S ,得ρ=R S l ,可知需要测出金 属丝的长度l和直径d,并计算出横截面积S,并用伏 安法测出电阻Rx,即可计算出金属的电阻率.用伏安 法测金属丝的电阻的实验电路如图甲、乙所示. 三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电 流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干. 四、实验步骤 1.直径测定:用螺旋测微器在被测金属导线上的三 个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计 算出导线的横截面积S=πd 2 4 . 2.电路连接:按实验原理电路 图 甲 或 乙 连 接 好 电路. 3.长度测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测 金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平 均值l. 4.U、I测量:把滑动变阻器的滑片调节到使其接入 电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无 误后,闭合开关S,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,记入表格内,断开开关S. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 790 5.拆除实验电路,整理好实验器材. 五、数据处理 1.在求Rx 的平均值时可用两种方法 (1)用 Rx = U I 分 别 算 出 各 次 的 阻 值,再 取 平 均值. (2)用U-I图线的斜率求出阻值. 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 S l= πd2U 4lI . 六、误差分析 1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,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. 七、注意事项 1.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验 电路一般采用电流表外接法. 2.测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导 线接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两 端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直, 反复测量三次,求其平均值. 3.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测 量,求其平均值. 4.采用图甲所示电路时,闭合开关S前,应将滑动 变阻器的滑片置于最左端;若采用图乙所示电 路,闭合开关S前,应将滑动变阻器滑片置于最 右端. 5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不 宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不 宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其 电阻率在实验过程中逐渐增大. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 国标(GB/T)规定自来水在15℃时电阻率 应大于13Ω·m.某 同 学 利 用 图 甲 电 路 测 量 15℃自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻 璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门 K以控 制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞 (活塞电阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由 移动.实验器材还有:电源(电动势约为3V,内 阻可忽略),电压表 V1(量程为3V,内阻很大), 电压表V2(量程为3V,内阻很大),定值电阻R1 (阻值4kΩ),定值电阻R2(阻值2kΩ),电阻箱R (最大阻值9999Ω),单刀双掷开关S,导线若 干,游标卡尺,刻度尺. 实验步骤如下: A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d; B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱 长度L; C.把S拨到1位置,记录电压表V1示数; D.把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表 V2示数与电压表 V1 示数相同,记录电阻箱 的阻值R; E.改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤C,D, 记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R; F.断开S,整理好器材. (1)测玻璃管内径d 时游标卡尺示数如图乙所 示,则d= 30.00 mm. (2)玻璃管内水柱的电阻Rx.的表达式为:Rx= R1R2 R (用R1、R2、R表示). (3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱 阻值R 的数据,绘制出如图丙所示的R-1L 关系图 像.自来水的电阻率ρ= 14 Ω·m(保留两位 有效数字). 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 890