2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验十二　测量金属丝的电阻率.docxVIP

实验十二测量金属丝的电阻率

实验原理

实验操作

注意事项

1.由R=ρlS得ρ=RSl,因此只要测出金属丝的长度l、横截面积S和电阻R,即可求得

2.测量电阻的电路图。

1.测直径d:用螺旋测微器在不同位置测量三次,取平均值。

2.连电路:按伏安法测电阻原理图连接电路。

3.测长度l:用毫米刻度尺测有效长度,测量三次,取平均值。

4.测电压、电流: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。

5.算电阻率:ρ=RSl

1.金属丝电阻小,用电流表外接法。

2.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0~0.6A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。

3.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,个别偏离较远的点应舍去。

数

据

处

理

1.计算Rx的两种方法。

方法一:用Rx=UI分别算出各次的数值,再取平均值

方法二:作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,代入电阻率计算式,得ρ=πR

误

差

分

析

1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得,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均会带来偶然误差。

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。

考点一教材原型实验

例1(2025·广西柳州模拟)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50cm。

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量结果如图所示,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3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、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

8

U/V

0

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

(3)如图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,请结合(2)所确定的电路图,补充完成图中实物连线。

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系,如图所示,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3、5、7次测量数据的坐标点,并描绘出U－I图线。由图线得金属丝的阻值Rx=Ω(保留2位有效数字)。?

(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为。?

A.1×10－2Ω·m B.1×10－3Ω·m

C.1×10－6Ω·m D.1×10－8Ω·m

答案(1)0.396(3)见解析图(4)见解析图4.4(5)C

解析(1)根据螺旋测微器的读数规则可知金属丝的直径为d=0+39.6×0.01mm=0.396mm。

(3)根据题意可知滑动变阻器采用分压式接法,电流表采用外接法,电路连接如图所示。

(4)根据表格中的数据描点连线(舍弃明显偏离的点),如图所示。

图像中的斜率表示金属丝阻值,

即Rx=UI=2.300.520Ω≈4.4

(5)根据电阻率公式ρ=RxSl=

10－6Ω·m,故C正确。

例2(2024·山东卷,14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:

学生电源(输出电压0~16V);

滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);

电压表V(量程3V,内阻未知);

电流表A(量程3A,内阻未知);

待测铅笔芯R(X型号、Y型号);

游标卡尺、螺旋测微器,开关S、单刀双掷开关K,导线若干。

回答以下问题:

(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为mm。?

(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到(填“1”或“2”)端。?

(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I－U图像如图丙所示,求得电阻RY=Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω。?

(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.