高中物理人教专题52 测量金属的电阻率（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
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】
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=UI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=RxSl=πd2Rx4l。
（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】在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作：
（1）用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度L，再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，如图甲所示，则D=______mm。
（2）该同学接着用欧姆表粗测该金属丝的电阻，他进行了如下操作：先用“×100”挡测量时发现指针偏转角度过大，则应该换用 ______（选填“×10”或“×1000”）挡，正确换挡、重新欧姆调零后再进行测量，指针静止时位置如图乙所示，则该金属丝的电阻
Rx=______Ω。
（3）若用伏安法测量该金属丝的阻值，电路如图丙所示。除电源（电动势为4V，内阻不计）、电流表A（量程为30mA，内阻约1Ω）、待测金属丝、导线、开关外，电压表应选用 ______，滑动变阻器应选用 ______（以上两空均选填以下给定器材前的字母）。电压表的左端应与电路中的 ______（选填“a”或“b”）点相连。
A．电压表V1（量程为3V，内阻约3kΩ）
B．电压表V2（量程为15V，内阻约15kΩ）
C．滑动变阻器R1（总阻值为50Ω，额定电流为2A）
D．滑动变阻器R2（总阻值为200Ω，额定电流为2A）
（4）若某次测量中，电压表和电流表示数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量（D、L、U、I）写出金属丝的电阻率ρ的表达式，即ρ=______。
【答案】     1.416     ×10     170     A     C     a    
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为1mm+0.01×41.6mm=1.416mm
（2）[2]用“×100”挡测量时发现指针偏转角度过大，表明通过表头的电流过大，待测电阻阻值过小，为了减小欧姆表读数的偶然误差，换用“×10”挡；
[3]根据欧姆表的读数规律，该金属丝的电阻为17.0×10Ω=170Ω
（3）[4]由于电源电动势为4V，为确保电压测量的安全与精度，电压表选择V1量程为3V；
[5]为了实验调节方便简单，所测数据连续性强，滑动变阻器应选用小阻值，即选用R1总阻值为50Ω；
[6]根据题中数据有可知电压表分流影响大，实验时应该排除电压表分流影响，测量电路采用电流表内接法，则电压表的左端应与电路中的a点相连。
（4）[7]根据，解得
新高考的改进创新实验
1.图像法
【例2】小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多个的值，作出图像，如图2中图线a所示。