实验10 导体电阻率的测量——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

实验10 导体电阻率的测量
1.熟悉“导体电阻率的测量”的基本原理及注意事项.
2.掌握测电阻率的电路图及误差分析．
1．实验原理(如图所示)
由R＝ρ得ρ＝＝，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.
2．实验器材
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．
3．实验过程
(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到最左(填“左”或“右”)端．
(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．
(6)将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝中，计算出金属丝的电阻率．
4．求R的平均值时可用两种方法
(1)用R＝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．
5．注意事项
(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．
(2)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值．
(3)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．
(4)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0～0.6 A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．
(5)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，连线时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，个别明显偏离较远的点应舍去．
6．误差分析
(1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差．
(2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρ，知ρ测<ρ真．
(3)通电电流过大，时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差．
【典例1】（2022·山西大同·高三阶段练****某同学在进行“测定金属丝的电阻率”的实验：
（1）如图甲所示，该同学用螺旋测微器测量金属丝的直径___________ ；
（2）该同学用如图乙所示电路图测量金属丝（约为）的电阻，供选择的仪器如下：
①电流表（内阻为r）；②电流表；③滑动变阻器；
④滑动变阻器；⑤蓄电池（）；⑥开关S及导线若干。
滑动变阻器应选择___________（选填“”或“”）。
（3）在图丙中按照图乙所示电路图，用连线代替导线连接成实物图；___________
（4）闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录的读数，通过调节滑动变阻器，得到多组实验数据：以为纵坐标，为横坐标，作出相应图像，如图丁所示。根据图像的斜率k及电流表内阻r，写出金属丝电阻的表达式___________；
（5）测得金属丝连入电路的长度为L，则金属丝电阻率___________（用k、D、L、r表示）。
【答案】     2.931                   
【解析】（1）[1]螺旋测微器测量金属丝的直径
（3）[2]根据电路原理图可知，滑动变阻器是分压式接法，为了方便调节，所以滑动变阻器要选择较小的；
（3）[3]根据电路原理图，实物图连线如图所示
（4）[4]根据欧姆定律可知金属丝电阻
变形得
所以图像的斜率
变形得
[5]根据电阻定律得
解得
【典例2】（2022·全国·高三课时练****小明用电学方法测量电线的长度，首先小明测得电线铜芯的直径为1.00 mm，估计其长度不超过50 m（已知铜的电阻率为1.75×10－8 Ω·m），现有如下实验器材：
①量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表；
②量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表；
③阻值为0～20 Ω的滑动变阻器；
④内阻可忽略，输出电压为3 V的电源；
⑤阻值为R0＝4.30 Ω的定值电阻，开关和导线若干。
小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，电流表的示数从0开始增加，当示数为0.50 A时，电压表示数如图甲所示，读数为_______ V，根据小明测量的信息，图乙中P点应该______（选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”），Q点应该______（选填“接a”“接b”“接c