2023年版物理一轮复习学案：实验七测定金属的电阻率(选修3)

试验七测定金属的电阻率【考纲学问梳理】一、试验目的学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。二、试验原理律，金属的电阻率。1〔1〕〔又叫千分尺0.01mm，测量范围为几个厘米。螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。螺旋测微0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点假设恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数局部则由可动刻度读出。使用螺旋测微器应留意以下几点：①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停顿使用旋钮，而改用微调旋钮，避开产生过大的压力，既可使测量结果准确，又能保护螺旋测微器。②在读数时，要留意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。③读数时，千分位有一位估读数字，不能任凭扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”④当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将消灭零误差，应加以修正，即在最终测长度的读数上去掉零误差的数值。2、伏安法测电阻电路：假设是抱负状况，即RA→0，Rv→∞时，两电路测量的数值应当是一样的。外接法U侧是Rx两端电压，是准确的，I测是过Rx和的分流作用造成的。

总电流，所以偏大。R测偏小，是由于电压表实际测的是Rx与Rv的并联值，随Rv↑，误差将越小。内接法I测是过Rx的电流，是准确的，U测是加在Rx与R测偏大，是由于电流表的分压作用造成的。三、试验器材

上总电压，所以偏大。被测金属导线、米尺、螺旋测微器、电流表、电压表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线假设干。【要点名师精解】一、试验步骤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；按图所示的电路图连接好用伏安法测电阻的试验电路；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；把滑动变阻器的滑动片调整到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电K。转变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键K。求出导线电阻R的平均值；将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率；拆去试验线路，整理好试验器材。试验结论依据电阻定律，得金属的电阻率 ，所以只要先用伏安法测出金属丝电阻，用刻度尺测金属丝长度，用螺旋测微器测金属丝直径，然后代入公式即可。在测电阻时，假设是小电阻，则电流表用外接法反之假设电阻较大则电流表用内接法由于金属丝电阻一般较〔相对于电压表内阻来说故做本试验时应承受电流表外接法.至于滑动变阻器是承受限流式还是分压式，可依据试验所供给的器材及要求而敏捷选取.假设无特别要求，一般可用限流式。1】(202323)〔12分〕2023年诺贝尔物理学奖授予两位觉察“巨磁电阻”效应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度。B 假设图1R、RB B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R。请按要求完成以下B试验设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图2虚线框内画出试验电路原理图〔磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场感应强度大小约为0.6～1.0T，不考虑磁场对电路其它局部的影响。要求误差较小。供给的器材如下：磁敏电阻，无磁场时阻值R0150滑动变阻器R，全电阻约20A，量程2.5m，内阻约30V，量程3，内阻约3k直流电源E，电动势3V，内阻不计S，导线假设干12123456U〔V〕 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71I〔mA〕0.00 0.30 0.60 1.00 1.20 1.80依据上表可求出磁敏电阻的测量值R B结合图1可行待测磁场的磁感应强度B T。试结合图1简要答复，磁感应强度B0～0.2T0.4～1.0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在肯定温度下的电阻－磁感应强度特性曲线〔关于纵轴对称，由图线可以得到什么结论？n 解析〔1〕滑动变阻器阻值小，为了有效地调整电路，需承受分压式接法，由图29-10甲可知，在待测场磁感应强度大小约为0.6T~1.0T 时，R 大约为R 的6 倍~12 倍，大n R RA V30R RA V303000依据欧姆定律，由表中后五组测量数据求磁敏电阻值，求平均值得出磁敏电阻的测量值RR 1500。由于B

1500 1029-10甲可知，对应的磁感应强度B0.90T。B R0见答案。见答案。答案：〔1〕29-11所示

150〔2〕1500 0.90在0~0.2T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化〔或不均匀变化；在0.4T~1.0T围内，磁敏电阻的阻值磁感应强度线性变化〔或均匀变化。磁场反向，磁敏电阻的阻值不变。【感悟高考真题】1〔2023江苏物理，10，8分〕有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关。他进展了如下试验：用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L。图乙中游标卡尺〔游标尺上有20个等分刻度〕的读数L= cm.测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示〔相关器材的参数已在图中标出。该合金棒的电阻约为几个欧姆。图中有一处连接不当的导线是 .〔用标注在导线旁的数字表示〕改正电路后，通过试验测得合金棒的电阻R=6.72Ω.依据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分Ω 别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为R=13.3 、R=3.38 .他觉察：在误差允许范围内，电阻RΩ d D

Rd·D

，由此推断该圆台状合金棒的电阻R=4L

.〔用ρ、L、d、D表述〕答案〔19.940 〔2〕⑥ 〔〕dD解析20然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00mm，留意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度格数=0.058mm=0.40mm，最终两者相加，依据题目单位要求换算为需要的数据，99.00mm+0.40mm=99.40mm=9.940cm〔2〕本试验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，由于安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，⑥线的连接使用的是安培表内接法。〕审题是处理此题的关键，弄清题意也就能够找处处理此题的方法。依据电阻定律计算电阻率为、〔3 〕审题是处理此题的关键，弄清题意也就能够找处处理此题的方法。依据电阻定律计算电阻率为、R Ld d 2ΩΩLdDRΩΩ

=13.3 d

=3.38 .即 2 ，DR D

LD22

RR2=R

RR、R

R带入得

4LdDd·D d D2、(2023广东物理，16，14分)某试验小组利用试验室供给的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器〔千分尺、米尺、电阻箱、开关和导线等。〔1〕他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请依据现有器材，设计试验电路，并连接电路实物图14试验的主要步骤如下：断开开关， ，合上开关，重复的操作。该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图 15的关系图线，其斜率为 A-1·m-1(保存三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和。他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16所示。金属丝的直径是 。图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是 ,其数值和单位为 〔保留三位有效数字。答案：⑴电路图如下图⑵③读出接入电路中的金属丝的长度⑶1.63 电源的内阻与电阻箱⑷0.200mm 金属丝的电阻率 1.54×10-7Ω·m解析：依据试验器材和试验目的测量金属丝的电阻率，电路图如下图；电路实物图如下图，依据闭1 rR 合电路欧姆定律得EI〔rR0

R，参照题目给出的图像可得x I

E0

ESL,可见直线的斜率k ES

，可知斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率，其数值和单rR1.54×10-7Ω·m；依据直线可得其斜率为1.63A-1·m-1，截距为

E0，则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为〔rR0

；金属丝的直径是0.200m。【考点精题精练】1〔I〕用螺旋测器测量金属导线的直径，其示数如下图，该金属导线的直径为 mm。〔II〕I=300a，内阻Rg

=100ΩR的最g线柱A相连的表笔颜色应是 色，x 按正确使用方法测量电阻R的阻值时，指针指在刻度盘的正中心，则R= x 答案1.8800.001 〔I〕红，52、有一段粗细均匀的导体,现要用试验的方法测定这种导体材料的电阻率,假设已测得其长度和横截面积,还需要测出它的电阻值Rx。①假设这段导体的电阻约为30Ω,要尽量准确的测量其电阻值,除了需要导线开关以外,在以下备选器材中应选用的是 。(只填写字母代号)A．电池〔电动势14V、内阻可无视不计〕 B．电流表〔量程0～0.6A，内阻约0.12Ω〕C．电流表〔量程0～100mA，内阻约12Ω〕D．电压表〔量程0～3V，内阻约3kΩ〕E．电压表〔量程0～15V，内阻约15kΩ〕F．滑动变阻器〔0～10Ω，允许最大电流2.0A〕G．滑动变阻器〔0～500Ω，允许最大电流0.5A〕②在方框中画出测这段导体电阻的试验电路图(要求直接测量的变化范围尽可能大一些)。③依据测量数据画出该导体的伏安特性曲线如下图,觉察MN段明显向上弯曲。假设试验的操作、读数、记录、描点和绘图等过程均正确无误,则消灭这一弯曲现象的主要缘由是 。答案：①ABEF〔4〕②如下图〔4〕③随着导体中的电流增大，温度上升，电阻率增大，电阻增大〔4分3、某同学要测量一均匀材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下：用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为 mm；252025200515用螺旋测微器测量其直径如右上图，由图可知其直径为 mm；用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为 Ω。该同学想用伏安法更准确地测量其电