第十章实验十导体电阻率的测量-1

实验十导体电阻率的测量目标要求1.熟悉“金属丝电阻率的测量”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．实验技能储备1.实验原理(如图所示)由R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)，因此，只要测出金属丝的________、________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(4V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0～3V)，滑动变阻器(0～50Ω)，开关，导线若干，__________________，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，反复测量多次，求出其平均值l.(4)把滑动变阻器的滑片调到最________(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＝eq\f(πd2R,4l)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＝eq\f(U,I)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________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，反复测量多次，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0～0.6A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．(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＝ρeq\f(l,S)，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．考点一教材原型实验例1在“金属丝电阻率的测量”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，其中某一次测量结果如图甲所示，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(电动势为3V，内阻约为1Ω)、电流表(内阻约为0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流为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1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的________(选填“乙”或“丙”)图．(3)图丁是测量Rx的实物图，图丁中已连接了部分导线．请根据(2)中所选的电路图，补充完整图中实物间的连线．(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图戊所示，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2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω.(保留两位有效数字)(5)根据以上数据可以算出金属丝电阻率约为________(填选项前的字母)．A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准．下列关于误差的说法中正确的是________(填选项前的字母)．A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D．用U－I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差例2(2023·江苏苏州市模拟)某实验小组为了测量金属丝的电阻率，用螺旋测微器测量金属丝的直径，用米尺测量金属丝的长度，用伏安法测出金属丝的电阻Rx，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．(1)测量时螺旋测微器如图甲所示，金属丝的直径为________mm.(2)现有电动势为3V的电源、开关和若干导线及下列器材：A．电压表V(量程3V，内阻约10kΩ)B．电流表A(量程0.6A，内阻约2Ω)C．滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω)D．滑动变阻器R2(最大阻值为100Ω)①用多用电表粗测金属丝的电阻大约为5Ω，要求较准确地测出其阻值，滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)②实验中该小组实物接线如图乙所示，闭合开关前检查电路，请指出其明显错误或不合理的地方：________________________________________________________________________.(3)不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差，某小组按如图丙所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差．利用该电路进行实验的主要操作过程是：第一步：先将R2的滑片调到最左端，单刀双掷开关S2向1闭合，闭合开关S1，调节滑动变阻器R1和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电流表的示数U1、I1.第二步：保持两滑动变阻器的滑片位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2.由以上数据可计算出被测电阻Rx＝________.考点二探索创新实验例3(2022·浙江1月选考·18)小明同学根据图(a)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eq\f(U,I)的值，作出eq\f(U,I)－l图像，如图(b)中图线a所示．(1)在实验中使用的是__________(选填“0～20Ω”或“0～200Ω”)的滑动变阻器．(2)在某次测量时，电压表的指针位置如图(c)所示，量程为3V，则读数U＝________V.(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10－8m2，则合金丝甲的电阻率为________Ω·m(结果保留2位有效数字)．(4)图(b)中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的eq\f(U,I)－l图像，由图可知合金丝甲的横截面积________(选填“大于”、“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积．例4(2023·江苏苏州市模拟)某些固体材料受到外力后除了产生形变．其电阻率也要发生变化．这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为压阻效应．现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应．已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧．实验室中有下列器材：A．电源E(3V，内阻约为1Ω)B．电流表A1(0.6A，内阻r＝5Ω)C．电流表A2(0.6A，内阻约为1Ω)D．开关S，定值电