高中物理测量金属的电阻率

测量金属的电阻率一、实验技能储备：（一）实验原理：由得，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.(二）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，螺旋测微器，毫米刻度尺．（三）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．6.将测得的R、l、d值，代入公式中，计算出金属丝的电阻率．（四）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．(五）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.闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置．5.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．6.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．（六）误差分析：1.金属丝的横截面积是利用直径计算得到的，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.金属丝长度的测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差．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．二、教材原型实验：例1.有一根均匀的管线状导体，横截面如图2甲所示，长约为5.0cm，电阻值约为6Ω.可供选择的器材有：A．电流表(量程0.6A，内阻约为0.1Ω)B．电流表(量程3A，内阻约为0.03Ω)C．电压表(量程3V，内阻约为3kΩ)D．滑动变阻器(1750Ω，0.3A)E．滑动变阻器(15Ω，3A)F．蓄电池(6V，内阻很小)G．开关一个，带夹子的导线若干(1)使用游标卡尺测量管线状导体的长度如图乙所示，则管线状导体的长度L＝________cm.(2)要精确测量管线样品的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填选项前的字母)5.01AE(3)请将如图3所示的实际测量电路补充完整．(4)已知管线状导体材料的电阻率为ρ，通过测量得出电压表示数为U，电流表示数为I，外径为d，要想求得管线状导体内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是____

____，计算中空部分横截面积的表达式为S＝___

_____.导体的长度L1.“测定铜导线的电阻率”实验中可供选用的器材有：A．横截面积为1.0mm2、长度为100m的一捆铜导线(电阻Rx约2Ω)B．电流表G：内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝3mAC．电流表A：量程0.6A，内阻约1ΩD．滑动变阻器R：最大阻值5ΩE．定值电阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000ΩF．电源：电动势6V，内阻不计G．开关，导线若干请完成下列实验内容：(1)把电流表G与定值电阻改装成量程为3V的电压表，则定值电阻应选________(填“R1”或“R2”)．甲保护电流保；同时也使、的指针可以同时到达满刻度.(2)为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选图4四幅中的________，电路中R0的作用是________________

________．(3)根据正确的电路图，在图5中完成实物图的连接(已正确连接了部分导线)．(4)某次测量中，电流表G的读数为2.40mA时，电流表A的读数为0.50A，由此求得铜导线的电阻率为___

_____Ω·m.(保留两位有效数字)三、拓展创新实验：例2.某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10cm，宽度为4.52cm.(1)某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，水面的高度为4.50cm，用多用电表的电阻挡粗测玻璃槽中盐水的电阻，选择开关置于“×100”挡，发现指针如图6甲所示，为较准确地测得玻璃槽中盐水的电阻，该同学接着需要做的实验步骤是换选________(选填“×10”或“×1k”)挡．(2)为了准确测量电阻，准备了以下实验器材：A．电动势为3V的电源，内阻约为0.5Ω；B．电动势为15V的电源，内阻约为0.9Ω；C．最大阻值为5Ω的滑动变阻器；D．最大测量值为3V的电压表，内阻约为3kΩ；E．最大测量值为15V的电压表，内阻约为5kΩ；F．最大测量值为15mA的电流表，内阻约为1Ω；G．最大测量值为0.6A的电流表，内阻约为0.5Ω.实验中要求尽量减小系统误差，应保证电表在测量时其最大读数超过量程的，则电源应选择________，电压表应选择________，电流表应选择________．(均填器材前的选项字母)请用笔画线代替导线，完成乙图中的连线．ADF(3)准确连线后，测出玻璃槽中盐水的高度为H，电压表示数为U，电流表示数为I，改变玻璃槽中的盐水高度，测出如下表所示的5组数据，分析数据后，试通过－图线来求电阻率．图丙中已经描出了各点，请作出图线，求得盐水的电阻率