高中物理 测定金属的电阻率
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测定金属的电阻率
【实验目的】
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。
【实验原理】
根据电阻定律公式R= ，只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率ρ=
【实验器材】
被测金属导线，直流电源（4V），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。
【实验步骤】
1．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，计算出导线的横截面积S。
2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3．用 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。
4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值 的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S。改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，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。
5．将测得的R、l、d值，代入电阻率计算公式lIUdlRS42中，计算出金属导线的电阻率。
6．拆去实验线路，整理好实验器材。
【注意事项】
1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。
2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。
3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
4．闭合电键S之前，一定要注意滑动变阻器的滑动片的位置。
5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 E2
【误差来源及分析】
1.测量金属丝直径时出现误差；2.测量金属丝长度时出现误差；
3.测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；
4.通电电流太大，时间太长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化；
5.本实验采用电流表外接法，所以真测RR，由LSRx，所以真测
课中案
例1．欲用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3V，内阻约为1）；
B．电流表（0～3A，内阻约为0.0125）
C．电流表（0～0.6A，内阻约为0.125）
D．电压表（0～3V，内阻约为3k）
E．电压表（0～15V，内阻约为15k）
F．滑动变阻器（0～20，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0～2000，额定电流0.3A）
H．电键、导线。
（1）上述器材中应选用的是_____________。（填写各器材的字母代号）
（2）实验电路应采用电流表________接法。（填“内”或“外”）
（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如图所示，图示中I=________A，U=________V。
（4）将图中给定的器材连成实验电路。
例2．在测量金属丝电阻率的试验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝:Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：V（量程3V，内阻约3KΩ）；
电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E1（电动势3V，内阻不计）E2（电动势12V，内阻不计）
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 （均填器材代号），在虚线框中3
完成电路原理图。
课后案
1、要达到“测定金属的电阻率”的目的，必须测出的物理量有（ ）
A．金属丝的长度 B．金属丝的直径C．金属丝两端的电压
D．金属丝中的电流 E.金属丝的质量
2、在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是（ ）
A．用毫米刻度尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值
C．用伏安法测电阻时采用安培表的内接线路，多次测量后算出其平均值
D．实验中应保持金属丝的温度不变
3.在“测定金属的电阻率”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1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1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流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： 由以上数据可知，他们测量Rx是采用图2中的_________图(选填“甲”或“乙”)。
（3）图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。
（4）已知待测电阻Rx=4.42Ω，请写出金属丝的电阻率字母表达式 ，估算数值约为__ ___(填选择)。
A．1×10-2Ωm B．1×10-3Ωm C．1×10-6Ωm D．1×10-8Ωm 次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 4
（5）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选项是___________(有多个正确选项)。
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
4．实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为m8107.1－，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。
可供使用的器材有：
电流表：量程0.6A，内阻约为0.2；
电压表：量程3v，内阻约9K；
滑动变阻器R1：最大阻值5；
滑动变阻器R2：最大阻值20；
定值电阻：30＝R；
电源：电动势6V，内阻可不计；
开关、导线若干。
回答下列问题：
（1）实验中滑动变阻器应选____________（填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至_________端（填“a”或“b”）.
（2）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。
（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为__ __V.
（4）导线实际长度为_______m（保留2位有效数字）
VAxR0RabES图甲0123V图乙
