高中物理測量金屬的電阻率

測量金屬的電阻率一、實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備：（一）實(shí)驗(yàn)原理：由得，因此，只要測出金屬絲的長度l、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率ρ.(二）實(shí)驗(yàn)器材：被測金屬絲，直流電源(4V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0～3V)，滑動(dòng)變阻器(0～50Ω)，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺．（三）實(shí)驗(yàn)過程：1.用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個(gè)不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.2.連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路．3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復(fù)測量三次，求出其平均值l.4.把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置．5.閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)．6.將測得的R、l、d值，代入公式中，計(jì)算出金屬絲的電阻率．（四）求R的平均值時(shí)可用兩種方法：1.用R＝分別算出各次的數(shù)值，再取平均值．2.用U－I圖線的斜率求出．(五）注意事項(xiàng)：1.本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法．2.測量被測金屬絲的有效長度，是指測量被測金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測金屬絲長度，測量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值．3.測金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測量，求其平均值．4.閉合開關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置．5.在用伏安法測電阻時(shí)，通過被測金屬絲的電流不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大．6.若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地通過較多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去．（六）誤差分析：1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算得到的，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一．2.采用伏安法測量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實(shí)值，使電阻率的測量值偏?。?.金屬絲長度的測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差．4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差．二、教材原型實(shí)驗(yàn)：例1.有一根均勻的管線狀導(dǎo)體，橫截面如圖2甲所示，長約為5.0cm，電阻值約為6Ω.可供選擇的器材有：A．電流表(量程0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω)B．電流表(量程3A，內(nèi)阻約為0.03Ω)C．電壓表(量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ)D．滑動(dòng)變阻器(1750Ω，0.3A)E．滑動(dòng)變阻器(15Ω，3A)F．蓄電池(6V，內(nèi)阻很小)G．開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干(1)使用游標(biāo)卡尺測量管線狀導(dǎo)體的長度如圖乙所示，則管線狀導(dǎo)體的長度L＝________cm.(2)要精確測量管線樣品的阻值，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________．(填選項(xiàng)前的字母)5.01AE(3)請將如圖3所示的實(shí)際測量電路補(bǔ)充完整．(4)已知管線狀導(dǎo)體材料的電阻率為ρ，通過測量得出電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，外徑為d，要想求得管線狀導(dǎo)體內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的橫截面積S，在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還需要測量的物理量是____

____，計(jì)算中空部分橫截面積的表達(dá)式為S＝___

_____.導(dǎo)體的長度L1.“測定銅導(dǎo)線的電阻率”實(shí)驗(yàn)中可供選用的器材有：A．橫截面積為1.0mm2、長度為100m的一捆銅導(dǎo)線(電阻Rx約2Ω)B．電流表G：內(nèi)阻Rg＝100Ω，滿偏電流Ig＝3mAC．電流表A：量程0.6A，內(nèi)阻約1ΩD．滑動(dòng)變阻器R：最大阻值5ΩE．定值電阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000ΩF．電源：電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻不計(jì)G．開關(guān)，導(dǎo)線若干請完成下列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1)把電流表G與定值電阻改裝成量程為3V的電壓表，則定值電阻應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)．甲保護(hù)電流保；同時(shí)也使、的指針可以同時(shí)到達(dá)滿刻度.(2)為了盡可能獲取多組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選圖4四幅中的________，電路中R0的作用是________________

________．(3)根據(jù)正確的電路圖，在圖5中完成實(shí)物圖的連接(已正確連接了部分導(dǎo)線)．(4)某次測量中，電流表G的讀數(shù)為2.40mA時(shí)，電流表A的讀數(shù)為0.50A，由此求得銅導(dǎo)線的電阻率為___

_____Ω·m.(保留兩位有效數(shù)字)三、拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：例2.某物理實(shí)驗(yàn)興趣小組測定自制鹽水的電阻率，在一無蓋的長方體玻璃槽中裝入一定量的鹽水，玻璃槽內(nèi)腔的長度為40.10cm，寬度為4.52cm.(1)某次實(shí)驗(yàn)過程中，在槽中倒入適量的鹽水，水面的高度為4.50cm，用多用電表的電阻擋粗測玻璃槽中鹽水的電阻，選擇開關(guān)置于“×100”擋，發(fā)現(xiàn)指針如圖6甲所示，為較準(zhǔn)確地測得玻璃槽中鹽水的電阻，該同學(xué)接著需要做的實(shí)驗(yàn)步驟是換選________(選填“×10”或“×1k”)擋．(2)為了準(zhǔn)確測量電阻，準(zhǔn)備了以下實(shí)驗(yàn)器材：A．電動(dòng)勢為3V的電源，內(nèi)阻約為0.5Ω；B．電動(dòng)勢為15V的電源，內(nèi)阻約為0.9Ω；C．最大阻值為5Ω的滑動(dòng)變阻器；D．最大測量值為3V的電壓表，內(nèi)阻約為3kΩ；E．最大測量值為15V的電壓表，內(nèi)阻約為5kΩ；F．最大測量值為15mA的電流表，內(nèi)阻約為1Ω；G．最大測量值為0.6A的電流表，內(nèi)阻約為0.5Ω.實(shí)驗(yàn)中要求盡量減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)保證電表在測量時(shí)其最大讀數(shù)超過量程的，則電源應(yīng)選擇________，電壓表應(yīng)選擇________，電流表應(yīng)選擇________．(均填器材前的選項(xiàng)字母)請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成乙圖中的連線．ADF(3)準(zhǔn)確連線后，測出玻璃槽中鹽水的高度為H，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，改變玻璃槽中的鹽水高度，測出如下表所示的5組數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)后，試通過－圖線來求電阻率．圖丙中已經(jīng)描出了各點(diǎn)，請作出圖線，求得鹽水的電阻率