新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)實(shí)驗(yàn)10 導(dǎo)體電阻率的測(cè)量（原卷版）

實(shí)驗(yàn)10導(dǎo)體電阻率的測(cè)量1.熟悉“導(dǎo)體電阻率的測(cè)量”的基本原理及注意事項(xiàng).2.掌握測(cè)電阻率的電路圖及誤差分析．1．實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)由R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)，因此，只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l、直徑d和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率ρ.2．實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)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(cè)微器，毫米刻度尺．3．實(shí)驗(yàn)過程(1)用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d.(2)連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路．(3)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量三次，求出其平均值l.(4)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最左(填“左”或“右”)端．(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(cè)得的R、l、d值，代入公式ρ＝eq\f(πd2R,4l)中，計(jì)算出金屬絲的電阻率．4．求R的平均值時(shí)可用兩種方法(1)用R＝eq\f(U,I)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．5．注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)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(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量被測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測(cè)金屬絲長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值．(3)測(cè)金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值．(4)在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過被測(cè)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(zhǎng)，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．(5)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．6．誤差分析(1)金屬絲直徑、長(zhǎng)度的測(cè)量、讀數(shù)等人為因素帶來誤差．(2)測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響，因?yàn)殡娏鞅硗饨?，所以R測(cè)<R真，由R＝ρeq\f(l,S)，知ρ測(cè)<ρ真．(3)通電電流過大，時(shí)間過長(zhǎng)，致使金屬絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來誤差．【典例1】（2022·山西大同·高三階段練習(xí)）某同學(xué)在進(jìn)行“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)：（1）如圖甲所示，該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑SKIPIF1<0___________SKIPIF1<0；（2）該同學(xué)用如圖乙所示電路圖測(cè)量金屬絲SKIPIF1<0（約為SKIPIF1<0）的電阻，供選擇的儀器如下：①電流表SKIPIF1<0（內(nèi)阻為r）；②電流表SKIPIF1<0；③滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0；④滑動(dòng)變阻器SKIPIF1<0；⑤蓄電池（SKIPIF1<0）；⑥開關(guān)S及導(dǎo)線若干?；瑒?dòng)變阻器應(yīng)選擇___________（選填“SKIPIF1<0”或“SKIPIF1<0”）。（3）在圖丙中按照?qǐng)D乙所示電路圖，用連線代替導(dǎo)線連接成實(shí)物圖；___________（4）閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄SKIPIF1<0的讀數(shù)SKIPIF1<0，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：以SKIPIF1<0為縱坐標(biāo)，SKIPIF1<0為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖像，如圖丁所示。根據(jù)SKIPIF1<0圖像的斜率k及電流表SKIPIF1<0內(nèi)阻r，寫出金屬絲電阻的表達(dá)式SKIPIF1<0___________；（5）測(cè)得金屬絲連入電路的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則金屬絲電阻率SKIPIF1<0___________（用k、D、L、r表示）。【典例2】（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）小明用電學(xué)方法測(cè)量電線的長(zhǎng)度，首先小明測(cè)得電線銅芯的直徑為1.00mm，估計(jì)其長(zhǎng)度不超過50m（已知銅的電阻率為1.75×10－8Ω·m），現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：①量程為3V、內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表；②量程為0.6A、內(nèi)阻約為0.1Ω的電流表；③阻值為0～20Ω的滑動(dòng)變阻器；④內(nèi)阻可忽略，輸出電壓為3V的電源；⑤阻值為R0＝4.30Ω的定值電阻，開關(guān)和導(dǎo)線若干。小明采用伏安法測(cè)量電線電阻，正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電流表的示數(shù)從0開始增加，當(dāng)示數(shù)為0.50A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為_______V，根據(jù)小明測(cè)量的信息，圖乙中P點(diǎn)應(yīng)該______（選填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”），Q點(diǎn)應(yīng)該______（選填“接a”“接b”“接c”或“不接”），小明測(cè)得的電線長(zhǎng)度為______m?！镜淅?】（2022·安徽·合肥市第八中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）飛飛同學(xué)在做測(cè)量金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所使用的器材有：電源E（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為r）電流表A（量程為0～0.6A，內(nèi)阻為1Ω）電阻箱R（0～99.99Ω）金屬絲開關(guān)K導(dǎo)線若干；（1）他先用螺旋測(cè)微器對(duì)金屬絲的直徑進(jìn)行了測(cè)量，如圖所示，該金屬絲的直徑為______mm。（2）他連接好電路，將金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度和電阻箱均調(diào)到一個(gè)較大的值，閉合開關(guān)K，記錄下電流表讀數(shù)和金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度。保持電阻箱阻值不變，多次改變并記錄金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度L，并同時(shí)記錄相對(duì)應(yīng)的電流表讀數(shù)I。利用實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)，描繪出SKIPIF1<0圖像。由圖可得該金屬絲的電阻率為______（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（3）若已知實(shí)驗(yàn)中電阻箱接入電路中的電阻為2.00Ω，則所用電源內(nèi)阻為______Ω。（4）若實(shí)驗(yàn)所用電源因?yàn)殚L(zhǎng)期使用，電動(dòng)勢(shì)略有下降，則因此得出的金屬絲電阻率比真實(shí)值______（選填“偏大”、“偏小”、“相同”）?！镜淅?】（2022·山東·高三專題練習(xí)）實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量一段金屬絲（電阻SKIPIF1<0約為SKIPIF1<0）的電阻率。本次實(shí)驗(yàn)提供的器材如下：電流表A：量程1mA，內(nèi)阻SKIPIF1<0；電池組E：電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)；電壓表V：量程0~3V，內(nèi)阻約為SKIPIF1<0；定值電阻R0：阻值為SKIPIF1<0；滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值SKIPIF1<0，額定電流為2A；滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值SKIPIF1<0，額定電流為2A；開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。（1）小組同學(xué)某次用10分度游標(biāo)卡尺測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度時(shí)，不小心使部分刻度被污跡遮住了，如圖甲所示，則該次測(cè)量的讀數(shù)為______cm。（2）小組同學(xué)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí)，使電壓表示數(shù)能夠從零開始連續(xù)變化并盡可能減少誤差，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用_____（選填“R1”、“R2”），根據(jù)提供的器材在答題紙方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在電路圖中標(biāo)出所選器材的符號(hào)________；（3）按照電路圖連接好電路后，該小組多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置，得到了多組U，I數(shù)據(jù)，并作出U—I圖像，如圖乙所示，根據(jù)圖像可知，金屬絲的電阻為______SKIPIF1<0。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【典例5】（2022·河北邯鄲·二模）某小組測(cè)定一金屬絲的電阻率，部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量該金屬絲直徑，示數(shù)如圖1所示，則該金屬絲的直徑SKIPIF1<0___________mm；（2）因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室找不到合適的電流表，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路，電源電動(dòng)勢(shì)E為4.5V，內(nèi)阻r約為1Ω，定值電阻SKIPIF1<0Ω；電壓表量程為3V，內(nèi)阻SKIPIF1<0約為3kΩ，一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于SKIPIF1<0，并配有可在電阻絲上移動(dòng)的金屬夾）、電阻箱。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．將器材按如圖2所示連接；B．開關(guān)閉合前為了電壓表的安全，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的___________（填“m”或“n”）端，并將電阻箱的阻值調(diào)到___________（填“最大”或“最小”）；C．然后調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電壓表的示數(shù)為SKIPIF1<0V，記下電阻箱的阻值；之后不斷改變SKIPIF1<0接入電路的長(zhǎng)度x，調(diào)整電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)始終為SKIPIF1<0V，記錄下電阻絲SKIPIF1<0接入電路的長(zhǎng)度x及對(duì)應(yīng)電阻箱的阻值R，得出多組數(shù)據(jù)，作出R-x圖線如圖3所示。a、b為已知量；D。根據(jù)圖像和測(cè)量的直徑求得金屬絲的電阻率SKIPIF1<0___________（用a、b、d、π等字母表示），電壓表內(nèi)阻使得電阻率ρ測(cè)量結(jié)果___________（填“不變”“偏大”或“偏小”）?！镜淅?】（2022·河南·三模）電腦充電器是我們生活中常見的充電設(shè)備，其數(shù)據(jù)線所用的導(dǎo)線是否合格至關(guān)重要。某物理興趣小組從數(shù)據(jù)線內(nèi)剝離出長(zhǎng)1.5m的金屬絲（估測(cè)電阻約0.4Ω），測(cè)量此金屬絲的電阻率。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A．電流表A1（量程為0~0.6A，內(nèi)阻為RA=1Ω）B．電流表A2（量程為0~1A，內(nèi)阻Rx2約為0.5Ω）C．電壓表V（量程為0~15V，內(nèi)阻為RV=10kΩ）D．定值電阻R1=1ΩE．定值電阻R2=10ΩF．滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為5Ω）G．電源E（電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻約為2Ω）H．開關(guān)S一只，刻度尺一把，塑料細(xì)管一段，導(dǎo)線若干（1）該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的部分測(cè)量電路如圖甲所示，請(qǐng)選擇合適的器材，電表1為______，電表2為______，定值電阻為______。（均填寫器材前的字母序號(hào)）（2）為提高實(shí)驗(yàn)精度，要求流過待測(cè)金屬絲的電流從零開始調(diào)節(jié)。請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖_______。（3）實(shí)驗(yàn)中，先將選取的金屬絲緊密纏繞在塑料細(xì)管上，數(shù)出其匝數(shù)N=50匝，用刻度尺測(cè)得總長(zhǎng)度l=6.90cm（如圖乙