資源簡介

(共21張PPT)
3.4　實驗2　用伏安法測定金屬絲的電阻率
1.掌握電壓表、電流表的讀數方法。
2.理解測量導體電阻率的實驗原理，能進行正確的實驗操作和數據處理。
學習目標
1.實驗思路：由R＝ρ可得ρ＝，因此只要測出金屬電阻絲的長度l和直徑d，再利用伏安法測出電阻絲的電阻R，即可計算出該電阻絲的電阻率ρ=。
知識點 實驗2 測量金屬絲的電阻率
2.物理量的測量
(1)電阻的測量：按實驗電路圖連接實物電路。
改變滑動變阻器滑片的位置，讀取多組電壓、電流值，通過U-I圖像求得電阻R。
(2)電阻絲有效長度的測量：用刻度尺測量電阻絲接入電路的有效長度l，反復測量多次，得到有效長度的平均值。在測量電阻絲的長度時，測的不是電阻絲總長度，而是接入電路的有效長度。
(3)電阻絲直徑的測量
累積法：取一段新的電阻絲，在圓柱形物體上緊密纏繞，用分度值為1 mm的刻度尺測出總寬度D，再除以圈數n，便可以提高電阻絲直徑的測量精度。
用游標卡尺或螺旋測微器測量電阻絲的直徑；在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。需要注意的是，用游標卡尺測量時，電阻絲應該置于外測量爪的平面處；用螺旋測微器測量，當接近電阻絲時，須轉動微調旋鈕。
3.數據分析：將測得的R、l、d值代入ρ= 中計算出導體的電阻率。
測定金屬絲的電阻率
1．(1)某同學為了測量某金屬棒的電阻率，進行了如下操作：分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量金屬棒的長度L和直徑d，某次測量的示數如圖甲和乙所示，長度L＝________ mm，直徑d＝__________mm。
(2)用伏安法測得該電阻的電壓和電流，并作出其U－I圖像如圖丙所示，若圖線的斜率為k，則該金屬棒的電阻率ρ＝________(用題目中所給各個量的對應字母表示)。
隨堂檢測
解析：(1)游標卡尺主尺示數與游標尺示數之和是游標卡尺的示數，故長度L為23mm＋5×0.1mm＝23.5mm；螺旋測微器固定刻度示數與可動刻度示數之和是螺旋測微器示數，故直徑d為5.5mm＋19.5×0.01 mm＝5.695mm。
(2)U－I圖線的斜率的物理意義為被測電阻的阻值，即k＝R，結合電阻定律可得金屬棒的電阻率表達式為：ρ＝ 。
答案： (1) 23.5 5.695(5.694～5.697均正確) (2)
2．現在要測量一段電阻絲的電阻率ρ，其阻值Rx約為0.5 Ω，允許通過的最大電流為0.5 A。現有如下器材可供選擇：
電流表A(量程0．6 A，內阻約為0.6 Ω)
電壓表V(量程3 V，內阻約為3 kΩ)
待測電阻絲Rx(阻值約為0.5 Ω)
標準電阻R0(阻值5 Ω)
滑動變阻器R1(5 Ω，2 A)
滑動變阻器R2(200 Ω，1.5 A)
直流電源E(輸出電壓為6 V)
開關S、導線若干
(1)如圖為四位同學分別設計的測量電路的一部分，你認為合理的是________。
(2)實驗中滑動變阻器應該選擇________(選填“R1”或“R2”)，并采用________接法。
(3)根據你在(1)(2)中的選擇，在圖甲上完成實驗電路的連接。
(4)實驗中，如果兩電表的讀數分別為U和I，測得拉直后電阻絲的長度為L、直徑為D，則待測電阻絲的電阻率ρ的計算式為ρ＝________。
(5)用螺旋測微器測量待測電阻絲的直徑時讀數如圖乙所示，則該電阻絲的直徑D＝________ mm。
解析：(1)電阻Rx兩端的最大電壓U＝IRx＝0.25 V，遠小于電壓表的量程，需要在待測電阻Rx兩端串聯分壓電阻，即串聯標準電阻R0，此時R0＋Rx< ，電流表采用外接法，選項C正確。
(2)滑動變阻器若選用R2并采用限流式接法，調控范圍小，操作不便，因而選擇R1，并采用分壓式接法。
(3)根據測量電路圖和滑動變阻器的分壓式接法，實物連線如圖所示。
(4)待測電阻Rx＝ －R0，由電阻定律有Rx＝ ρ ＝ ρ ，聯立解得ρ＝ (－R0) 。
(5)螺旋測微器的讀數為1 mm＋0.01×20.5 mm＝1.205 mm。
答案：(1)C　(2)R1　分壓式　(3)見解析圖
(4) (－R0) 　(5)1.205(1.203～1.207均可)
序號 水柱長度/cm 電壓表示數/V 電流表示數/μA
1 10 2 100
2 20 4 100
3 30 6 100
4 40 8 100
5 50 10 100
3．某課題組通過實驗測量河水的電阻率。現備有一根均勻的長玻璃管(兩端各有一個可移動圓形電極，可裝入樣品水，接觸電阻不計)、直尺、待測的水樣品。他們用伏安法多次測量的數據如表(為使實驗處理方便，實驗時每次都把電流表示數調到相同)；實驗中還用10分度的游標卡尺測量了玻璃管的內徑，結果如圖甲所示。
(1)玻璃管內徑d的測量值為________ cm。
(2)用水柱長度L與計算出的水柱電阻R在圖乙中描點，畫出R－L圖像(要求標出坐標軸的物理量、單位和對應的數值)。
(3)計算出所測水的電阻率為________ Ω·m。
解析：(1)由游標卡尺直接讀數得玻璃管內徑為2.26 cm。
(2)由表中數據可以計算出不同長度水柱的電阻，
R1＝ Ω＝20 kΩ、R2＝40 kΩ、R3＝60 kΩ、R4＝80 kΩ、
R5＝100 kΩ，在坐標系中描點得到R－L圖線如圖所示。
(3)L＝30 cm時，R3＝60 kΩ，d＝2.26 cm，由R3＝ρ ，得ρ＝
＝ ，代入數據解得ρ≈80.2 Ω·m。
答案：(1) 2.26　 (2)見解析圖 (3) 80.2

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