备考2024届高考物理一轮复习强化训练第十章恒定电流实验十一测量金属丝的电阻率测量电阻的四种创新方法方法4电桥法测电阻
展开图甲 图乙
原理:当IG=0时,有UAB=0,则UR1=UR3,UR2=URx;电路可以等效为如图乙所示.
根据欧姆定律有UR1R1=UR2R2,而UR1R3=UR2Rx,由以上两式解得R1Rx=R2R3或R1R2=R3Rx,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出待测电阻Rx的阻值.
5.[2024陕西宝鸡名校联合摸底]某实验小组做“测量一质地均匀的金属丝的电阻率”实验,主要步骤如下:
(1)用螺旋测微器测得金属丝横截面直径的示数如图甲所示,则其直径D= 1.770 mm.
(2)用刻度尺量出金属丝接入电路的长度L.
(3)用图乙所示的电路测量金属丝的电阻Rx、电路中R1、R3为阻值未知的定值电阻,R2为电阻箱.
①先闭合开关S、S0,然后调整电阻箱R2的阻值,使电流表G的示数为 零 并记下电阻箱的示数R21;
②然后将电阻箱与金属丝调换位置,再次调整电阻箱R2的阻值,使电流表G的示数为 零 并记下电阻箱的示数R22,则金属丝的电阻Rx= R21R22 (用R21、R22表示).
(4)求得金属丝的电阻率ρ= πD2R21R224L (用L、D、R21、R22表示).
解析 (1)利用螺旋测微器测得金属丝横截面的直径为D=1.5mm+27.0×0.01mm=1.770mm.
(3)本实验用电桥法测电阻,在电阻箱与金属丝位置调换前后,都应使B、D两点间的电势差为零,即使电流表G的示数为零,进而根据并联电路规律可得R1R3=R21Rx=RxR22,解得Rx=R21R22.
(4)由电阻定律得Rx=ρLπ(D2)2,解得ρ=πD2R21R224L.
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