新高考物理一轮复习考点题型分类讲与练第51讲 实验11：测量金属丝的电阻率（2份，原卷版+解析版）

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必备知识01：实验原理
必备知识02：实验器材
必备知识03：实验过程
必备知识04：数据处理
必备知识05：注意事项
必备知识06：误差分析
二、分类精练
考点01：教材基本实验（1例+1变式）
考点02：拓展创新实验（1例+1变式）
三、巩固提升（精选6道题）
一、考点精讲
1.实验原理(如图所示)
由R＝ρlS得ρ＝RSl＝πd2R4l，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。
2.实验器材
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0~0.6 A)，电压表(0~3 V)，滑动变阻器(0~50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。
3.实验过程
(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。
(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路。
(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量多次，求出其平均值l。
(4)把滑动变阻器的滑片调到最左(选填“左”或“右”)端。
(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数，即I和U的值，填入表格内。
(6)将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝πd2R4l中，计算出金属丝的电阻率。
4.数据处理：求R的平均值时可用两种方法
(1)用R＝UI分别算出各次的数值，再取平均值。
(2)用U－I图线的斜率求出。
5.注意事项
(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。
(2)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量多次，求其平均值。
(3)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。
(4)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
(5)若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去。
6.误差分析
(1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差。
(2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测RxRA
故电流表应选择外接法，即电压表应连接M点；
[2]滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在使测量电路部分电压为零的左端。
（3）[1]由电阻定律得R0=ρLS=ρLπd22
解得ρ=πd2R04L
[2]电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，电阻的测量值小于真实值，则电阻率的测量值小于真实值。
（4）在图甲和图乙的电路中，滑动变阻器滑片P滑到最终位置后，图甲电路中的总电阻更小，电流更大，电源因内阻分到的电压更大，则电压表示数相比图乙电路更小，故C正确，AB错误。
故选C。
组次
1
2
3
4
5
R/Ω
0
5
10
15
20
l/mm
0
20.3
36.8
60.5
81.1
UV
3.40
4.30
5.10
IA
0.40
0.50
0.60