实验：测定金属丝的电阻率

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实验：测定金属丝的电阻率

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来源

https://m.renrendoc.com/paper/390738718.html

本实验旨在通过测定金属丝的电阻率，帮助学生掌握使用螺旋测微器和伏安法测量电阻的基本技能。实验内容包括测量金属丝的直径、长度和电阻，以及计算电阻率。通过本实验，学生可以加深对电阻定律的理解，并学会正确使用相关实验器材。

实验目的

练习使用螺旋测微器。
学会用伏安法测电阻。
测定金属的电阻率。

实验原理

根据电阻定律公式，只要测量出金属导线的长度(l)和它的直径(d)，计算出导线的横截面积(S)，并用伏安法测出金属导线的电阻(R)，即可计算出金属导线的电阻率。

实验器材

螺旋测微器；毫米刻度尺；电池组；电流表；电压表；滑动变阻器；电键；被测金属导线；导线若干。

实验步骤

用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值(d)，计算出导线的横截面积(S)。
按下图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值(l)。
把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键(S)改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数(I)和(U)的值，记入记录表格内，断开电键(S)。求出导线电阻(R)的平均值。
将测得(R)、(l)、(d)的值，代人电阻率计算公式(\rho=\frac{RS}{l}=\frac{\pi d^2 U}{4 l I})中，计算出金属导线的电阻率。
拆去实验线路。整理好实验器材。

注意事项

本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。
实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度。测量时应将导线拉直。
闭合电键(S)之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度的值不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
求(R)的平均值可用两种方法：第一种是用(R=\frac{U}{I})算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象((U-I)图线)的斜率来求出。若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。

选择题

在“测定金属的电阻率”的实验中，由(\rho=\frac{RS}{l})可知，对实验结果的准确性影响最大的是（）

A. 导线直径(d)的测量
B. 电压(U)的测量
C. 电流(I)的测量
D. 导线长度的测量

解析：从公式(\rho=\frac{\pi d^2 U}{4 l I})中涉及的4个物理量，对实验结果均有影响，但只有直径的指数是2，其余均为1，所以影响最大的是金属丝的直径的测量误差，故BCD错误，A正确；故选A。

答案：A

(双选)某实验小组在测量金属电阻率时，主要实验步骤如下，其中哪些做法是不正确的（）

A. 用螺旋测微器在金属线三个不同部位各测一次直径，取其平均值为(d)
B. 用米尺量出整个金属线的长度三次取其平均值为(l)
C. 选用电流表内接线路来测电阻，多次测量取平均值为(R)
D. 将测得的(d)、(l)、(R)代人公式(\rho=\frac{RS}{l})算出电阻率(\rho)

答案：BC

(双选)在做本实验时，下列操作中正确的是（）

A. 若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面的漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好
B. 用米尺反复测量3次导线的总长，求出平均值(l)，然后将导线接入测量电路中
C. 估计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路
D. 合上电键(S)，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流强度和电压的数值，计算出导线的电阻(R)

答案：AC

(双选)如图是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是（）

A. 按甲图所示电路测量时，测得的电阻值偏小
B. 按乙图所示电路测量时，测得的电阻值偏小
C. 若待测电阻的阻值比电流表内阻大得多，用乙图所示电路测量的误差较小
D. 选用的电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量的误差越小

解析：A. 甲图所示电路是电流表内接法，用它测量电阻时，测量值(R_{测}=R_x+R_A>R_x)，故A错误；B. 乙图所示电路是电流表外接法，用它测量电阻时，测量值是待测电阻(R_x)和电压表内阻的并联电阻值，故测得的电阻值偏小，B正确；C、D. 电流表内阻越小，(R_{测}=R_x+R_A>R_x)，相对误差就越小；电压表内阻越大，并联电阻阻值相对于测量值的误差越小。故C错误，D正确。

答案：BD