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第七章
实验十探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
[实验基础]
[实验目的]
1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。
2．掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。
3．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。
[实验原理]
1．用伏安法测出金属导线的电阻，实验电路如图(甲或乙)。
2．由电阻定律R＝ρ，得ρ＝R。
[实验器材]
被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
[实验步骤]
1．直径测定：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＝。
2．电路连接：按实验原理电路图甲或乙连接好电路。
3．长度测量：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。
4．U、I测量：把滑动变阻器的滑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，闭合开关S，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I和U的值，记入表格内，断开开关S。
5．拆去实验线路，整理好实验器材。
[数据处理]
1．在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx＝ 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。
2．计算电阻率
将记录的数据Rx、L、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝。
[误差分析]
1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。
2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。
3．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。
4．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。
[注意事项]
1．被测金属导线的电阻值较小，实验电路一般采用电流表外接法。
2．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，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。
3．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。
4．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I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。
[演练考法]
(2017·4月浙江学考)小明用电学方法测量电线的长度。首先，小明测得电线铜芯的直径为1.00 mm，估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75×10－8 Ω·m)。
现有如下实验器材：①量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表；②量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表；③阻值为0～20 Ω的滑动变阻器；④内阻可忽略、输出电压为3 V的电源；⑤阻值为R0＝4.30 Ω的定值电阻，开关和导线若干。
小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，电流表的示数从0开始增加，当示数为0.50 A时，电压表示数如图1所示，读数为________ V。根据小明测量的信息，图2中P点应该________(选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”)，Q点应该________(选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”)。小明测得的电线长度为________ m。
解析：由题图1可知，所用量程为3 V，所以需要估读，即读数为2.50 V；由于保护电阻，因此实验电路图如下：
P点应接b，Q点应接a。根据Rx＋R0＝，Rx＝ρ，S＝，联立可得L＝31.4 m。
答案：2.50 接b 接a 31.4
