實驗八 測定金屬的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)

1、一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?掌握螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法掌握螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法2掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法流表和電壓表的讀數(shù)方法3會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率二、實驗原理二、實驗原理1螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)(1)螺旋測微器的構(gòu)造螺旋測微器的構(gòu)造圖實圖實81如圖實如圖實81所示是常用的螺旋測微器它的小砧所示是常用的螺旋測微器它的小砧A和固定刻度和固定刻度S固定在框架固定在框架F上旋鈕上旋鈕K、微調(diào)旋鈕、微調(diào)旋鈕K和和可動刻度可動

2、刻度H、測微螺桿、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套連在一起，通過精密螺紋套在在S上上(2)螺旋測微器的原理螺旋測微器的原理測微螺桿測微螺桿P與固定刻度與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕，即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，每旋轉(zhuǎn)一周，P前進或后退前進或后退0.5 mm，而，而可動刻度可動刻度H上的刻度為上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，等份，每轉(zhuǎn)動一小格，P前前進或后退進或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺測微器又叫千分

3、尺(3)讀數(shù)：測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀數(shù)：測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出測量值測量值(mm)固定刻度數(shù)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是注意半毫米刻度線是否露出否露出)可動刻度數(shù)可動刻度數(shù)(估讀一位估讀一位)0.01(mm)2伏安法測電阻伏安法測電阻(1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法內(nèi)接法外接法外接法電路圖電路圖誤差原因誤差原因電流表分壓電流表分壓U測測UxUA電壓表分流電壓表分流I測測IxIV試觸法：如圖實試觸法：如圖實82所示，所示，將電壓表分別接在將電壓表分別接在a、

4、c和和b、c兩點間時，若電流表示數(shù)變化兩點間時，若電流表示數(shù)變化較大，說明電壓表分流較大，較大，說明電壓表分流較大，應(yīng)選用內(nèi)接法，若電壓表示數(shù)變化較大，則選用外應(yīng)選用內(nèi)接法，若電壓表示數(shù)變化較大，則選用外接法接法圖實圖實82三、實驗器材三、實驗器材 被測金屬絲，螺旋測微器，毫米刻度尺，電池組，被測金屬絲，螺旋測微器，毫米刻度尺，電池組，電流表，電壓表，滑動變阻器，開關(guān)，導(dǎo)線若干電流表，電壓表，滑動變阻器，開關(guān)，導(dǎo)線若干四、實驗操作四、實驗操作1實驗步驟實驗步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值求出其

5、平均值d，計算出導(dǎo)線的，計算出導(dǎo)線的橫截面積橫截面積S.(2)按如圖實按如圖實83所示的原理電路所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路電路圖實圖實83(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值次，求出其平均值L.(4)把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關(guān)最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電改變滑動變阻器滑動片

6、的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)流表、電壓表的示數(shù)I和和U的值，記入表格內(nèi)，斷開的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)開關(guān)S.(5)拆去實驗線路，整理好實驗器材拆去實驗線路，整理好實驗器材2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理測量數(shù)據(jù)填入下表中：測量數(shù)據(jù)填入下表中：五、注意事項五、注意事項1測量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進行，測量金屬絲的長測量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進行，測量金屬絲的長度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進行度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進行2本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表外接法外接法3開關(guān)開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的阻值要調(diào)至最大閉合前

7、，滑動變阻器的阻值要調(diào)至最大4電流不宜太大電流不宜太大(電流表用電流表用00.6 A量程量程)，通電時間不，通電時間不宜太長宜太長5實驗連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、實驗連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，開關(guān)、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端六、誤差分析六、誤差分析1金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一是產(chǎn)生誤差的主要來源之一2采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電

8、流采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小小3金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差偶然誤差4由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差大，造成測量誤差例例1在在“測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率”的的實驗中，用螺旋測微器測量金屬實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖實絲直徑時的刻度位置如圖實84所示，用米尺測出金屬絲的長度所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金

9、屬絲的電阻大約為，金屬絲的電阻大約為5 ，先，先用伏安法測出金屬絲的電阻用伏安法測出金屬絲的電阻R，然，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率的電阻率圖實圖實84(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為從圖中讀出金屬絲的直徑為_mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列器材：器材：A電壓表電壓表03 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻10 kB電壓表電壓表015 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻50 kC電流表電流表00.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.05 D電流表電流表03 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.01 E滑動變阻器，滑動變阻器，010 F滑動變阻器，滑動變阻器，

10、0100 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流，電流表應(yīng)選表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選，滑動變阻器應(yīng)選_(填序號填序號)實驗中某同學(xué)的實物接線如圖實實驗中某同學(xué)的實物接線如圖實85所示，請指出該所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤錯誤錯誤1：_；錯誤錯誤2：_.圖實圖實85解析解析(1)從螺旋測微器的主尺上可以看出，半毫米刻度從螺旋測微器的主尺上可以看出，半毫米刻度線已經(jīng)露出來，因此主尺上應(yīng)讀線已經(jīng)露出來，因此主尺上應(yīng)讀0.5 mm，螺旋上正對第，螺旋上正對第18個刻度線，可以估讀個刻度線，可以估讀0.180 mm，所以該金

11、屬絲直徑應(yīng)，所以該金屬絲直徑應(yīng)為為0.5 mm0.180 mm0.680 mm.(2)因為兩節(jié)干電池的電動勢是因為兩節(jié)干電池的電動勢是3 V，用，用3 V量程的電壓表量程的電壓表A；因為金屬絲的電阻大約為因為金屬絲的電阻大約為5 ，如果把，如果把3 V的電動勢全加的電動勢全加在金屬絲上，電流才是在金屬絲上，電流才是0.6 A，因此用量程是，因此用量程是0.6 A的電流的電流表表C；此題中金屬絲的電阻大約為；此題中金屬絲的電阻大約為5 ，為了減小實驗誤，為了減小實驗誤差，應(yīng)選差，應(yīng)選10 的滑動變阻器的滑動變阻器E.答案答案(1)0.680(2)ACE錯誤錯誤1：導(dǎo)線連接：導(dǎo)線連接在滑動變阻器的

12、滑片上錯誤在滑動變阻器的滑片上錯誤2：采用了電流表內(nèi)接法：采用了電流表內(nèi)接法例例2做測一金屬電阻絲的電阻做測一金屬電阻絲的電阻Rx的實驗的實驗(1)某實驗小組要用某實驗小組要用“伏安法伏安法”測量電阻絲的電阻測量電阻絲的電阻Rx，已知，已知電壓表內(nèi)阻約電壓表內(nèi)阻約3 k，電流表內(nèi)阻約，電流表內(nèi)阻約1 ，若采用圖實，若采用圖實86甲電路測量，則甲電路測量，則Rx的測量值比真實值的測量值比真實值_(填填“偏偏大大”或或“偏小偏小”)若若Rx約為約為10 應(yīng)采用圖應(yīng)采用圖_(選選“甲甲”或或“乙乙”)的電路，誤差會比較小的電路，誤差會比較小圖實圖實86(2)若該實驗小組實驗時，某次測量時電壓表和電流

13、表的若該實驗小組實驗時，某次測量時電壓表和電流表的示數(shù)如圖實示數(shù)如圖實87所示，則電流表示數(shù)為所示，則電流表示數(shù)為_ A，電壓表讀數(shù)為電壓表讀數(shù)為_ V.圖實圖實87(3)該實驗小組經(jīng)過討論，發(fā)現(xiàn)無論該實驗小組經(jīng)過討論，發(fā)現(xiàn)無論是用圖甲或圖乙測量，都不可避免是用圖甲或圖乙測量，都不可避免產(chǎn)生由電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)測量誤產(chǎn)生由電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)測量誤差，于是該實驗小組又設(shè)計了如圖差，于是該實驗小組又設(shè)計了如圖實實88所示的實驗方案，利用該所示的實驗方案，利用該方案測量的主要實驗步驟如下：方案測量的主要實驗步驟如下：圖實圖實87第一步：將電鍵第一步：將電鍵S2接接2，閉合電鍵，閉合電鍵S1，調(diào)節(jié)滑動

14、變阻器，調(diào)節(jié)滑動變阻器RP和和RW，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過量程，記錄此時電，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過量程，記錄此時電壓表和電流表的示數(shù)為壓表和電流表的示數(shù)為U1、I1.請你根據(jù)實驗原理為該實驗小組寫出接下的第二步操作，請你根據(jù)實驗原理為該實驗小組寫出接下的第二步操作，并說明需要記錄的數(shù)據(jù)：并說明需要記錄的數(shù)據(jù)：_；由以上記錄的數(shù)據(jù)計算出被測電阻由以上記錄的數(shù)據(jù)計算出被測電阻Rx的表達式為的表達式為Rx_；簡要分析此實驗方案為何能避免電表內(nèi)阻引起的實驗簡要分析此實驗方案為何能避免電表內(nèi)阻引起的實驗誤差：誤差：_.1在在“探究決定導(dǎo)線電阻的因素探究決定導(dǎo)線電阻的因素”的實驗中，以下操

15、作中的實驗中，以下操作中錯誤的是錯誤的是 ()A用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中平均值，然后再將金屬絲接入電路中B用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值直徑，算出其平均值C用伏安法測電阻時采用電流表用伏安法測電阻時采用電流表外外接法，多次測量接法，多次測量后算出平均值后算出平均值D實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變解析：解析：實驗中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度，實驗中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲

16、的電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很小，應(yīng)采用電流表外接法故很小，應(yīng)采用電流表外接法故A操作錯誤操作錯誤答案：答案：A2分別用圖實分別用圖實89所示的所示的(a)、(b)兩種電路測量同一未兩種電路測量同一未知電阻的阻值圖知電阻的阻值圖(a)中兩表的示數(shù)分別為中兩表的示數(shù)分別為3 V、4 mA，圖圖(b)中兩表的示數(shù)分別為中兩表的示數(shù)分別為4 V、3.9 mA，則待測電阻，則待測電阻Rx的真實值為的真實值為 ()A略小于略小于1 kB略小于略小于750 C略大于略大

17、于1 k D略大于略大于750 圖實圖實89答案：答案：D3某小組的兩位同學(xué)采用某小組的兩位同學(xué)采用“伏安伏安法法”測金屬絲的電阻的實驗中，測金屬絲的電阻的實驗中，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)進行正確描根據(jù)同一組數(shù)據(jù)進行正確描點后，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)點后，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)自己的理解各作出一條圖線，自己的理解各作出一條圖線，如圖實如圖實810甲、乙所示，甲、乙所示，根據(jù)你對實驗的理解，你認根據(jù)你對實驗的理解，你認為為_同學(xué)的圖線正確，根據(jù)你選擇的圖線算出同學(xué)的圖線正確，根據(jù)你選擇的圖線算出該金屬絲的電阻為該金屬絲的電阻為_.(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字)圖實圖實810答案：答案：甲甲3.8(3.73.

18、9均可均可)4(2010福建高考福建高考)如圖實如圖實811所示是一些準(zhǔn)備用來測所示是一些準(zhǔn)備用來測量待測電阻量待測電阻Rx阻值的實驗器材，器材及其規(guī)格列表如下：阻值的實驗器材，器材及其規(guī)格列表如下：器材器材規(guī)格規(guī)格待測電阻待測電阻Rx電源電源E電壓表電壓表V1電壓表電壓表V2電流表電流表A滑動變阻器滑動變阻器R開關(guān)開關(guān)S、導(dǎo)線若干、導(dǎo)線若干阻值在阻值在9001000 之間之間具有一定內(nèi)阻，電動勢約具有一定內(nèi)阻，電動勢約9.0 V量程量程2.0 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r11000 量程量程5.0 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r22500 量程，內(nèi)阻量程，內(nèi)阻r0.10 最大阻值約最大阻值約100 ，額定電流，額定電

19、流0.5 A圖實圖實811為了能正常進行測量并盡可能減小測量誤差，實驗要為了能正常進行測量并盡可能減小測量誤差，實驗要求測量時電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑求測量時電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化請用實線代動變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化請用實線代替導(dǎo)線，在所給的實驗器材中選擇若干合適的器材，替導(dǎo)線，在所給的實驗器材中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測量連成滿足要求的測量Rx阻值的電路阻值的電路解析：解析：因為電源電動勢為因為電源電動勢為9 V，而待測電阻約為，而待測電阻約為1000 ，所以不可能使量程為，所以不可能使量程為3.0 A的電流表

20、讀數(shù)超過量的電流表讀數(shù)超過量程的一半，故電流表舍棄不用；滑動變阻器總阻值程的一半，故電流表舍棄不用；滑動變阻器總阻值小于待測電阻阻值，只能采用分壓式電路接法由小于待測電阻阻值，只能采用分壓式電路接法由于電壓表內(nèi)阻已知，故可將電壓表當(dāng)做于電壓表內(nèi)阻已知，故可將電壓表當(dāng)做“電流表電流表”來來使用使用答案：答案：連線如圖連線如圖5某學(xué)習(xí)小組為測量一銅芯電線的電阻率，他們截取了某學(xué)習(xí)小組為測量一銅芯電線的電阻率，他們截取了一段電線，用米尺測出其長度為一段電線，用米尺測出其長度為L，用螺旋測微器測得，用螺旋測微器測得其直徑為其直徑為D，用多用電表測得其電阻值約為，用多用電表測得其電阻值約為2 ，為提，為

21、提高測量的精度，該小組的人員從下列器材中挑選了一高測量的精度，該小組的人員從下列器材中挑選了一些元件，設(shè)計了一個電路，重新測量這段導(dǎo)線些元件，設(shè)計了一個電路，重新測量這段導(dǎo)線(用用Rx表表示示)的電阻的電阻A電源電源E(電動勢為電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計)B電壓表電壓表V1(量程為量程為03.0 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為2 k)C電壓表電壓表V2(量程為量程為015.0 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為6 k)D電流表電流表A1(量程為量程為00.6 A，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為1 )E電流表電流表A2(量程為量程為03.0 A，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為0.1 )F滑動變阻器滑動變阻器R1(最大阻值最大阻

22、值10 ，額定電流，額定電流2.0 A)G滑動變阻器滑動變阻器R2(最大阻值最大阻值1 k，額定電流，額定電流1.0 A)H定值電阻定值電阻R0(阻值為阻值為3 )I開關(guān)開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干一個，導(dǎo)線若干(1)如圖實如圖實812是該實驗小組用螺旋是該實驗小組用螺旋測微器對銅芯電線直徑的某次測量，測微器對銅芯電線直徑的某次測量，其讀數(shù)是其讀數(shù)是_ mm.(2)為提高實驗的精確度，請你為該實為提高實驗的精確度，請你為該實驗小組設(shè)計電路圖，并畫在下面的方驗小組設(shè)計電路圖，并畫在下面的方框中框中圖實圖實812(3)實驗時電壓表選實驗時電壓表選_，電流表選，電流表選_，滑動，滑動變阻器選變阻器選_(只填代號只填代號)(4)某次測量時，電壓表示數(shù)為某次測量時，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為，電流表示數(shù)為I，則該，則該銅芯電線材料的電阻率的表達式為：銅芯電線材料的電阻率的表達式為：_.解析：解析：(1)螺旋測微器讀數(shù)時要注意固定螺旋測微器讀數(shù)時要注意固定刻度上刻度上0.5刻度是否已露出，對可動尺讀刻度是否已露出，對可動尺讀數(shù)時要注意估讀到小數(shù)點后第三位，單數(shù)時要注意估讀到小