專(zhuān)題--測(cè)定金屬的電阻率

1、測(cè)定金屬的電阻率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握螺旋測(cè)微器的原理及讀數(shù)方法.2 .掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法.3 會(huì)用伏安法測(cè)電阻的方法測(cè)定金屬的電阻率.二、實(shí)驗(yàn)原理把電阻絲連入如圖所示的電路，用電壓表測(cè)其兩端電壓，用電流表測(cè)電流，根據(jù)RX=U/I計(jì)算金屬絲的電阻 RX，然后用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度 L,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的 直徑d,計(jì)算出金屬絲的橫截面積 S,根據(jù)電阻定律計(jì)算出電阻率會(huì)推導(dǎo)相應(yīng)的表達(dá)式三、實(shí)驗(yàn)器材毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、直流電壓表和直流電流表、滑動(dòng)變阻器、電池、開(kāi)關(guān)及連接導(dǎo) 線(xiàn)、金屬電阻絲.四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)直徑：用螺旋測(cè)微器在導(dǎo)線(xiàn)的三個(gè)不冋

2、位置上各測(cè)一次，取直徑0d的平均值.2 .測(cè)長(zhǎng)度：將金屬絲兩端固定在接線(xiàn)柱上懸空拉直，用毫米刻度尺測(cè)§*114*量接入電路的金屬絲長(zhǎng)度 L （即有效長(zhǎng)度），反復(fù)測(cè)量三次，求出L 的pX平均值.Cr3 .連電路：按照如圖所示的電路圖用導(dǎo)線(xiàn)把器材連好，并把滑動(dòng)變阻口-口 石右（7 口 右片、中 7 曰 r .1器的阻值調(diào)至最大.4 測(cè)電阻：電路經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記錄在表格內(nèi)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,求出電阻R的平均值.5. 算電阻率：將測(cè)得的 R、L、d的值代入電阻率計(jì)算公式p =中，計(jì)算出金屬絲的電阻率.或利用 U-I

3、圖線(xiàn)的斜率求出電阻 R,代入公式p =RS/L，計(jì)算電阻率.6 .整理：拆去實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，整理好實(shí)驗(yàn)器材.五、注意事項(xiàng)1金屬絲的長(zhǎng)度，應(yīng)該是在連入電路之后再測(cè)量，測(cè)量的是接入電路部分的長(zhǎng)度，并且要在拉直之后再測(cè)量.2 .用螺旋測(cè)微器測(cè)直徑時(shí)應(yīng)選三個(gè)不同的部位測(cè)三次，再取平均值.3 .接通電源的時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，通過(guò)電阻絲的電流強(qiáng)度不能過(guò)大，否則金屬絲將因發(fā)熱而 溫度升高，這樣會(huì)導(dǎo)致電阻率變大，從而造成誤差.4 .要恰當(dāng)選擇電流表、電壓表的量程，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，應(yīng)注意同時(shí)觀察兩表 的讀數(shù)，盡量使兩表的指針偏轉(zhuǎn)較大，以減小讀數(shù)誤差.5 .伏安法測(cè)電阻是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的中心內(nèi)容，測(cè)量時(shí)根據(jù)不同情況，根據(jù)所

4、給器材對(duì)電流表 的內(nèi)接還是外接做出正確選擇.六、誤差分析1. 金屬絲直徑、長(zhǎng)度的測(cè)量帶來(lái)誤差.2 .測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響，因?yàn)殡娏鞅硗饨?，所以R測(cè)vR真，由p =RS/L可知 p 測(cè)Vp真.3 .通電電流過(guò)大，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來(lái)誤差.七、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新在此實(shí)驗(yàn)中，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，從而使金屬絲電阻測(cè)量值偏小，可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)電路，消除由于電表內(nèi)阻的影響而帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差.1 等效替換法連接電路如圖所示，R'為電阻箱，R為待測(cè)電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱 R ,使單刀雙擲開(kāi)關(guān)R=R',即可測(cè)出盡.(此方法S分別接a和b時(shí)，若電流表中的電流示數(shù)

5、相同，就表明 可以在沒(méi)有電壓表的情況下順利進(jìn)行)2附加電阻法連接電路如圖所示，F(xiàn)0為一阻值較大的固定電阻，F(xiàn)X為待測(cè)電阻.(1) 斷開(kāi)S2，閉合Si調(diào)節(jié)變阻器R,使電流表、電壓表都有一個(gè)適當(dāng)讀數(shù)，記下兩表讀數(shù)11、U1.(2) 保持變阻器阻值 R不變，再閉合記下兩表的讀數(shù) 丨2、U2. Ui U2(3) 待測(cè)電阻 Rx -Il I 2八、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡母淖儾糠挚碱}已由“測(cè)量金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)發(fā)生了拓展變化，要求考生能測(cè)出諸如導(dǎo)線(xiàn) 長(zhǎng)度或者導(dǎo)體橫截面積等物理量。長(zhǎng)度為L(zhǎng),欲測(cè)量該樣品的內(nèi)徑，但內(nèi)徑太小，無(wú)法直接測(cè)量現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：A. 螺旋測(cè)微器B. 電流表 A1 （量程50mA內(nèi)阻r1=100

6、 Q）C. 電流表 A2 （量程100mA內(nèi)阻r2約為40 Q）D. 滑動(dòng)變阻器 R1 （0 - 10Q，額定電流2A）E. 直流電源 E （12V,內(nèi)阻很?。〧. 上述導(dǎo)電材料 R2 （長(zhǎng)L約為5cm,電阻約為100 Q）G開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線(xiàn)若干請(qǐng)用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)盡可能精確地測(cè)量該樣品內(nèi)徑d的實(shí)驗(yàn)方案 用螺旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的外徑如圖2所示，其示數(shù) D=mm 在所給的方框中畫(huà)出設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明所選器材. 用已知的物理量和所測(cè)得的物理量的符號(hào)表示樣品的內(nèi)徑d=.2. 某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻. 分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的

7、示數(shù)如圖（a）和如圖 （b）所示，長(zhǎng)度為cm,直徑為mm佃）（b）（c）按如圖（C）連接電路后，實(shí)驗(yàn)操作如下：（a）將滑動(dòng)變阻器 R1的阻值置于最處（填“大”或“小”）；將S2撥向接點(diǎn)1,閉合S1，調(diào)節(jié)R1,使電流表示數(shù)為I ；（b）將電阻箱R2的阻值調(diào)至最（填“大”或“小”），S2撥向接點(diǎn)2鳥(niǎo)保持R1不變，調(diào)節(jié)R2,使電流表示數(shù)仍為I，此時(shí)R2阻值為1280 Q;由此可知，圓柱體的電阻為Q3.實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)了一根標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度為100m的銅導(dǎo)線(xiàn)，某同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)其實(shí)際長(zhǎng)度，該同學(xué)首先測(cè)得導(dǎo)線(xiàn)橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為 1.7 X 10 - 8Q ? m再利用圖甲所示電路測(cè)出銅導(dǎo)線(xiàn)的電阻

8、Rx,從而確定導(dǎo)線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度.可供使用的器材有：電流表：量程 0.6A，內(nèi)阻約0.2 Q;電壓表：量程 3V,內(nèi)阻約9kQ;滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值5Q;滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值20Q;定值電阻：R0=3Q;電源：電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻可不計(jì)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.（1）實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 （填“ R1”或“ R2”），閉合開(kāi)關(guān) S前應(yīng)將滑片移至端（填“ a”或“ b”）（2）在實(shí)物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線(xiàn)，請(qǐng)根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接.（3） 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為 0.50A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為 V（4） 導(dǎo)線(xiàn)實(shí)際長(zhǎng)度為 m （保留2位有效數(shù)字）.4在做測(cè)定金屬的電阻率

9、的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)金屬絲的電阻進(jìn)行測(cè)量，已知金屬絲的電 阻值Rx約為20Q. 位同學(xué)用伏安法對(duì)這個(gè)電阻的阻值進(jìn)行了比較精確的測(cè)量，這位同學(xué)想使被測(cè)電阻 Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大.他可選用的器材有： 電源E:電動(dòng)勢(shì)為 8V,內(nèi)阻為1.0 Q;電流表A :量程0.6A，內(nèi)阻約為0.50 Q; 電壓表V:量程10V,內(nèi)阻約為10k Q;滑動(dòng)變阻器R:最大電阻值為5.0 Q;開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干. 根據(jù)上述條件，測(cè)量時(shí)電流表應(yīng)采用(選填“外接法”或 在方框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖. 若在上述實(shí)驗(yàn)中，電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為 U,且電流表內(nèi)阻 RA電壓表內(nèi)阻RV均為已知量，用測(cè)量物理量和電表內(nèi)阻計(jì)算

10、金屬絲電阻的表達(dá)式Rx=5某同學(xué)在學(xué)完“測(cè)量金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)后，找到一個(gè)柱狀導(dǎo)體材料，想利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量 其電阻率，利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量該導(dǎo)體的長(zhǎng)度和粗細(xì)(1) 用螺旋測(cè)微器測(cè)截面直徑如圖甲，則該材料的直徑為 mm 利用20分度的游 標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度如圖乙，但該游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺前面部分刻度值被污漬覆蓋看不清，該材料長(zhǎng)度為cm(2) 在本實(shí)驗(yàn)中，為了減小電流表和電壓表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差，采用了圖丙所示的電路：測(cè)電阻過(guò)程中，首先，閉合電鍵 S1,將電鍵S2接2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 RP和R使電壓表 讀數(shù)盡量接近滿(mǎn)量程，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、11 ;然后，將電鍵 S2接1 ,讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù) U2、12 .則待測(cè)材料的電阻可以表示為(3) 若本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng),直徑為D,電阻為RX則該金屬電阻率的表達(dá)式為.6. 為了測(cè)量一微安表頭 A的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路.圖中，A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表，R0和RN