實驗七 測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)

1、實驗七測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)一、螺旋測微器的使用1構造：如圖1所示，B為固定刻度，E為可動刻度圖12原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉一周，F前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉動一小格，F前進或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺3讀數：測量值(mm)固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(估讀一位)×0.01(mm)圖2如圖2所示，固定刻度示數為2.0 mm，半毫米刻度線未露出，而從可動刻度上讀的示數

2、為15.0，最后的讀數為：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.二、游標卡尺1構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標尺卡上還有一個深度尺(如圖3所示)圖32用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑3原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其規(guī)格見下表：刻度格數(分度)刻度總長度每小格與1 mm的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm

3、0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4.讀數：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數，則記錄結果表示為(xK×精確度)mm.三、常用電表的讀數對于電壓表和電流表的讀數問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流，然后根據表盤總的刻度數確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數即可(1)03 V的電壓表和03 A的電流表的讀數方法相同，此量程下的精確度分別是0.1 V和0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數點后面兩位(2)對于015 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數時只要求讀到

4、小數點后面一位，即讀到0.1 V.(3)對于00.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.基本實驗要求1實驗原理根據電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d，計算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計算出金屬絲的電阻率2實驗器材被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(50 )，開關，導線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺3實驗步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.(2)接好用伏安法測電阻的實驗電路(3)用毫

5、米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l.(4)把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置(5)閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內(6)將測得的Rx、l、d值，代入公式R和S中，計算出金屬絲的電阻率4電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較電流表內接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測RxRA>Rx測量值大于真實值R測<Rx測量值小于真實值適用條件RARxRVRx規(guī)律方法總結1伏安法測電阻的電路選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估

6、計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法(2)臨界值計算法Rx<時，用電流表外接法；Rx>時，用電流表內接法(3)實驗試探法：按圖4接好電路，讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可采用電流表內接法圖42注意事項(1)先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑應在金屬絲連入電路之前測量(2)電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法(3)電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜

7、過長，以免金屬絲溫度過高，導致電阻率在實驗過程中變大3誤差分析(1)若為內接法，電流表分壓(2)若為外接法，電壓表分流(3)長度和直徑的測量考點一測量儀器、儀表的讀數例1(1)如圖5甲所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數依次為_mm、_mm、_mm.(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖乙所示，則金屬絲的直徑是_mm.圖5(3)如圖6甲所示的電表使用0.6 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表_A，圖中表針示數為_A；當使用3 A量程時，對應刻度盤中每一小格代表_A，圖中表針示數為_A.如圖乙所示的電表使

8、用較小量程時，每小格表示_V，圖中表針的示數為_V若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示_V，圖中表針示數為_V.圖6圖7(4)旋鈕式電阻箱如圖7所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_.今欲將接入電路的電阻改為2 087 ，最簡單的操作方法是_.若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為_變式題組1測量儀器的讀數某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度該螺旋測微器校零時的示數如圖8(a)所示，測量金屬板厚度時的示數如圖(b)所示圖(a)所示讀數為_mm，圖(b)所示讀數為_ mm，所測金屬板的厚度為_mm.圖82測量儀器、電表的讀數 (1)電流表量程一般有兩種00.6

9、A,03 A；電壓表量程一般有兩種03 V,015 V，如圖9所示；圖9接03 V量程時讀數為_V.接015 V量程時讀數為_V.接03 A量程時讀數為_A.接00.6 A量程時讀數為_A.(2)完成下列讀數（如圖10所示）。圖10a_mmb_mmc_mmd_mme_mm.游標卡尺的讀數應注意以下幾點：(1)看清精確度例如(圖11)圖11易錯成(114.0×0.1) mm11.40 mm正確讀數為11.4 mm，游標卡尺不需估讀，后面不能隨意加零例如(圖12)圖12易錯成(1012×0.05) mm10.6 mm，正確讀數為10.60 mm.(2)主尺上的單位為厘米主尺上標

10、識的1、2、3等數字通常是指厘米，讀數時應將毫米和厘米分清，游標卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如(圖13)圖13易錯成(54×0.05) mm5.20 mm正確讀數為(504×0.05) mm50.20 mm(3)區(qū)分零刻度與游標尺最前端例如(圖14)圖14易錯成(1310×0.05) mm13.50 mm正確讀數為(1410×0.05) mm14.50 mm考點二實驗操作及數據處理例2為測量某一玩具電動機中導線圈導線的電阻率，某實驗小組的部分實驗方案如下：圖15圖16(1)用螺旋測微器測得與導線圈導線同種規(guī)格的導線的直徑d如圖15所示，則d_mm；

11、用多用電表測得電動機中線圈電阻約為25 .(2)用多用電表測量電動機中導線圈的電阻Rx：選擇“×1”倍率歐姆擋，并按正確步驟操作后，指針的位置如圖16所示(此過程電動機不轉動)，則Rx_.為了提高精度，他又用以下儀器再次測量導線圈的電阻Rx：電流表A1(03 A、約5 )；滑動變阻器R1(01 k)；電流表A2(030 mA、約10 )；滑動變阻器R2(050 )；定值電阻R060 ；電源(4 V、約1 )及開關等，導線若干實驗小組為使測量過程中電動機不轉動而采用了如圖17所示的電路圖，應選擇的電流表是_，滑動變阻器是_(填寫符號)圖17按照實驗要求，多用電表已選擇“直流電壓2.5

12、V”擋作為電壓表使用，請依據圖17將圖18所示的實驗電路中的實物圖用筆畫線代替導線將欠缺的兩處補完整圖18圖19是該實驗小組用測得的數值描繪出的圖象，其斜率表示的是_(填選項)圖19A導線圈的電阻B導線圈的電阻與R0阻值之和變式題組3對實驗操作及數據處理的考查用伏安法測定電阻約為5 的均勻電阻絲的電阻率，電源是兩節(jié)干電池如圖20甲所示，將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座的接線柱上，底座的中間有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出實驗采用的電路原理圖如圖乙所示，測量電阻絲直徑所用螺旋測微器如圖丙所示圖20(1)用螺

13、旋測微器測電阻絲的直徑時，先轉動_使測微螺桿F接近被測電阻絲，再轉動_夾住被測物，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動_使F固定后讀數(填儀器部件的字母符號)(2)根據電路原理圖乙，用筆畫線代替導線，將實物圖丁連接成實驗電路(3)圖21閉合開關后，滑動變阻器觸頭調至一合適位置后不動，多次改變P的位置，得到幾組U、I、L的數據，用R計算出相應的電阻值后作出RL圖線如圖21所示取圖線上兩個點間數據之差L和R，若電阻絲直徑為d，則電阻率_.4實驗操作及數據處理在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”的實驗中：(1)某實驗小組用如圖22所示電路對鎳鉻合金絲和康銅絲進行探究，a、b、c、d是四種金屬絲圖22實驗小

14、組討論時，某同學對此電路提出異議，他認為，電路中應該串聯一個電流表，只有測出各段金屬絲的電阻，才能分析電阻與其影響因素的定量關系你認為要不要串聯電流表？并簡單說明理由_幾根鎳鉻合金絲和康銅絲的規(guī)格如下表所示：電路圖中金屬絲a、b、c分別為下表中編號為A、B、C的金屬絲，則金屬絲d應為下表中的_(用表中編號D、E、F表示).編號材料長度L/m橫截面積S/mm2A鎳鉻合金0.300.50B鎳鉻合金0.500.50C鎳鉻合金0.301.00D鎳鉻合金0.501.00E康銅絲0.300.50F康銅絲0.501.00(2)該實驗小組探究了導體電阻與其影響因素的定量關系后，想測定某金屬絲的電阻率用毫米刻度

15、尺測量金屬絲長度為L80.00 cm，用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖23甲所示，則金屬絲的直徑d為_按如圖乙所示連接好電路，測量金屬絲的電阻R.改變滑動變阻器的阻值，獲得六組I、U數據描在如圖24所示的坐標系上由圖可求得金屬絲的電阻R_，該金屬絲的電阻率_·m(保留兩位有效數字)圖23圖24考點三電阻的測量例3(2013·北京·21)某同學通過實驗測定一個阻值約為5 的電阻Rx的阻值(1)現有電源(4 V，內阻可不計)、滑動變阻器(050 ，額定電流2 A)、開關和導線若干，以及下列電表：A電流表(03 A，內阻約0.025 )B電流表(00.6 A，內阻約0.1

16、25 )C電壓表(03 V，內阻約3 k)D電壓表(015 V，內阻約15 k)為減小測量誤差，在實驗中，電流表應選用_，電壓表應選用_(選填器材前的字母)；實驗電路應采用圖25中的_(選填“甲”或“乙”)圖25(2)圖26是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線請根據在(1)問中所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線圖26(3)接通開關，改變滑動變阻器滑片P的位置，并記錄對應的電流表示數I、電壓表示數U.某次電表示數如圖27所示，可得該電阻的測量值Rx_(保留兩位有效數字)圖27(4)若在(1)問中選用甲電路，產生誤差的主要原因是_；若在(1)問中選用乙電路，產生誤差的主要原因是_(

17、選填選項前的字母)A電流表測量值小于流經Rx的電流值B電流表測量值大于流經Rx的電流值C電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值D電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值(5)在不損壞電表的前提下，將滑動變阻器滑片P從一端滑向另一端，隨滑片P移動距離x的增加，被測電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加，下列反映Ux關系的示意圖中正確的是_變式題組5器材的選擇、設計電路圖在測量金屬絲電阻率的實驗中，可供選用的器材如下：圖28待測金屬絲：Rx(阻值約4 ，額定電流約0.5 A)；電壓表：V(量程3 V，內阻約3 k)；電流表：A1(量程0.6 A，內阻約0.2 )；A2(量程3 A，內阻約0.05 )；電源：E1(電動勢

18、3 V，內阻不計)；E2(電動勢12 V，內阻不計)；滑動變阻器：R(最大阻值約20 )；螺旋測微器；毫米刻度尺；開關S；導線(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖28所示，讀數為_mm.(2)若滑動變阻器采用限流式接法，為使測量盡量精確，電流表應選_，電源應選_(均填器材代號)，在虛線框內完成電路原理圖6電阻的測量某中學探究小組在嘗試用不同的方法測量電阻的實驗，其中一個成員用以下器材測量待測電阻Rx的阻值圖29A待測電阻Rx：阻值約為100 B電源E：電動勢約為6.0 V、內阻忽略不計；C電流表1：量程50 mA、內阻r120 ；D電流表2：量程300 mA、內阻r2約為4 E定值電阻

19、R0：阻值為20 ；F滑動變阻器R：最大阻值為10 G單刀單擲開關S、導線若干他測量電阻Rx所用的電路圖如圖29所示(1)電路圖中的電流表A1應該選擇電流表_(填“1”或“2”)，開關S閉合前，滑動變阻器R的滑片應該移到_端(填“A”、“B”或“無要求”)(2)若某次測量中電流表A1的示數為I1，電流表A2的示數為I2，則由已知量和測得量表示Rx的表達式為Rx_.儀器選擇的基本思路(1)優(yōu)先考慮安全因素各電表的實際讀數不能超過其量程，電阻類元件中的實際電流(或電壓)不能超過其允許的最大電流(或電壓)(2)考慮讀數誤差因素一般要求各電表的實際讀數不小于其量程的，以減小讀數誤差(3)儀器選擇的一般

20、步驟首先選擇唯一性的器材；粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)；估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度偏轉但不超過其量程的情況下，結合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材考點四實驗拓展與創(chuàng)新電阻測量的幾種方法1伏安法電路圖特點：大內小外(內接法測量值偏大，測大電阻時應用內接法測量，測小電阻時應采用外接法測量)2安安法若電流表內阻已知，則可將其當做電流表、電壓表以及定值電阻來使用(1)如圖30甲所示，當兩電流表所能測得的最大電壓接近時，如果已知的內阻R1，則可測得的內阻R2.(2)如圖乙所示，當兩電流表的滿偏電壓UA2UA1時，如果已知的內阻R1，串聯一定值電阻R0后，同樣可測得的

21、電阻R2.圖303伏伏法若電壓表內阻已知，則可將其當做電流表、電壓表和定值電阻來使用(1)如圖31甲所示，兩電壓表的滿偏電流接近時，若已知的內阻R1，則可測出的內阻R2R1.(2)如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流IV1IV2時，若已知的內阻R1，并聯一定值電阻R0后，同樣可得的內阻R2.圖314等效法測電阻如圖32所示，先讓待測電阻與一電流表串聯后接到電動勢恒定的電源上，讀出電流表示數I；然后將電阻箱與電流表串聯后接到同一電源上，調節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數仍為I，則電阻箱的讀數即等于待測電阻的阻值圖325比較法測電阻如圖33所示，讀得電阻箱R1的阻值及、的示數I1、I2，可得Rx.如果考慮

22、電流表內阻的影響，則I1(RxRA1)I2(R1RA2)圖336半偏法測電流表內阻電路圖如圖34所示圖34步驟：(1)斷開S2，閉合S1，調節(jié)R0，使的示數滿偏為Ig；(2)保持R0不變，閉合S2，調節(jié)電阻箱R，使的示數為；(3)由上可得RAR.特別提醒當R0RA時，測量誤差小，此方法比較適合測小阻值的電流表的內阻，且測量值偏??；電源電動勢應選大些的，這樣表滿偏時R0才足夠大，閉合S2時總電流變化才足夠小，誤差才小例4(2014·山東·22)實驗室購買了一捆標稱長度為100 m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度該同學首先測得導線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.7×108 ·m，再利用圖35甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度圖35可供使用的器材有：電流表：量程0.6 A，內阻約0.2 ；電壓表：量程3 V，內阻約9 k；滑動變阻器R1：最大阻值5 ；滑動變阻器R2：最大阻值2