實(shí)驗(yàn)七測(cè)定金屬的電阻率

1、實(shí)驗(yàn)七測(cè)定金屬的電阻率一、基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)電阻定律公式知道只要測(cè)量出金屬絲的長(zhǎng)度和它的直徑d，計(jì)算出橫截面積S，并用伏安法測(cè)出電阻Rx，即可計(jì)算出金屬絲的電阻率2實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動(dòng)變阻器(50 )，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，毫米刻度尺3實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d.(2)接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路(3)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量三次，求出其平均值l.(4)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置(5)改變滑動(dòng)變阻

2、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，填入記錄表格內(nèi)(6)將測(cè)得的Rx、l、d值，代入公式Rx中，計(jì)算出金屬絲的電阻率4電流表、電壓表測(cè)電阻兩種方法的比較電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)UxUA電壓表分流I測(cè)IxIV電阻測(cè)量值R測(cè)RxRA>Rx，測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)<Rx，測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RARxRVRx二、規(guī)律方法總結(jié)1伏安法測(cè)電阻的電路選擇(1)阻值比較法：先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)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(nèi)接法(2)臨界值計(jì)算法Rx<時(shí)，用電流表外接法；Rx>

3、時(shí)，用電流表內(nèi)接法(3)實(shí)驗(yàn)試探法：按圖接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法2注意事項(xiàng)(1)先測(cè)直徑，再連電路：為了方便，測(cè)量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測(cè)量(2)電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)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(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大3誤差分析(1)若為內(nèi)接法，電流表分壓(2)若為外接法，電壓表分流(3)長(zhǎng)度和直徑的測(cè)量存在誤差三、基本儀器使用

4、(一)螺旋測(cè)微器1構(gòu)造：如圖所示，S為固定刻度，H為可動(dòng)刻度2原理：可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份，則螺旋測(cè)微器的精確度為0.01 mm.3讀數(shù)(1)測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動(dòng)刻度讀出(2)測(cè)量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)(二)游標(biāo)卡尺1構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺(如圖所示)2用途：測(cè)量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑3原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的

5、同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1 mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4.讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(xK×精確度) mm.需要注意的是，不管是哪種卡尺，K值均不需要向后估讀一位(三)常用電表的讀數(shù)對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度的電表允許加的

6、最大電壓或通過的電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，接照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可103 V的電壓表和03 A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位2對(duì)于015 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1 V.3對(duì)于0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.1(2016·臨沂模擬)現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測(cè)圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱

7、體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長(zhǎng)度螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖a和b所示(1)由上圖讀得圓柱體的直徑為_cm，長(zhǎng)度為_cm.(2)若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長(zhǎng)度分別為D、L，測(cè)得D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為_解析：(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.5 mm34.4×0.01 mm1.844 mm(1.8421.846范圍內(nèi)的均可)；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為42 mm8×0.05 mm42.40 mm4.240 cm；(2)圓柱體的橫截面積為S，由電阻定律R和歐姆定律R可知，.答案：(1)0.184 44.240(2)2(多選)在“測(cè)定金

8、屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，以下操作錯(cuò)誤的是()A用米尺測(cè)量金屬絲的全長(zhǎng)，且測(cè)量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值C用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用電流表內(nèi)接法，多次測(cè)量后算出平均值D實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變解析：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量出金屬絲接入電路中的有效長(zhǎng)度，而不是全長(zhǎng)；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(duì)它的分流作用很小，應(yīng)采用電流表外接法，故A、C操作錯(cuò)誤答案：AC3(2017·恩施模擬)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分別是滑動(dòng)變阻器和

9、電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀單擲開關(guān)，E是電池完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：(1)將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)_，使待測(cè)微安表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)_的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)_，使_，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過程，計(jì)算RN讀數(shù)的_，此即為待測(cè)微安表頭內(nèi)阻的測(cè)量值解析：本題方法為替代法當(dāng)S接1與接2時(shí)通過電路的電流I相同，可知待測(cè)微安表頭的內(nèi)阻與RN的電阻相同答案：(1)R0標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)(2)RN標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值4(2015·課標(biāo)全國(guó)卷)電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表的電流的兩倍某同學(xué)利用這

10、一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實(shí)驗(yàn)室提供材料器材如下：待測(cè)電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì))，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干(1)虛線框內(nèi)為同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完整；(2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路寫出步驟_；(3)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV與內(nèi)阻的真實(shí)值RV之比RV_RV(填“>”“”或“<”)，主要理由是_.解析：(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)

11、節(jié)R1，使電壓表指針滿偏；保證滑動(dòng)變阻器的滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱S1，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，即為測(cè)得的電壓表內(nèi)阻(3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻器使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路的總電阻增大，分得的電壓也增大，此時(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RVRV.答案：見解析1(2016·太原模擬)某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖(a)所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖(b)所示圖(a)所示讀數(shù)為_mm，圖(b)所示讀數(shù)為_mm，所測(cè)金屬板的厚度為_mm.解析：依據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)的基本原理，0.5毫米以上的值

12、在主尺上讀出，而在螺旋尺上要估讀到千分之一毫米，則圖(a)讀數(shù)為0.010 mm，圖(b)讀數(shù)為6.870 mm，故金屬板的厚度d6.870 mm0.010 mm6.860 mm.答案：0.010(0.009或0.011也對(duì))6.870(6.869或6.871也對(duì))6.860(6.8586.862)2(2016·青島模擬)在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5 .實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約為15 k)B電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻約為75 k)C電流表A1(量程3 A，內(nèi)阻約為0.2 )D電流表A2(量程600 mA，內(nèi)阻約為1

13、)E變阻器R1(0100 ，0.3 A)F變阻器R2(02 000 ，0.1 A)G電池E(電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻約為0.3 )H開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為了提高實(shí)驗(yàn)精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有_(2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖甲中_(填“a”或“b”)為該實(shí)驗(yàn)的電路圖，并按所選擇的電路圖把實(shí)物圖乙用導(dǎo)線連接起來解析：(1)由電池E決定了電壓表選V1；結(jié)合Rx粗略計(jì)算電流在600 mA內(nèi)，故選A2；由Rx約為5 確定變阻器選R1，故應(yīng)選器材有A、D、E、G、H.(2)因A2的內(nèi)阻不能滿足遠(yuǎn)小于Rx，電流表應(yīng)外接，故選圖b.實(shí)物連接如圖所示答案：(1)A、D、E、G、H(2)b實(shí)物圖連接

14、見解析3(2017·武漢模擬)某學(xué)習(xí)小組用伏安法測(cè)量一未知電阻Rx的阻值，給定器材及規(guī)格為：電流表A(量程為05 mA，內(nèi)阻約為10 )；電壓表V(量程為03 V，內(nèi)阻約為3 k)；最大阻值約為100 的滑動(dòng)變阻器；電源E(電動(dòng)勢(shì)約3 V)；開關(guān)S、導(dǎo)線若干(1)由于不知道未知電阻的阻值范圍，先采用如圖甲所示電路試測(cè)，讀得電壓表示數(shù)大約為2.5 V，電流表示數(shù)大約為5 mA，則未知電阻的阻值Rx大約為_.(2)經(jīng)分析，該電路測(cè)量誤差較大，需改進(jìn)請(qǐng)直接在圖甲上改畫：在不需要的連線上畫“×”表示，補(bǔ)畫上需要添加的連線(3)對(duì)改進(jìn)的電路進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的U

15、I圖象，得Rx_(保留三位有效數(shù)字)解析：本題考查伏安法測(cè)電阻及電流表外接法和內(nèi)接法的選擇(1)根據(jù)用圖甲測(cè)量的數(shù)據(jù)和歐姆定律可得Rx 500 .(2)待測(cè)電阻Rx約為500 ，而電壓表的內(nèi)阻約為3 k，是待測(cè)電阻的6倍左右，電流表的內(nèi)阻約為10 ，待測(cè)電阻是電流表內(nèi)阻的50倍左右，所以用電流表外接法電壓表的分流作用比較大，應(yīng)改為電流表內(nèi)接法(3)待測(cè)電阻Rx的大小就等于圖乙中圖線的斜率，即Rx 500 .答案：(1)500(2)見解析圖(3)5004(2016·濟(jì)寧模擬)某同學(xué)為了測(cè)量電流表A1內(nèi)阻的精確值，提供如下器材：電流表A1(量程300 mA，內(nèi)阻約為5 )；電流表A2(量

16、程600 mA，內(nèi)阻約為1 )；電流表V(量程15 V，內(nèi)阻約為3 k)；滑動(dòng)變阻器R1(010 ，額定電流為1 A)；滑動(dòng)變阻器R2(0250 ，額定電流為0.01 A)；電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻較小)；定值定阻R0(5 )；開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)要求待測(cè)電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，盡可能減小誤差以上給定的器材中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_請(qǐng)?jiān)谙旅娴奶摼€框內(nèi)畫出測(cè)量用的電路原理圖，并在圖中標(biāo)出所選儀器的代號(hào)(2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算電流表A1的內(nèi)阻r1，則r1的表達(dá)式為r1_(3)上式中各符號(hào)的物理意義是_解析：(1)要求待測(cè)電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，應(yīng)該設(shè)計(jì)

17、成分壓電路，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選阻值為010 的R1.電路原理圖如圖所示(2)由I1r1(I2I1)R0可得電流表A1的內(nèi)阻r1的表達(dá)式為r1R0.(3)r1R0中I2、I1分別為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值答案：(1)R1電路原理圖見解析(2)R0(3) I2、I1分別為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值5(2016·石家莊模擬)為了更準(zhǔn)確地測(cè)量某電壓表的內(nèi)阻RV(RV約為3.0×103 )，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：A斷開開關(guān)S，按圖連接好電路；B把滑動(dòng)變阻器R的滑片P滑到b端；C將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D閉合

18、開關(guān)S；E移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3 V位置；F保持滑動(dòng)變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5 V位置，讀出此時(shí)電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值；G斷開開關(guān)S.實(shí)驗(yàn)中可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：a待測(cè)電壓表b滑動(dòng)變阻器：最大阻值2 000 c滑動(dòng)變阻器：最大阻值10 d電阻箱：最大阻值9 999.9 ，阻值最小改變量為0.1 e電阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改變量為0.1 f電池組：電動(dòng)勢(shì)約6 V，內(nèi)阻可忽略g開關(guān)、導(dǎo)線若干按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問題：(1)要使測(cè)量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測(cè)電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動(dòng)變阻器中選用_(填“b”或“c”)，電阻箱中選用_(填“d”或“e”)(2)電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值R測(cè)和真實(shí)值R真相比，R測(cè)_R真(填“”或“”)；若RV越大，則越_(填“大”或“小”)解析：(1)滑動(dòng)變阻器選擇分壓式接法，故選擇阻值較小的，c可用；電壓表半偏時(shí)，所串聯(lián)變阻箱電阻約為3 000 ，故變阻箱選擇d.(2)由閉合電路歐姆定律可知，隨著電阻箱的阻值變大，電源兩端的路端電壓隨之變大，當(dāng)電阻箱調(diào)至使電壓表半偏時(shí)，此時(shí)電壓表與變阻箱兩端的總電壓比變阻箱阻值為0時(shí)要大，故此時(shí)變阻箱的