實驗1測定金屬的電阻率

1、實驗一：測定金屬的電阻率學習目標1.掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法.2.學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬的電阻率知識探究一、實驗原理和方法1用毫米刻度尺測一段金屬絲導線的長度 l，用螺旋測微器測導線的直徑d，用伏安法測導線的電阻R，由R，得.2用伏安法測電阻，其原理為I，則R，即測出導體兩端的電壓和通過的電流，便可計算出導體的電阻但在測量中通常有兩種方式，即電流表的內(nèi)接法與外接法(1)電流表內(nèi)、外接法的比較內(nèi)接法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RxRARx測量值大于真實值R測，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法；()若，應(yīng)選用電流表外接法；()若，兩種方法

2、均可3螺旋測微器的原理及應(yīng)用(1)結(jié)構(gòu)：如圖實11所示，測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D、測微螺桿F是連在一起的，通過精密螺紋套在B上圖實11(2)測量原理螺旋測微器的螺距是0.5 mm，螺栓上可動刻度一周為50格，當螺栓每轉(zhuǎn)一周時，前進(或后退)一個螺距0.5 mm.若螺栓每轉(zhuǎn)過1格，前進(或后退)0.01 mm，因此螺旋測微器的精確度為0.01 mm.(3)操作與讀數(shù)使用螺旋測微器時，將被測物體放在小砧A和測微螺桿F之間，先使用粗調(diào)旋鈕D，在測微螺桿F快靠近被測物體時，改用微調(diào)旋鈕D，聽到咔咔聲音停止轉(zhuǎn)動，并用止動旋鈕止動，然后讀數(shù)讀數(shù)時，在固定刻度尺上讀出

3、大于0.5 mm的部分，在可動刻度上讀出不足0.5 mm的部分，讀可動刻度示數(shù)時還要注意估讀一位數(shù)字螺旋測微器的讀數(shù)可用下式表示：螺旋測微器的讀數(shù)固定尺上的讀數(shù)可動尺上的讀數(shù)精確度如圖實12所示，讀數(shù)為6.5 mm0.0120.3 mm6.703 mm.圖實12二、實驗器材被測金屬絲、米尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動變阻器和導線若干三、實驗步驟1用螺旋測微器在導線的三個不同位置上各測一次，并記錄2將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度l(即有效長度)，反復測量三次，并記錄3依照圖實13中所示的電路圖用導線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)

4、至最大圖實134電路經(jīng)檢查無誤后，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)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.5拆去實驗線路，整理好實驗器材四、數(shù)據(jù)處理1根據(jù)記錄結(jié)果，計算出金屬絲的直徑d和長度l的平均值2根據(jù)記錄的I、U值，計算出金屬絲的平均電阻值R.3將測得的R、l、d的值，代入電阻率計算公式中，計算出金屬絲的電阻率五、誤差分析1直徑和長度的測量造成偶然誤差，應(yīng)采取多次測量取平均值的方法減小誤差2電壓表、電流表讀數(shù)造成偶然誤差讀數(shù)時，視線垂直于表盤，可減小誤差3測量電路中電壓表、電流表的接法對金屬絲電阻測量造成系統(tǒng)誤差，由于電路采用電流表外接法，造成電

5、阻的測量值偏小4通過電流過大，時間過長，使金屬絲發(fā)熱導致電阻率變大而引起誤差六、注意事項1導線的長度是連入電路的導線的有效長度(而不是金屬絲的總長度)2由于被測金屬導線的阻值較小，為了減小測量誤差，應(yīng)選用電流表外接法3測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太長4為準確求出R的平均值，應(yīng)采用UI圖象法求電阻典例剖析在測定金屬的電阻率的實驗中，可供選用的器材如下：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(nèi)阻約3 k)；電流表：A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；電流表：A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.05 )；電源：E1(電源電壓為3 V)；電源：E2(電源電壓

6、為12 V)；滑動變阻器：R(最大阻值約20 )；螺旋測微器；毫米刻度尺；開關(guān)S；導線(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖實14所示，讀數(shù)為_ mm.圖實14(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(yīng)選_，電源應(yīng)選_(均填器材代號)，在虛線框中完成電路原理圖解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為：15 mm27.70.01 mm1.777 mm.(2)在用伏安法測電阻的實驗中，為使測量盡量精確，則電流表、電壓表指針需達到半偏以上，又因待測電阻絲的額定電流為0.5 A，所以電流表選A1，電源選E1即可電路原理圖如圖所示答案(1)1.777(1.7751.779均正確)(2)A1E

7、1電路原理圖見解析圖在測定金屬的電阻率的實驗中，金屬導線長約0.8 m，直徑小于1 mm，電阻在5 左右，實驗步驟如下：(1)用米尺測量金屬導線的長度，測三次，求出平均值l，在金屬導線的不同位置用_測量直徑，求出平均值d.(2)用伏安法測量金屬導線的電阻R.試把圖實15中所給的器材連接成測量R的合適電路圖中電流表的量程為00.6 A，內(nèi)阻接近1 ，電壓表的量程為03 V，內(nèi)阻為幾千歐，電源的電動勢為6 V，變阻器的阻值為020 ，在閉合開關(guān)前，變阻器的滑動觸點應(yīng)處于正確位置圖實15(3)用上面測得的金屬導線長度l、直徑d和電阻R，可根據(jù)電阻率的表達式_算出所測金屬的電阻率解析(1)金屬導線的直

8、徑用螺旋測微器測量(2)接電路圖時，由于被測金屬導線的電阻值較小，應(yīng)采用電流表外接法，并且滑動變阻器采取限流式，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片處在最大阻值處(3)由電阻定律R，有.答案(1)螺旋測微器(2)連線如圖所示(3)隨 堂 自 測即 時 達 標1在“測定金屬絲電阻率”的實驗中，由可知，對實驗結(jié)果的準確性影響最大的是()A導線直徑d的測量B電壓U的測量C電流I的測量 D導線長度的測量A四個選項中的四個物理量對金屬絲的電阻率均有影響，但影響最大的是直徑d，因為在計算式中取直徑的平方2在測定阻值較小的金屬的電阻率的實驗中，為了減小實驗誤差，并要求在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，在測量其電阻時應(yīng)

9、選擇的電路是() 【導學號：46242133】D因為待測金屬的電阻較小，為減小誤差，電流表采用外接法；實驗中獲得較大電壓調(diào)節(jié)范圍可采用滑動變阻器分壓式接法，故選項D正確3在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 ，電壓表的內(nèi)阻約為2 k，電流表的內(nèi)阻約為10 ，測量電路中電流表的連接方式如圖實16(a)或圖(b)所示，結(jié)果由公式Rx計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)若將圖(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則_(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1_(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2_(選填“大于”“等于

10、”或“小于”)真實值圖實16解析由于10，20，可認為待測電阻是大電阻，采取電流表內(nèi)接法測量更準確，即題圖(a)電路測得的Rx1更接近待測電阻真實值；題圖(a)電路由于電流表的分壓使測量值大于真實值；題圖(b)電路由于電壓表的分流使測量值小于真實值答案Rx1大于小于4在“測定金屬的電阻率”的實驗中，某同學進行了如下測量：(1)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度測量3次，求出其平均值l.其中一次測量結(jié)果如圖實17甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻度線對齊，圖中讀數(shù)為_ cm.用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求出其平均值d.其中一次測量結(jié)果如圖實17乙所示，圖中

11、讀數(shù)為_ mm.圖實17(2)采用如圖實18所示的電路測量金屬絲AB的電阻調(diào)節(jié)滑動變阻器，若其中一次兩表讀數(shù)分別如圖實19中(a)、(b)所示，則AB電阻的測量值大小為_ (保留一位小數(shù))，根據(jù)所連接的電路可知，該電阻的測量值比真實值_(選填“偏大”或“偏小”) 圖實18圖實19(3)根據(jù)以上測量值，求出電阻率_ m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)刻度尺的最小分度是1 mm，故金屬絲的測量長度為24.13 cm(24.1124.15 cm之間均對)螺旋測微器中主尺半線已露出，故金屬絲的直徑為0.518 mm(0.5150.519 mm之間均對)(2)從電路實物圖可知，電壓表量程為03 V，

12、讀數(shù)為2.17 V(2.152.19 V之間均對)電流表量程為00.6 A，故讀數(shù)為0.16 A故R 13.6 (13.413.7 之間均對)由于電流表采用外接法，電壓表的內(nèi)阻不是無窮大，電壓表分流，故電流表的測量值大于真實值，由R可知，電阻的測量值偏小(3)由R，R，Sd2，可得1.2105 m.答案(1)24.130.518(2)13.6偏小(3)1.21055某同學測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻. 【導學號：46242134】(1)分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數(shù)如圖實110甲所示，長度為5.01 cm，直徑為_ mm.圖實110(2

13、)按圖實110乙所示連接電路后，實驗操作如下：將滑動變阻器R1的阻值置于最_處(選填“大”或“小”)；將S2撥向接點1，閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表示數(shù)為I0.將電阻箱R2的阻值調(diào)至最_(選填“大”或“小”)，S2撥向接點2；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時R2阻值為1 280 .(3)由此可知，圓柱體的電阻為_ .解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為d(531.60.01) mm5.316 mm.(2)將滑動變阻器R1的阻值調(diào)至最大，是為了保護電流表和電源；將電阻箱R2的阻值調(diào)至最大，也是為了保護電流表和電源(3)由等效替代法測量電阻的原理可知RxR21 280 .答案(1)5.3

14、16(5.3145.318均正確)(2)大大(3)1 2806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1.7108 m，再利用圖實111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實111可供使用的器材有：電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 電壓表：量程3 V，內(nèi)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20 定值電阻：R03 電源：提供6 V電壓開關(guān)、導線若干回答下列問題：(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選_(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至_端(選填“a”或“b”)(2)在實物圖中，已正確連接了部分導線，請根據(jù)圖實111甲電路完成剩余部分的連接圖實112(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖實111乙所示，讀數(shù)為_V.(4)導線實際長度為_m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)根據(jù)R，得銅導線的阻值約為Rx1.7 ，即RxR04.7 .實驗中的滑動變阻器若選R1，則當滑動變阻器滑片