一輪復(fù)習魯科版第42講實驗十一測量金屬絲的電阻率課件

第四十二講實驗十一

測量金屬絲的電阻率長度l實驗器材被測金屬絲，直流電源(4V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0～3V)，滑動變阻器(0～50Ω)，開關(guān)，導線若干，____________，毫米刻度尺。

螺旋測微器實驗步驟(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)連接好伏安法測電阻的實驗電路。(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復(fù)測量三次，求出其平均值l。(4)把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值______的位置。(5)閉合開關(guān)，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)。

最大誤差分析(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，由于采用的是電流表外接法，測量值______真實值，使電阻率的測量值______。(3)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。(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變____，造成測量誤差。小于偏小大注意事項(1)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表______法。(2)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、被測金屬絲、滑動變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在被測金屬絲的兩端。(3)測量被測金屬絲的有效長度，是指測量被測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的被測金屬絲長度，測量時應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值。(4)測金屬絲直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值。(5)閉合開關(guān)之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值______的位置。

外接最大(6)在用伏安法測電阻時，通過被測金屬絲的電流不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。(7)若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地通過較多的點，其余各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。【典例1】某同學在進行“測定金屬絲的電阻率”的實驗：(1)如圖甲所示，該同學用螺旋測微器測量金屬絲的直徑D＝__________mm；(2)該同學用如圖乙所示電路圖測量金屬絲Rx的電阻，供選擇的儀器如下：①電流表A1(內(nèi)阻為r)；②電流表A2；③滑動變阻器R1(0～1000Ω)；④滑動變阻器R2(0～20Ω)；⑤蓄電池(2V)；⑥開關(guān)S及導線若干。

(3)滑動變阻器應(yīng)選擇__________(選填“R1”或“R2”)；在圖丙中按圖乙用連線代替導線連接實物圖；(4)閉合開關(guān)S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄A1、A2的讀數(shù)I1、I2，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，得到多組實驗數(shù)據(jù)；以I2

為縱坐標，

I1為橫坐標，作出相應(yīng)圖像，如圖丁所示。根據(jù)I2－I1圖像的斜率

k及電流表A1內(nèi)阻r，寫出金屬絲電阻的表達式Rx＝__________；(5)測得金屬絲連入電路的長度為L，則金屬絲電阻率ρ＝__________(用k、D、L、r表示)。解析(1)螺旋測微器測量金屬絲的直徑D＝2mm＋50.0×0.01mm＝2.500mm。(3)根據(jù)電路原理圖可知，滑動變阻器是分壓式接法，所以滑動變阻器要選擇阻值范圍較小的R2；根據(jù)電路原理圖，實物圖連線如圖所示。

【變式1】

某同學在實驗室做“測定金屬的電阻率”的實驗，除被測金屬絲外，還有如下實驗器材可供選擇：A.直流電源：電動勢約為3V，內(nèi)阻可忽略不計；B.電流表A：量程0～100mA，內(nèi)阻約為5Ω；C.電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻為3kΩ；D.滑動變阻器：最大阻值為100Ω，允許通過的最大電流為0.5A；E.開關(guān)、導線等。

丙(1)該同學用刻度尺測得金屬絲接入電路的長度L＝0.820m，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的測量結(jié)果如圖甲所示，從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm。(2)用多用電表歐姆“×1”擋測量接入電路部分的金屬絲電阻時，多用電表的示數(shù)如圖乙所示，從圖中讀出金屬絲電阻約為________Ω。(3)在用伏安法測定金屬絲的電阻時，滑動變阻器在電路中能起到限流作用。請你用筆畫線代替導線，幫助該同學完成圖丙中的測量電路。(4)若該同學根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值R＝10.0Ω，則這種金屬材料的電阻率為________Ω·m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)答案(1)0.787(0.785～0.789)

(2)9

(3)見解析

(4)5.9×10－6(6.0×10－6)解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為d＝0.5mm＋28.7×0.01mm＝0.787mm即金屬絲的直徑為0.787mm。(2)歐姆表的讀數(shù)為Rx＝9×1Ω＝9Ω即金屬絲電阻約為9Ω。

(3)由于被測電阻較小，和電流表內(nèi)阻相接近，所以為了避免電流表分壓過大，所以采用電流表的外接法，滑動變阻器在電路中能起到限流作用，所以滑動變阻器采用限流接法，電路圖如圖所示。

【典例2某同學設(shè)計了一個檢測河水電阻率的實驗。他在一根粗細均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖甲所示，兩電極相距L＝0.314m，其間充滿待測的河水。他選用了以下儀器測量玻璃管內(nèi)河水的電阻：

量程15V，內(nèi)阻約300kΩ的電壓表；

量程300μA，內(nèi)阻約50Ω的電流表；

最大阻值1kΩ的滑動變阻器；

電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝6Ω的電池組；

開關(guān)一只、導線若干。

(1)該同學裝入河水前先用游標卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖乙所示。玻璃管的內(nèi)徑d＝__________mm。(2)該同學設(shè)計了合理的測量電路，通過改變滑動變阻器阻值測得了玻璃管兩端的電壓和電流，并在圖丁的U－I坐標系內(nèi)描出了9個數(shù)據(jù)點。請在圖丙的實物圖中用筆畫線代替導線完善電路的連接。(3)請在圖丁中做出U－I圖像，計算出玻璃管內(nèi)水柱的電阻R＝________Ω，電阻率ρ＝________Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析(1)主尺讀數(shù)為5mm，游標尺為20分度，分度值為0.05mm，所以游標卡尺的讀數(shù)為d＝5mm＋10×0.05mm＝5.50mm。(2)根據(jù)U－I圖像可知電流從零開始，所以滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法，由于水柱的電阻遠大于電流表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用內(nèi)接法，實物連線圖如圖所示。(3)根據(jù)描點法，在圖中畫出U－I圖像，用直線將盡可能多的點連起來，如圖所示。

答案(1)5.50

(2)見解析圖(3)見解析圖1.00×105

7.56

【典例3】某同學為了測量一根鉛筆芯的電阻率，設(shè)計了如圖甲所示的電路測量該鉛筆芯的電阻值。所用器材有電流表A1、A2，電阻箱R1、滑動變阻器R2、待測鉛筆芯Rx、電源E、開關(guān)S及導線等。操作步驟如下：調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值達到最大；閉合開關(guān)，適當調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值：記錄兩個電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2，請回答以下問題：(1)若電流表的內(nèi)阻可忽略，則電流表示數(shù)I2＝______I1時，電阻箱的阻值等于待測筆芯的電阻值。(2)用螺旋測微器測量該筆芯的直徑，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示，該筆芯的直徑為__________mm。(3)已測得該筆芯的長度L＝20.00cm，電阻箱R1的讀數(shù)為5.00Ω，根據(jù)上面測量的數(shù)據(jù)可計算出筆芯的電阻率ρ＝__________Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)若電流表A2的內(nèi)阻不能忽略，仍利用(1)中方法，則筆芯電阻的測量值__________真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。

【變式2】某同學用如圖甲所示的電路測量一段總阻值約為10Ω的均勻電阻絲的電阻率ρ。在刻度尺兩端的接線柱a和b之間接入該電阻絲，金屬夾P夾在電阻絲上，沿電阻絲移動金屬夾，從而可改變接入電路的電阻絲長度。實驗提供的器材有：電池組E(電動勢為3.0V，內(nèi)阻約1Ω)；電流表A1(量程0～0.6A)；電流表A2(量程0～100mA)；電阻箱R(0～99.99Ω)；開關(guān)、導線若干。

實驗操作步驟如下：①用螺旋測微器測出電阻絲的直徑D；②根據(jù)所提供的實驗器材，設(shè)計如圖甲所示的實驗電路；③調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值最大，將金屬夾夾在電阻絲某位置上；

④閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表滿偏，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；⑤改變P的位置，調(diào)整__________，使電流表再次滿偏；⑥重復(fù)多次，記錄每一次的R和L