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、實驗目的 (1)掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。 (2)掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。 (3)學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。,三、實驗器材 被測金屬絲、 螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線若干。 四、螺旋測微器、游標卡尺的使用 1螺旋測微器的構造原理及讀數(shù) (1)螺旋測微器的構造 如下圖所示是常用的螺旋測微器。 它的測砧A和固定刻度B固定在尺架 C上。旋鈕D、微調旋鈕D和可動刻 度E、測微螺桿F連在一起，通過精 密螺紋套在B上。,(2)螺旋測微器的原理 測微螺桿F與固定

2、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(xiàn)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(xiàn)前進或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)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(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出。 測量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm),如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。,2游標卡尺

3、(如下圖) (1)構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。,(2)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，見下表：,(4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結果表達為(xK精確度) mm。,五、伏安法測電阻 1電流表的內接法和外接法的比較,2.兩種

4、電路的選擇 (1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、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。簡單概括為“大內偏大，小外偏小”。 (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：按右圖所示接好電路， 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，則可采用電流表內接法。,六、實驗步驟 1直徑測定 用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，

5、計算出導線的橫截面積S。 2電路連接 按如圖所示的原理電路圖連接好 用伏安法測電阻的實驗電路。,3長度測量 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值l。 4U、I測量 把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內，斷開開關S。,5拆去實驗線路，整理好實驗器材。 七、數(shù)據(jù)處理 1在求Rx的平均值時可用兩種方法 (1)用Rx分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。 (2)用UI圖線的斜率求出。 2計算電阻率 將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代

6、入電阻率計算式,八、注意事項 (1)本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法。 (2)實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導線的兩端。 (3)測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均 值。,(4)測金屬導線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S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。 (6)在用伏安法測電阻時，通過待測

7、導線的電流強度I不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。 (7)求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用RU/I算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖像(UI圖線)來求出。,若采用圖像法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。 九、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，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。,(3)金屬絲的

8、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大，造成測量誤差。,【例1】 在測量金屬絲電阻率的實驗中，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。 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_mm。 若滑動變阻器采用

9、限流接法，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。,【自主解答】 _,【解析】 根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)，注意半刻度線已經(jīng)露出。 待測金屬絲的額定電流約0.5 A，用A2時指針偏角太小，造成測量結果不準確。因電壓表的量程是3 V，用E2時有可能燒壞電壓表。因，用電流表的外接法。 【答案】 1.773(1.7711.775均正確) A1E1電路圖如圖所示,【例2】 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。 (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)如圖甲和圖乙 所示，長度為_cm，直 徑為_mm

10、。,(2)按圖丙連接電路后，實驗操作如下： 將滑動變阻器R1的阻值置于最_(選填“大”或“小”)處；將S2撥向接點1，閉合S1，調節(jié)R1，使電流表示數(shù)為I0； 將電阻箱R2的阻值調至最_(選填“大”或“小”)，將S2撥向接點2；保持R1不變，調節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時R2阻值為1 280 ； 由此可知，圓柱體的電阻為_。 【自主解答】 _,【解析】 (1)游標卡尺的讀數(shù)為 l(500.11) mm50.1 mm5.01 cm。 螺旋測微器的讀數(shù)為 d(531.50.01) mm5.315 mm。 (2)電學實驗的設計要遵循科學性原則、安全性原則和準確性原則。此電路中滑動變阻器是以限流

11、方式接入電路中的，故在步驟中合上開關前應使其接入電路中的阻值為最大，以保證電路安全。同理步驟中亦將電阻箱R2的阻值調至最大。,【答案】 (1)5.015.315(2)大大1 280,1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(shù)如圖(a)所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖(b)所示。圖(a)所示讀數(shù)為_mm，圖(b)所示讀數(shù)為_mm，所測金屬板的厚度為_mm。,【解析】 依據(jù)螺旋測微器讀數(shù)的基本原理，0.5毫米以上的值在主尺上讀出，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。 【答案】 0.010(0.009或0.011

12、也對)6.870(6.869或6.871也對)6.860(6.8586.862),2(2013濱州模擬)在“測定金屬的電阻率”的實驗中，由可知，對實驗結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 【解析】 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。 【答案】 A,3在“測定金屬的電阻率”的實驗中，以下操作正確的是() A用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中 B用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值 C用伏安法測電阻時采用電流表內

13、接法，多次測量后算出平均值 D實驗中應保持金屬絲的溫度不變,【解析】 實驗中應測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很小，應采用電流表外接法。故A、C錯誤，B、D正確。 【答案】 BD,4某小組的兩位同學采用“伏安法”測金屬絲的電阻實驗中，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)進行正確描點后，甲、乙兩位同學根據(jù)自己的理解各作出一條圖線，如圖甲、乙所示，根據(jù)你對實驗的理解，你認為_同學的圖線正確，根據(jù)你選擇的圖線算出該金屬絲的電阻為_。(保留兩位有效數(shù)字) 【答案】 甲3.8,5為了測量一微安表頭A的內阻，某同學設計了如圖所示的電路

14、。圖中，A0是標準電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關和單刀開關，E是電池。完成下列實驗步驟中的填空：(),(1)將S撥向接點1，接通S1，調節(jié)_，使待測微安表頭指針偏轉到適當位置，記下此時_的讀數(shù)I； (2)然后將S撥向接點2，調節(jié)_，使_，記下此時RN的讀數(shù)； (3)多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的_，此即為待測微安表頭內阻的測量值。 【解析】 本題方法為替代法。當S接1與接2時通過電路的電流I相同，可知待測微安表頭的內阻與RN的電阻相同。 【答案】 (1)R0標準電流表(或A0) (2)RN標準電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值,6現(xiàn)要測量一待測電

15、阻的阻值，所用器材如下： 標準電流表A1(量程250 mA，內阻r15 )； 電流表A2(量程300 mA，內阻r2約為5 )； 待測電阻R1(阻值約為100 )； 滑動變阻器R2(最大阻值10 )； 電源E(電動勢約為6 V，內阻r約為1 )； 單刀單擲開關，導線若干。 (1)要求方法簡捷，并能測量多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標明每個器材的代號。 (2)實驗中，需要直接測量的物理量有_，用測得的量表示待測電阻R1的阻值R1_。,【解析】 (1)由于A1的內阻已知，可當做電壓表來用；又給了另一個電流表A2，可結合兩電流表示數(shù)之差，利用歐姆定律測R1的阻值；題目要求測多組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應接

16、成分壓式；電路圖如圖所示： (2)實驗中，測出兩電流表A1、 A2的讀數(shù)I1、I2之后，則(I2I1)R1 I1r1，所以R1。 【答案】 (1)實驗電路原理圖見解析圖 (2)兩電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2r1,7(2013北京理綜)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(xiàn)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0.125 ) 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1中的_(選填“甲”或“乙”)。,(2)圖2是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已經(jīng)接了部分導線。請根據(jù)在(1)問中所選的電路圖，補充完成下圖中實物間的連線。,(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(shù)I、電壓表示數(shù)U。某次電表示數(shù)如圖3所示，可得該電阻的測量值Rx_(保留兩位有