實(shí)驗(yàn)七 測(cè)定金屬電阻率

1、實(shí)驗(yàn)七：測(cè)定金屬的電阻率一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法；2掌握螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)方法；3會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率二實(shí)驗(yàn)原理：1螺旋測(cè)微器(1構(gòu)造：如圖，又叫千分尺(2讀數(shù)：測(cè)量值(毫米固定刻度數(shù)(毫米(注意半毫米刻線是否露出可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位×0.01(毫米如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.特別提示：使用螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)，以毫米為單位，有三位小數(shù)2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

2、標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺，尺身上還有一個(gè)緊固螺釘(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個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的，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 mm(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(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

3、達(dá)為(xK×精確度mm.3伏安法測(cè)電阻(1原理：R，用電壓表測(cè)定電阻兩端的電壓U，用電流表測(cè)定流過電阻的電流I.(2電流表的內(nèi)接法和外接法的比較(3兩種電路的選擇阻值比較法：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)接法簡(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”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)接法特別提示：電表示數(shù)變化大小是指相對(duì)變化的大小，即比較

4、與的大小4.測(cè)電阻率的原理把金屬絲接入圖所示的電路中，用電壓表測(cè)金屬絲兩端的電壓，用電流表測(cè)金屬絲中的電流，根據(jù)Rx計(jì)算金屬絲的電阻Rx，然后用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d，計(jì)算出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)電阻定律Rxl/S，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式三實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干四實(shí)驗(yàn)步驟1用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值2按圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(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)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l.4把滑動(dòng)變阻

5、器的滑片調(diào)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(rèn)無誤后，閉合電鍵S，改變滑動(dòng)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)，斷開電鍵S，求出導(dǎo)線電阻Rx的平均值 5整理儀器五、數(shù)據(jù)處理1在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法(1第一種是用Rx算出各次的數(shù)值，再取平均值(2第二種是用UI圖線的斜率求出2計(jì)算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值，代入電阻率計(jì)算公式Rx.六、誤差分析1金屬絲直徑、長(zhǎng)度的測(cè)量帶來誤差2測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響，因?yàn)殡娏鞅硗饨樱訰測(cè)<R真，由R，知測(cè)<真3通電電流過大，時(shí)間過長(zhǎng)，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨

6、之變化帶來誤差七、注意事項(xiàng)1為了方便，測(cè)量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進(jìn)行，為了準(zhǔn)確測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進(jìn)行2本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表外接法 3電鍵S閉合前，滑動(dòng)變阻器的阻值要調(diào)至最大 4電流不宜太大(電流表用0 0.6 A量程，通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免金屬絲溫度升高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大 八、儀器選擇的三個(gè)原則1安全性原則：通過電源、電阻、電流表、電壓表等的電流不能超過其允許的額定電流2誤差性原則：選用電表應(yīng)考慮盡可能達(dá)到電表量程3便于操作原則：選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)使對(duì)外供電電壓的變化范圍既要滿足實(shí)驗(yàn)要求，又要便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)使其滑

7、動(dòng)范圍較大九典型題分析題型一：游標(biāo)卡尺、千分尺的讀數(shù)【例1】 (2009年高考海南卷某同學(xué)用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一薄的金屬圓片的直徑和厚度，讀出圖中的示數(shù)，該金屬圓片的直徑的測(cè)量值為_ cm，厚度的測(cè)量值為_ mm.【解析】【答案】1.2401.683【易誤警示】千分尺必須估讀，不要求游標(biāo)對(duì)卡尺估讀 題型二：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例2】 (2009年高考廣東卷某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率所用的器材包括：輸出為3 V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器(千分尺、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等(1他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾一個(gè)小金

8、屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖甲 (2實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關(guān)； 讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；斷開開關(guān)，_，合上開關(guān)，重復(fù)的操作(3該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖乙所示的關(guān)系圖線，其斜率為_ A1·m1(保留三位有效數(shù)字；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了_的電阻之和 (4他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示金屬絲的直徑是_圖乙中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是_，其數(shù)值和單位為_(保留三位有效數(shù)字【解析】設(shè)外電路電阻箱和

9、電流表的總電阻為R，由閉合電路歐姆定律得I，變形得到：L，由此可知圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了金屬絲電阻為零時(shí)的全電路(即電阻箱電流表、電源內(nèi)阻電阻之和，圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是電阻率，代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可【答案】(1如圖所示(2改變金屬絲上金屬夾的位置(310.510.6金屬絲接入長(zhǎng)度為零時(shí)全電路(或電阻箱和電流表(40.1980.202 mm金屬絲電阻率9.69×107 ·m1.02×106 ·m題型三：半偏法測(cè)電表內(nèi)阻【例3】(2010年高考北京卷某同學(xué)要把一個(gè)量程為200 A的直流電流計(jì)G，改裝成量度范圍是0

10、4 V的直流電壓表(1她按圖所示電路、用半偏法測(cè)定電流計(jì)G的內(nèi)電阻rg，其中電阻R0約為1 k.為使rg的測(cè)量值盡量準(zhǔn)確，在以下器材中，電源E應(yīng)選用_，電阻器R1應(yīng)選用_，電阻器R2應(yīng)選用_(選填器材前的字母A電源(電動(dòng)勢(shì)1.5 V B電源(電動(dòng)勢(shì)6 VC電阻箱(0999.9 D滑動(dòng)變阻器(0500 E電位器(一種可變電阻，與滑動(dòng)變阻器相當(dāng)(05.1 kF電位器(051 k(2該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下，檢查電路連接無誤后，將R2的阻值調(diào)至最大后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作步驟依次是：_，_，_，_，最后記錄R1的阻值并整理好器材(請(qǐng)按合理的實(shí)驗(yàn)順序，選填下列步驟前的字母 A閉合S1 B閉合S2 C調(diào)節(jié)R2的阻值

11、，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度D調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半E調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半F調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度(3如果所得的R1的阻值為300.0 ，則圖中被測(cè)電流計(jì)G的內(nèi)阻rg的測(cè)量值為_，該測(cè)量值_實(shí)際值(選填“略大于”、“略小于”或“等于”(4給電流計(jì)G_聯(lián)(選填“串”或“并”一個(gè)阻值為_k的電阻，就可以將該電流計(jì)G改裝為量程為4 V的電壓表【解析】(1考慮到減小誤差，電源應(yīng)選電動(dòng)勢(shì)較大的B.R1要選能讀出接入電路的電阻值的電阻箱R2在電路中是限流連接，應(yīng)選用總阻值大于30 k的電位器F.(2電流半偏法的具體操作順序是：a.S1斷開，S2閉合；b.調(diào)節(jié)R2，使電流計(jì)指針滿偏；c.閉合S1；d.保持