高三物理一輪復習 第8章第5課時 實驗：測定金屬的電阻率 魯科

電路５實驗：測定金屬的電阻率第八章1.一、螺旋測微器1.構造如圖8-5-1所示是常用的螺旋測微器，它的測砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋鈕K、微調旋鈕K′和可動刻度H，測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在G上..圖8-5-13.2.原理精密螺紋的螺距是0.5mm，即K每旋轉一周，P前進或后退0.5mm，可動刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可動刻度每轉過一等份，P前進或后退0.01mm.因此，從可動刻度旋轉了多少個等份就知道長度變化了多少個0.01mm.用它測量長度，可以精確到

mm，還可以估讀到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋測微器又稱為千分尺.0.014.3.讀數方法先從固定刻度G上讀出半毫米整數倍的部分，不足半毫米的部分由可動刻度讀出，即看可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度線上的橫線重合，從而讀出可動刻度示數(注意估讀).即有：5.測量長度=固定刻度示數+可動刻度示數×精確度.(注意單位為mm)如圖8-5-2所示，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數為15.5格，最后的讀數為：2.0mm+15.5×0.01mm=2.155mm.圖8-5-26.4.注意事項(1)測量前須校對零點：先使小砧A與測微螺桿P并攏，觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合，以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合，否則應加以修正.7.(2)讀數時，除注意觀察毫米整數刻度線外，還要特別注意半毫米刻度線是否露出.螺旋測微器要估讀，以毫米為單位時要保留到小數點后第三位.(3)測量時，當螺桿P快要接觸被測物體時，要停止使用粗調旋鈕K，改用微調旋鈕K′，當聽到“咔、咔”響聲時，停止轉動微調旋鈕K′，并擰緊固定旋鈕.這樣做既可保護儀器，又能保證測量結果的準確性.8.二、測定金屬的電阻率1.實驗目的(1)練習使用螺旋測微器(2)學會用伏安法測量電阻的阻值(3)測定金屬的電阻率9.2.實驗原理根據電阻定律公式R=

，只要測出金屬導線的長度l和它的直徑d，計算出導線的橫截面積S，并用伏安法測出金屬導線的電阻R，即可計算出金屬導線的電阻率.3.實驗器材米尺(最小分度值1mm)、螺旋測微器、直流電壓表和直流電流表、滑動變阻器、電池、開關及連接導線、金屬電阻絲.10.4.實驗步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬導線上三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導線的橫截面積S.(2)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測量金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值l.11.(3)依照圖8-5-3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至最大.圖8-5-312.

(4)電路經檢查無誤后，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I和U的值，記入記錄表格內，斷開開關S，求出電阻R的平均值.

(5)將測得的R、l、d的值代入電阻率計算公式中，計算出金屬導線的電阻率..5.注意事項(1)本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法.(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在待測金屬導線的兩端.(3)金屬導線的長度，應該是在連入電路之后再測量，測量的是接入電路部分的長度，并且要在拉直之后再測量.14.(4)接通電源的時間不能過長，通過電阻絲的電流不能過大，否則金屬絲將因發(fā)熱而溫度升高，這樣會導致電阻率變大，造成較大誤差.(5)要恰當選擇電流表、電壓表的量程，調節(jié)滑動變阻器的阻值時，應注意同時觀察兩表的讀數，盡量使兩表的指針偏轉較大，以減小讀數誤差.15.測定金屬的電阻率的一般方法在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中：(1)用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖8-5-4所示，則金屬絲的直徑為

mm.圖8-5-4.(2)已知電阻絲的電阻約為10Ω，現備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用，應選用的器材有

(只填代號).A.量程是0～0.6A，內阻約0.5Ω的電流表；B.量程是0～3A，內阻約0.1Ω的電流表；17.C.量程是0～3V，內阻約6kΩ的電壓表；D.量程是0～15V，內阻約30kΩ的電壓表；E.阻值為0～1kΩ，額定電流為0.5A的滑動變阻器；F.阻值為0～20Ω，額定電流為2A的滑動變阻器；G.蓄電池(6V)；H.開關一個，導線若干.(3)畫出用伏安法測上述電阻絲電阻的電路圖.18.(1)該金屬絲的直徑為0.350mm.(2)①先選電源：題中只給一直流電源，所以應先確定電源，選G.②選電流表：電源選定后可估算總電流，不連入滑動變阻器，干路電流最大值Imax==0.6A，所以選A.若選電流表B，會有以下不足：首先0.6A電流太小，指針偏轉范圍不足刻度盤的三分之一，讀數時誤差較大；其次電流表量程越大，精確度越低，故不選B.19.③選電壓表：若選電壓表C，量程3V，則干路總電流要被控制在0.3A以下，由上列所選電流表A，指針偏轉可達到滿刻度的一半.若選電壓表D，量程15V，電源6V，,此時電壓表指針偏轉范圍雖滿足指針在13～23刻度盤范圍，但用15V量程時，精確度太低，為實現電壓表和電流表精確度的匹配，應選電壓表C而不選電壓表D..④選變阻器：由于已選量程是3V的電壓表，決定滑動變阻器必須采用分壓電路連接方式.由于電阻絲阻值約為10Ω，為在3V、0.3A以下范圍內調節(jié)滑動變阻器，讀取幾組測量值，滑動變阻器應選0～20Ω為宜，即F.顯然，選取0～1000Ω變阻器不行，一是阻值太大，變化不明顯，易造成電壓表、電流表超量程，燒毀表頭；二是額定電流也太小.另外，組成電路必須有開關和導線，即H是必需的.故所選用的器材有A，C，F，G，H.21.(3)畫電路圖時，還要選擇電流表是內接電路，還是外接電路.由Rx=10Ω，RA=0.5Ω，RV=6000Ω可知，為減小RA分壓帶來誤差，應選電流表外接.電路圖如下圖.22.本題提供的電壓表、電流表、滑動變阻器均有兩種規(guī)格，實驗時用什么規(guī)格的儀表、器材，要求首先要做出選擇判斷后再動手實驗.23.變式訓練1：影響物質材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而一般半導體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小.某課題研究組需要研究某種導電材料的導電規(guī)律，他們用該種導電材料制作成電阻較小的線狀元件Z做實驗，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律.24.(1)他們應選用下圖所示的哪個電路進行實驗()25.(2)按照正確的電路圖連接圖8-5-5的實物圖.圖8-5-526.(3)實驗測得元件Z的電壓與電流的關系如下圖所示.根據表中數據，判斷元件Z是金屬材料還是半導體材料.Z是

.U(V)00.400.600.801.001.201.501.60I(A)00.200.450.801.251.802.813.2027.(4)用螺旋測微器測得線狀元件Z的直徑如圖8-5-6所示，則Z的直徑是

mm.圖8-5-628.

解析：(1)由題意，電流和電壓從零開始遞增，則滑動變阻器要接成分壓式；元件的電阻較小，則伏安法測電阻時應采用電流表外接法．應選A.(2)實物連線如下圖．(3)由表格可知，隨著電壓的增大，元件的電阻減小，即電阻率隨溫度的升高而減小，所以該元件材料是半導體．29.圖象法處理數據在該實驗中的應用用伏安法測量電阻阻值R，并求出電阻率ρ.給定電壓表(內阻約為50kΩ)、電流表(內阻約為40Ω)、滑動變阻器、電源、電鍵、待測電阻(約為250Ω)及導線若干.30.圖8-5-731.(1)畫出測量R的電路圖.(2)在圖8-5-7中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據此圖求R值的步驟：

.求出的電阻值R=

.(保留三位有效數字)(3)待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標為50分度的游標卡尺測量其長度與直徑，結果分別如圖8-5-8(a)、(b)所示，由圖可知其長度為

，直徑為

.32.(4)由以上數據可求出ρ=

.(保留三位有效數字)圖8-5-833.本題考查伏安法測電阻的原理、用U-I圖象求電阻的方法，電阻率的計算及游標卡尺的讀數.

(1)滑動變阻器可采用限流式接法和分壓式接法，因為，所以電流表可用外接法，電路圖有兩種情況，如下圖所示，根據“能限流不分壓”原則，應選限流式接法...(2)①作U—I圖線，應舍去左起第2個點，其余5個點盡量靠近直線且均勻分布在直線兩側.②求該直線的斜率k，則R=k=229Ω(221Ω～237Ω均正確)36.(3)長度為0.800cm;直徑為0.194cm(4)根據得

代入數據ρ=229×Ω·m=8.46×10-2Ω·m本實驗考查的覆蓋面較大，在實驗復習中要理解實驗原理、實驗步驟，掌握實驗數據的處理方法，同時要提高對實驗數據的計算能力.37.

變式訓練2：在用伏安法測電阻的實驗中，所用電壓表的內阻約為20kΩ，電流表的內阻約為10Ω，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進行實驗，讀得的各組數據用實心圓點標于坐標上，如圖8-5-9所示．(1)根據各點表示的數據描出I-U圖線，由此求得該電阻的阻值Rx=_____(保留兩位有效數字)．(2)畫出此實驗的電路原理圖．38.

解析：本題采用圖像法解題，只要正確畫出I—U圖線，然后從圖線中求出Rx，作圖線時使多數點在圖線上，被測電阻Rx阻值看成是不變的，則圖線應是通過原點的一條直線．圖線的斜率等于被測電阻阻值Rx.(1)舍去不合理的點．直線如圖甲所示．Rx=2.4×103Ω(2.3×103或2.5×103也算對)．如圖甲所示，觀察6個實驗點，發(fā)現第4點偏差較大，舍去不用，將其余五點連成直線，得到過坐標原點的I—U圖像．由圖像適當選取I、U值，39.甲40.(2)由于待測電阻較大，Rx?RA，測量電路應設計為內接法．由于待測電阻較大，控制電路宜采用分壓電路如圖乙，但由于滑動變阻器阻值情況不明確，也可用限流接法．乙41..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:59PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:59PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、楊柳散和風，青山澹吾慮。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202