實驗七測定金屬的電阻率

1、實驗七測定金屬的電阻率一、基本實驗要求1實驗原理根據(jù)電阻定律公式知道只要測量出金屬絲的長度和它的直徑d，計算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計算出金屬絲的電阻率2實驗器材被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(50 )，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺3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)接好用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最大的位置(5)改變滑動變阻

2、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)(6)將測得的Rx、l、d值，代入公式Rx中，計算出金屬絲的電阻率4電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較電流表內(nèi)接法電流表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RxRA>Rx，測量值大于真實值R測<Rx，測量值小于真實值適用條件RARxRVRx二、規(guī)律方法總結(jié)1伏安法測電阻的電路選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(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(2)臨界值計算法Rx<時，用電流表外接法；Rx>

3、時，用電流表內(nèi)接法(3)實驗試探法：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2注意事項(1)先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量(2)電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法(3)電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大3誤差分析(1)若為內(nèi)接法，電流表分壓(2)若為外接法，電壓表分流(3)長度和直徑的測量存在誤差三、基本儀器使用

4、(一)螺旋測微器1構(gòu)造：如圖所示，S為固定刻度，H為可動刻度2原理：可動刻度H上的刻度為50等份，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm.3讀數(shù)(1)測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出(2)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)(二)游標(biāo)卡尺1構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺(如圖所示)2用途：測量厚度、長度、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)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的

5、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格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與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 mm4.讀數(shù)：若用x表示從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齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(xK×精確度) mm.需要注意的是，不管是哪種卡尺，K值均不需要向后估讀一位(三)常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度的電表允許加的

6、最大電壓或通過的電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，接照指針的實際位置進(jìn)行讀數(shù)即可103 V的電壓表和03 A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位2對于015 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1 V.3對于0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.1(2016·臨沂模擬)現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，為測量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測微器測量該圓柱

7、體的直徑，用游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖a和b所示(1)由上圖讀得圓柱體的直徑為_cm，長度為_cm.(2)若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長度分別為D、L，測得D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為_解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為1.5 mm34.4×0.01 mm1.844 mm(1.8421.846范圍內(nèi)的均可)；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為42 mm8×0.05 mm42.40 mm4.240 cm；(2)圓柱體的橫截面積為S，由電阻定律R和歐姆定律R可知，.答案：(1)0.184 44.240(2)2(多選)在“測定金

8、屬的電阻率”的實驗中，以下操作錯誤的是()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(nèi)接法，多次測量后算出平均值D實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變解析：實驗中應(yīng)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(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它的分流作用很小，應(yīng)采用電流表外接法，故A、C操作錯誤答案：AC3(2017·恩施模擬)為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路圖中，A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和

9、電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀單擲開關(guān)，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(diào)節(jié)_，使待測微安表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時_的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點2，調(diào)節(jié)_，使_，記下此時RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過程，計算RN讀數(shù)的_，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值解析：本題方法為替代法當(dāng)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(nèi)阻與RN的電阻相同答案：(1)R0標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)(2)RN標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值4(2015·課標(biāo)全國卷)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表的電流的兩倍某同學(xué)利用這

10、一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供材料器材如下：待測電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干(1)虛線框內(nèi)為同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完整；(2)根據(jù)設(shè)計的電路寫出步驟_；(3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV與內(nèi)阻的真實值RV之比RV_RV(填“>”“”或“<”)，主要理由是_.解析：(1)實驗電路如圖所示(2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開關(guān)S1、S2，調(diào)

11、節(jié)R1，使電壓表指針滿偏；保證滑動變阻器的滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱S1，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，即為測得的電壓表內(nèi)阻(3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻器使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路的總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RVRV.答案：見解析1(2016·太原模擬)某同學(xué)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

12、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，故金屬板的厚度d6.870 mm0.010 mm6.860 mm.答案：0.010(0.009或0.011也對)6.870(6.869或6.871也對)6.860(6.8586.862)2(2016·青島模擬)在“測定金屬的電阻率”的實驗中，待測金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5 .實驗室備有下列實驗器材：A電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約為15 k)B電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻約為75 k)C電流表A1(量程3 A，內(nèi)阻約為0.2 )D電流表A2(量程600 mA，內(nèi)阻約為1

13、)E變阻器R1(0100 ，0.3 A)F變阻器R2(02 000 ，0.1 A)G電池E(電動勢為3 V，內(nèi)阻約為0.3 )H開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為了提高實驗精確度，減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有_(2)為了減小實驗誤差，應(yīng)選用圖甲中_(填“a”或“b”)為該實驗的電路圖，并按所選擇的電路圖把實物圖乙用導(dǎo)線連接起來解析：(1)由電池E決定了電壓表選V1；結(jié)合Rx粗略計算電流在600 mA內(nèi)，故選A2；由Rx約為5 確定變阻器選R1，故應(yīng)選器材有A、D、E、G、H.(2)因A2的內(nèi)阻不能滿足遠(yuǎn)小于Rx，電流表應(yīng)外接，故選圖b.實物連接如圖所示答案：(1)A、D、E、G、H(2)b實物圖連接

14、見解析3(2017·武漢模擬)某學(xué)習(xí)小組用伏安法測量一未知電阻Rx的阻值，給定器材及規(guī)格為：電流表A(量程為05 mA，內(nèi)阻約為10 )；電壓表V(量程為03 V，內(nèi)阻約為3 k)；最大阻值約為100 的滑動變阻器；電源E(電動勢約3 V)；開關(guān)S、導(dǎo)線若干(1)由于不知道未知電阻的阻值范圍，先采用如圖甲所示電路試測，讀得電壓表示數(shù)大約為2.5 V，電流表示數(shù)大約為5 mA，則未知電阻的阻值Rx大約為_.(2)經(jīng)分析，該電路測量誤差較大，需改進(jìn)請直接在圖甲上改畫：在不需要的連線上畫“×”表示，補(bǔ)畫上需要添加的連線(3)對改進(jìn)的電路進(jìn)行測量，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的U

15、I圖象，得Rx_(保留三位有效數(shù)字)解析：本題考查伏安法測電阻及電流表外接法和內(nèi)接法的選擇(1)根據(jù)用圖甲測量的數(shù)據(jù)和歐姆定律可得Rx 500 .(2)待測電阻Rx約為500 ，而電壓表的內(nèi)阻約為3 k，是待測電阻的6倍左右，電流表的內(nèi)阻約為10 ，待測電阻是電流表內(nèi)阻的50倍左右，所以用電流表外接法電壓表的分流作用比較大，應(yīng)改為電流表內(nèi)接法(3)待測電阻Rx的大小就等于圖乙中圖線的斜率，即Rx 500 .答案：(1)500(2)見解析圖(3)5004(2016·濟(jì)寧模擬)某同學(xué)為了測量電流表A1內(nèi)阻的精確值，提供如下器材：電流表A1(量程300 mA，內(nèi)阻約為5 )；電流表A2(量

16、程600 mA，內(nèi)阻約為1 )；電流表V(量程15 V，內(nèi)阻約為3 k)；滑動變阻器R1(010 ，額定電流為1 A)；滑動變阻器R2(0250 ，額定電流為0.01 A)；電源E(電動勢3 V，內(nèi)阻較小)；定值定阻R0(5 )；開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)要求待測電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且多測幾組數(shù)據(jù)，盡可能減小誤差以上給定的器材中滑動變阻器應(yīng)選_請在下面的虛線框內(nèi)畫出測量用的電路原理圖，并在圖中標(biāo)出所選儀器的代號(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算電流表A1的內(nèi)阻r1，則r1的表達(dá)式為r1_(3)上式中各符號的物理意義是_解析：(1)要求待測電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且多測幾組數(shù)據(jù)，應(yīng)該設(shè)計

17、成分壓電路，滑動變阻器應(yīng)選阻值為010 的R1.電路原理圖如圖所示(2)由I1r1(I2I1)R0可得電流表A1的內(nèi)阻r1的表達(dá)式為r1R0.(3)r1R0中I2、I1分別為某次實驗時電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值答案：(1)R1電路原理圖見解析(2)R0(3) I2、I1分別為某次實驗時電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值5(2016·石家莊模擬)為了更準(zhǔn)確地測量某電壓表的內(nèi)阻RV(RV約為3.0×103 )，該同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路圖，實驗步驟如下：A斷開開關(guān)S，按圖連接好電路；B把滑動變阻器R的滑片P滑到b端；C將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D閉合

18、開關(guān)S；E移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3 V位置；F保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5 V位置，讀出此時電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值；G斷開開關(guān)S.實驗中可供選擇的實驗器材有：a待測電壓表b滑動變阻器：最大阻值2 000 c滑動變阻器：最大阻值10 d電阻箱：最大阻值9 999.9 ，阻值最小改變量為0.1 e電阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改變量為0.1 f電池組：電動勢約6 V，內(nèi)阻可忽略g開關(guān)、導(dǎo)線若干按照這位同學(xué)設(shè)計的實驗方法，回答下列問題：(1)要使測量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動變阻器中選用_(填“b”或“c”)，電阻箱中選用_(填“d”或“e”)(2)電壓表內(nèi)阻RV的測量值R測和真實值R真相比，R測_R真(填“”或“”)；若RV越大，則越_(填“大”或“小”)解析：(1)滑動變阻器選擇分壓式接法，故選擇阻值較小的，c可用；電壓表半偏時，所串聯(lián)變阻箱電阻約為3 000 ，故變阻箱選擇d.(2)由閉合電路歐姆定律可知，隨著電阻箱的阻值變大，電源兩端的路端電壓隨之變大，當(dāng)電阻箱調(diào)至使電壓表半偏時，此時電壓表與變阻箱兩端的總電壓比變阻箱阻值為0時要大，故此時變阻箱的