实验七测定金属的电阻率

单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验七测定金属的电阻率,一、实验目的,1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法,2掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法,3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率,三、实验器材,毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围050 )，电池组，开关，被测金属丝，导线若干,四、螺旋测微器的构造、原理及读数,1螺旋测微器的构造,如下图所示是常用的螺旋测微器它的测砧,A,和固定刻度,S,固定在尺架,F,上旋钮,K,、微调旋钮,K,和可动刻度,H,、测微螺杆,P,连在一起，通过精密螺纹套在,S,上,2螺旋测微器的原理,测微螺杆,P,与固定刻度,S,之间的精密螺纹的螺距为,0.5 mm，即旋钮,K,每旋转一周，,P,前进或后退0.5 mm，而可动刻度,H,上的刻度为50等份，每转动一小格，,P,前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺,3读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出测量值(毫米)固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(毫米),如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：,2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.,五、游标卡尺,1构造：如下图所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉,2,用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径,3原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成,不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：,4.读数：若用,x,表示由主尺上读出的整毫米数，,K,表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(,x,K,精确度)mm.,六、伏安法测电阻,1电流表的内接法和外接法的比较,(3)实验试探法：按图所示接好电路，让电压表的一根接线柱,P,先后与,a,、,b,处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则采用电流表内接法,3按照原理图(如图所示)连好用伏安法测电阻的实验电路,4把滑动变阻器调到接入电路中的电阻值最大的位置，检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流值和电压值记录在表格中，断开S，求出导线电阻,R,x,的平均值,5整理仪器,九、注意事项,1螺旋测微器的使用,(1)测量前须校对零点：先使测砧,A,与测微螺杆,P,并拢，观察可动刻度零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，不重合时，用存放在螺旋测微器盒中的工具调节，直到完全重合为止,(2)测量时，当测微螺杆,P,将要接触被测物体时，要停止使用旋钮,K,，改用微调旋钮,K,，以避免,P,和被测物体间产生过大的压力这样，既可以保护仪器，又能保证测量结果准确当听到,“,咔、咔,”,声后，停止转动，即可读数,(3)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，应读到小数点后面第三位,(4)为防止读出的数据出现差错，可在读数前估计大概读数值，若发现最后读数与开始估计数值相差较大，立即检查出错原因，如半毫米刻线是否露出,2测定金属的电阻率,(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法,(3)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大,(4)电流不宜太大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大,(5)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端,十一、实验改进,在本实验中，由于电表内电阻的影响，从而使金属导线电阻测量值偏小，可以改进实验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差,1等效替换法,连接电路如下图所示，,R,为电阻箱，,R,x,为待测电阻，通过调节电阻箱,R,，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表中的电流示数相同，则表明,R,x,R,，即可测出,R,x,.,2附加电阻法,连接电路如图所示，,R,1,为一阻值较大的固定电阻，,R,x,为待测电阻,(2013,安徽理综，21,)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm.,仪器的读数,0.007,0.638,(2)为了精确测量合金丝的电阻,R,x,，设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接,【解析】(1)螺旋测微器读数：较零时读数：00.7,0.01 mm0.007 mm，测量时读数：0.5 mm14.5,0.01 mm0.645 mm，则合金丝的直径为(0.645 mm,0.007 mm)0.638 mm.,(2),实物电路连接如图所示,(2012,北京理综，21)在,“,测定金属的电阻率,”,实验中，所用测量仪器均已校准待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.,(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为_mm.(该值接近多次测量的平均值),实验数据的处理,0.398,甲,(2)用伏安法测金属丝的电阻,R,x,.实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器,R,(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：,由以上实验数据可知，他们测量,R,x,是采用图乙中的_图(选填“A”或“B”),乙,A,(3)图丙是测量,R,x,的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片,P,置于变阻器的一端请根据(2)所选的电路图，补充完成图丙中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏,丙,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立,U,、,I,坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点请在图丁中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出,U,I,图线由图线得到金属丝的阻值,R,x,_ .(保留2位有效数字),4.4,丁,(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_,(填选项前的符号),A110,2,m,B110,3,m,C110,6,m,D110,8,m,C,(6)任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是_,(有多个正确选项)( ),A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差,B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差,C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差,D用,U,I,图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,CD,(3)实物连图时要注意：开关闭合前，滑动变阻器应处于零阻值处，以使待测电阻的分压最小；应保证开关能控制整个电路的通断；电流从电压表和电流表正极流入,(4)在坐标系中描出2、4、6次测量数据对应的点，然后连线由于第6个数据描点偏差太大，舍弃不用；图线的斜率即为,R,x,的阻值，由图象可知，,R,x,4.4 .,有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率,、长度,L,和两底面直径,d,、,D,有关他进行了如下实验：,实验创新设计,甲乙,丙,(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径,d,、,D,和长度,L,.图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数,L,_cm.,(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)该合金棒的电阻约为几个欧姆图中有一处连接不当的导线是_(用标注在导线旁的数字表示),9.940,(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻,R,6.72 ，根据电阻定律计算电阻率为,、长为,L,、直径分别为,d,和,D,的圆柱状合金棒的电阻分别为,R,d,13.3 、,R,D,3.38 .他发现：在误差允许范围内，电阻,R,满足,R,2,R,d,R,D,，由此推断该圆台状合金棒的电阻,R,_(用,、,L,、,d,、,D,表示),【解析】(1)首先确定游标卡尺的精度为20分度，即为,0.05 mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00 mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度格数0.0 58 mm0.40 mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00 mm,0.40 mm99.40 mm9.940 cm.,(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，,线的连接使用的是安培表内接法,1,“,测定金属的电阻率,”,的实验中，以下操作中错误的是,(,),A,用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中,B,用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值,C,用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值,D,实验中应保持金属丝的温度不变,AC,2,(2014,河南适应性测试,),现要测量一待测电阻,R,1,的阻值，所用器材如下：,标准电流表,A,1,(,量程,250 mA,，内阻,r,1,5 ),；,电流表,A,2,(,量程,300 mA,，内阻,r,2,约为,5 ),；,待测电阻,R,1,(,阻值约为,100 ),；,滑动变阻器,R,2,(,最大阻值,10 ),；,电源,E,(,电动势约为,6 V,，内阻,r,约为,1 ),；,单刀单掷开关，导线若干,(1),要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号,(2),实验中，需要直接测量的物理量是,_,，用测得的量表示待测电阻,R,1,的阻值,R,1,_,两电流表,A,1,、,A,2,的读数,I,1,、,I,2,3,某同学做,“,测定金属电阻率,”,的实验,(1),需要通过实验直接测量的物理量有：,(,写出名称和符号,) _,(2),这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图所示由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为,_.,加在金属丝两端的电压,U,，通过金属丝的电流,I,，金属丝的长度,l,，金属丝的直径,d,5.22,4,(2014,上海松江质检,),“,探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系,”,的实验电路如图所示，,a,、,b,、,c,、,d,是四种不同的金属丝,现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示.,(1),电路中四种金属丝应分别选用上表中的,_(,用编号表示,),(2),某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻,R,与长度,l,、横截面积,S,的关系可用比例式,R,来表示，你认为是否正确，为什么？,(3),在交流合作时，有位同学提出用如下图所示的电路，只要将图中,P,端分别和,1,、,2,、,3,、,4,相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价,BCDE,不正确，因为它们的材料不完全相同,不能探究出实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等；电流表的内阻与金属丝相比不能忽略，对实验影响较大,5,(2012,山东理综，,21(2),在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：,待测金属丝：,R,x,(,阻值约,4 ,，额定电流约,0.5 A),；,电压表：,V(,量程,3 V,，内阻约,3 k),电流表：,A,1,(,量程,0.6 A,，内阻约,0.2 ),；,A,2,(,量程,3 A,，内阻约,0.05 ),；,电源：,E,1,(,电动势,3 V,，内阻不计,),；,E,2,(,电动势,12 V,，内阻不计,),；,滑动变阻器：,R,(,最大阻值约,20 ),；,螺旋测微器；毫米刻度尺；开关,S,；导线,用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为,_mm.,若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选,_,，电源应选,_(,均填器材代号,),，完成电路原理图,1.773,A,1,E,1,6,(2013,北京理综，,21),某同学通过实验测定一个阻值约为,5 ,的电阻,R,x,的阻值,(1),现有电源,(4V,，内阻可不计,),、滑动变阻器,(0,50 ,，额定电流,2 A),、开关和导线若干，以及下列电表：,A,电流表,(0,3 A,，内阻约,0.025 ),B,电流表,(0,0.6 A,，内阻约,0.125 ),C,电压表,(0,3 V,，内阻约,3 k),D,电压表,(0,15 V,，内阻约,15 k ),为减小测量误差，在实验中，电流表应选用,_,，电压表应选用,_(,选填器材前的字母,),；实验电路应采用图,1,中的,_(,选填,“,甲,”,或,“,乙,”,),B,C,甲,图1,(2),图,2,是测量,R,x,的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在,(1),问中所选的电路图，补充完成图,2,中实物间的连线,(3),接通开关，改变滑动变阻器滑片,P,的位置，并记录对应的电流表示数,I,、电压表示数,U,.,某次电表示数如图,3,所示，可得该电阻的测量值,R,x,U/I,_(,保留两位有效数字,),5.2,