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2019-2020年高二物理 实验七 测定金属的电阻率【实验目的】1练习使用螺旋测微器；2学会用伏安法测电阻；3测定金属的电阻率。【实验原理】1.根据电阻定律有，金属的电阻率因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和导线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率 根据部分电路的欧姆定律可知R=U/I只要测出金属丝两端的电压U和金属丝中的电流I，就可以测出金属丝的电阻即用伏安法测出金属丝的电阻R 金属丝的长度l可以用米尺测量 金属丝的横截面积S由金属丝的直径d算出，即S=d2/4由于金属丝的直径较小，因此需要用比较精密的测量长度的仪器螺旋测微器来测量这就是本实验的实验原理 若用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝的电阻率的表达式为2在测定金属线的电阻时，为了防止金属线过热造成金属线的长度及电阻率的变化，因此，流过金属线的电流不宜太大则当电流表具有00.6A和03A两种量程时，应当选用哪个量程?如果被测金属线电阻约5，电压表具有03V和015V两种量程，应当选用哪个量程?分析： 电流表选00.6A电压表选03V3在图3中，电流表选用00.6A量程，电压表选用03V量程，则各指针所指示的分别为:I是0.35 A，是0.50 A；是1.20V，是2.00 V(由于被测金属丝的电阻较小，一般为510，电压表3 V档的内阻约为3 k，电流表0.6 A档的内阻约为0.1，所以测量电路应采用电流表外接法为了调节金属丝两端的电压，应选用滑动变阻器，根据本实验的实际情况，可采用滑动变阻器的限流接法)4.图4提供测电阻所用的实验器材，请将它们用线连接成所需的实验电路；并将变阻器的滑动片移到阻值最大的位置(用“”表示) 5实验中所使用的刻度尺的最小刻度是1mm，则它的测量结果可以准确到 1mm ，读数时应当读到 0.1mm 位下图中，(A)的测量结果是 0.1546 m, (B)的测量结果是 0.4500 m. 6. 螺旋测微器的构造、原理、读数方法 (1)CAI课件模拟螺旋测微器的构造: 螺旋测微器是由：测砧A、固定刻度B、尺架C、可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D、测微螺杆F构成的 (2)CAI课件模拟螺旋测微器的原理 螺旋测微器的螺距是0.5 mm，可动刻度一周为50格；旋钮D每旋转一周，测微螺杆F前进或后退05 mm因此，旋钮D每转过l格，测微螺杆F前进或后退001 mm可见螺旋测微器的精确度为001 mm (3)CAI课件模拟螺旋测微器的操作与读数 使用螺旋测微器时，将被测物体放在小砧A和测微螺杆F之间，先调节旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D，这样不致于在测微螺杆和被测物体之间产生过大的压力，既可以保护仪器，又能保证测量结果的准确性当听到咔咔的声音时停止转动，并用止动螺旋止动 读数时，被测物体长度大于o5 mm的部分在固定刻度上读出，不足o5 mm的部分在可动刻度上读出，读可动刻度示数时，还要注意估读一位数字螺旋测微器的读数可用下面公式表示：螺旋测微器的读数固定刻度上的读数+可动刻度上的格数精确度o.01 mm (4)CAI课件模拟螺旋测微器测量几种金属丝的直径，学生练习读数A4.365mm B4.090mm C0.690 mm D0.987mm7.注意事项 实验中先对测量仪器、仪表进行检查；观察电表的指针是否指在零刻度，如果有偏差，应当用小螺丝刀轻轻转动表头下方正中央的小螺丝，直到指针指在零刻度为止，或请老师帮忙调整；当螺旋测微器的测帖A和螺杆F并拢时，可动刻度E的零点应该恰好跟固定刻度B零点重合，如果不重合，就存在“零误差”，在测量时如何处理它可以向老师请教. 使用螺旋测微器中，当F快要接近被测物体时，要停止使用大旋钮D，改用微调旋钮D,这样就不至于在F和被测物体之间产生过大的压力，既可以保护仪器又能保证测量结果的准确. 在连接电路之前，应当适当安排仪器的位置，做到既要方便连线，又要使经常操作的仪器(如滑动变阻器)方便操作，经常观察的仪表(如电表)便于读数图1的排列就考虑到这个要求可供参考 连线之前应先断开开关，闭合开关之前要使滑动变阻器的滑动片位于阻值最大的位置拆除电路时，应首先拆去电源连线，然后再拆其他连线，并整理好仪器 L、d测多次，求平均值 通电电流不宜过大，时间不宜过长【步骤规范】实 验 步 骤操 作 规 范一 测量金属导线的直径1观察螺旋测微器两小砧合拢时，可动刻度上的零刻度线和固定刻度上的零刻度线是否重合，观察螺旋测微器的最小分度值2将金属导线放在螺旋测微器的小砧和测微螺杆之间，正确操作螺旋测微器，测出金属导线的直径3在金属导线的不同位置、不同方向上，再测两次，求出平均值1螺旋测微器的最小分度是0.01mm，应估读到0.001mm2螺旋测微器的正确握法是：用左手食指侧面和大拇指握住框架塑料防热片的左侧，用右手大拇指和食指旋动旋钮 调节旋钮时，应先用粗调旋钮，使小砧与金属导线接近，然后改用微调旋钮推进活动小砧，当听到棘轮打滑空转并发出“咯咯”声时，才可读数 读数时，先读出固定刻度上的毫米整数部分（注意半毫米刻度线是否露出），再读出可动刻度的值（如半毫米刻度线已露出，应加上0.500mm），作后读出估读值 二用伏安法测金属导线的电阻1对电流表、电压表进行机械调零2将金属导线拉直，固定在木条上3按图连接电路AV 4闭合电键，调节滑动变阻器，读取三组I、U值5计算三组I、U值对应的电阻值，取其平均值 1.若表针不在零位，用螺旋刀旋动机械调零螺钉，使其对正2连接电路前，先布列仪器，使其位置合适，然后先电阻、后电表依次连接电路，电源最后接 电键接入电路时，应处于断开位置 闭合电键前，变阻器阻值应最大 导线的连接处必须在接线柱上（无“丁”字形接线） 3电流表、电压表量程合适 每次实验通电时间不宜过长，电流不宜过大，并应及时切断电源 I、U值读数准确，有估读。三测量金属导线的长度1用毫米刻度尺测量固定在木条上连入电路中的金属导线的长度2以毫米刻度尺的不同起点再测两次3算出金属导线长度平均值 测量时，刻度尺的刻度应贴近金属导线；视线要跟尺垂直；有估读（即读出0.1mm）四拆除电路，仪器复原 电源必须先拆【典型例题】例1 在“测定金属电阻率”的实验中，若被测电阻丝的长度为80.00cm，电阻约为34，在下列器材中应选用的是 （写代号）A电压表（015V）；B电压表（03V）；C电流表（00.6A）；D电流表（03A）；E滑动变阻器（050，2A）； F滑动变阻器（0500，1A）； G电源（E3V，r0.2）；H电源（E10V，rl）；I开关；J导线（若干）答案. B C E G I J 例2测定金属电阻率的实验中，（1）如图2（a）为测金属丝直径时螺旋测微器的示意图，则此金属丝的直径为 m；（2）如图2（b）为用伏安法测金属丝电阻的电路图，其中M为 ， N为 ；若两表示数分别如图2（C）、（d）所示，则被测金属丝的电阻R测 ；（ 3）用以上方法测得的金属丝电阻率与其实际值比较是 （填“偏小”、“偏大”或“准确”） 答案: （1）5.9102m （2）电流表 电压表 5 （3）偏小 例3 在测定金属丝的直径时，螺旋测微器的读数如图3所示，可知该金属丝的直径d=_103m。 答案:. 0.900例4（06四川卷）在“测定金属的电阻率”实验中，需要测量金属丝的长度和直径。现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝长度，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为 mm。在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法： 答案:在铅笔上紧密排绕金属丝N匝，用米尺量出该N匝金属丝的宽度D,由此可以计算得出金属丝的平均直径为D/N实验七：测定金属的电阻率练习 1 有一个阻值约为5k的电阻，现用伏安法较准确的测定它的电阻值，可供选用的电流表量程为50mA，内阻为20，电压表量程为5V，内阻为10k，为减少误差，实验时应选用哪种电路为好?( ) 2在测定金属丝的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图所示，由图读出金属丝的直径是_ 3 如图是伏安法测电阻的电路，其中电压表示数为100V， 电流表示数为0.4A，由此得出的电阻值为_。若电压表的内阻为1250，则被测电阻的真实值应为_。 4 用零点准确的螺旋测微器测量某物长度，被测物的长度如图4（1）可读为_，图4（2）可读为_ 5 图5为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下： (1)待测电阻Rx（约100）； (2)直流毫安表（量程010毫安，内阻50） (3)直流电压表（量程03V，内阻5k）； (4)直流电源（输出电压4V，内阻可不计）； (5)滑动变阻器（阻值范围015，允许最大电流1A）； (6)电键一个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线 6 如图6，a、b、c、d是滑动变阻器的四个接线柱现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片向c移动时，电路中电流减小则接入电路的接线柱可能是 Aa和bBa和cCb和cDb和d 7 如图7千分尺的读数应是_mm 8 如右图8所示为螺旋测微器测量小球的直径时的示数，这个小球的直径应是_mm. 9 在“测定金属电阻率”的实验中，用千分尺测量金属丝的直径，利用伏安法测量金属丝的电阻，千分尺示数及电流表、电压表的示数都如图9所示，则可读出该金属丝的直径是_mm，金属丝的电阻值_（本空要求两位有效数字）。除此以外，还需要测量的物理量是_ 图 10 某学生准备用伏安法测定一个未知电阻的阻值，实验中他的实物接线如图10所示(1)指出该学生实物接线中的错误；(2)根据纠正错误以后的实物接线图，画出与之对应的原理电路图 11 用伏安法测一个未知电阻Rx的阻值已知Rx约为200所用仪器规格如下：电压表(15V，15k)；电流表(0.6A，0.1)；变阻器R1：(0500)；变阻器R2：(020)；合适的电源以及电键、导线等 (1)画出实验电路图(2)要求调节滑动变阻器使电路中电流强度变化较明显，应选用哪一个变阻器?答：_ (3)按上述电路测得的Rx值比真实值_ 12 用伏安法测一段金属丝的电阻，所用的仪器如图12所示，其中电压表的内阻约2K，电流表的内阻约1，滑动变阻器标有10、1A，蓄电池的电动势6.0V，内电阻0.2。测得的数据如表所示：在坐标图上按所给的标度做出I-U图象，并计算出电阻的大小是 _在图中将所给的器件用铅笔线代表导线连成实验电路。 13 某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据：在右图上画出IU图线从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是：_ 这表明导体的电阻随温度升_ 14 在测定金属的电阻率的实验中： (1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则该金属丝的直径为_mm (2)已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供测量该电阻丝电阻时选用，应选用的器材有_（只填代号） A量程是0.6A、内阻为0.5的安培计 B量程是3A、内阻为0.1的安培计C量程是3V、内阻为6k的伏特计 D量程是15V、内阻为30k的伏特计E阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器F阻值为020，额定电流为2A的滑动变阻器G蓄电池（6V） H开关一个，导线若干 (3)在下面虚线框内画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图。 15 用伏安法较准确地测定一个待测电阻Rx（约200）的阻值，可供选择的器材有A毫安表（010mA，内阻50）B安培表（00.6A，内阻0.5）C伏特表（03V，内阻5k） D 伏特表（015V，内阻20k）E电源（6V，内阻不计） F 滑动变阻器（020，允许最大电流1A）G 电键一个，导线若干。 （1）上述器材中，电流表应选用_；电压表应选用_。（填写各电表的字母代号） （2）根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。16. （96上海）图16所示,P是一根表面均匀的镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管(其长度L为50cm左右，直径D为10cm左右)，镀膜材料的电阻率已知，管的两端有导电箍MN.现给米尺、电压表V、电流表A、电源E、滑动变阻器R、电键S和若干导线，请设计一个测定膜层厚度d的试验方案。实验中应测定的物理量是 。在虚线框内用符号画出测量电路图。计算膜层厚度的公式是 。实验七：测定金属的电阻率答案1 B 2 0.800mm 3 250，312.5 4 2.048mm；4.605mm5 图略 65.150(0.002都算对) 7 1.400 14.3 金属丝的长度 8 CD9 2.70010 D；C；外11 DE（电流表外接、滑线变阻器接分压电路）电路接线图略12 见图（从原点画起不扣分）开始不变，后来逐渐增大增大13 如图所示（2分）5.2（2分）电路图略（3分）说明：电阻值无单位或只给1位有效数字的扣1分；电路图连接中滑动变阻器要采用分压式连接，电流表要外接，电表正负接线要正确。14 0.350；ACFGH；电路图略 （8分）17654328901765432890176543289017654328901765432890176543289011001010000100000100015 (1)B；D(2)16.(1)LDUI;(2) 略(3)d=LI/DU