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1、实验七 测定金属的电阻率【考纲全景透析】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. 2.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法. 3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率.二、实验原理 由R=得=因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率.(1) 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R= ).电路原理如图所示. (2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S. (3)将测量的数据代入公式=求金属丝的电阻率.【螺旋测微器、游标卡尺的使用】 1.螺旋测微器的构造原理及读数 (1)螺旋测微器
2、的构造 如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毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出. 测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动
3、刻度数(估读一位)0.01(mm) 如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm. 2.游标卡尺(如图) (1)构造: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、(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.【伏安法测电阻】 1.电流表的内接法和外接法的比较 2.两种电路的选择 (1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大，小外偏小”. (2)临界值计算法 Rx 时，用电流表内接法. (3)实验试探法：按图示接好电路，让电压表一根接线柱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，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有
5、较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法. 三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干.【热点难点全析】一、实验步骤 1.直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径， 求出其平均值d，计算出导线的横截面积S=2.电路连接：按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路. 3.长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.4.U、I测量：把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的
6、位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S. 5.拆去实验线路，整理好实验器材.【例1】(2011江门模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A.电压表03 V，内阻10 k B.电压表015 V，内阻50 k C.电流表00.6 A，内阻0.05 D.电流表03 A，内阻0.01 E.滑动变阻器，010
7、 F.滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_.(填序号)实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.错误1_错误2_【答案】(1)0.680(或0.679)(2)A C E错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误2：采用了电流表内接法二、数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx=分别算出各次的数值，再取平均值. (2)用U-I图线的斜率求出. 2.计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式= 3.误差分析（1）金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一. （
8、2）采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小. （3）金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差. （4）由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差. 4.注意事项（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法. （2）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、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端. （3）测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测
9、量时应将导线拉直,反复测量三次，求其平均值. （4）测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值. （5）闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置. （6）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大. （7）求R的平均值时可用两种方法：第一种是用R=U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U-I图线)来求出.若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予
10、考虑.【高考零距离】【2012年】1.（2012 广东）（1）某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图15（a）和图15（b）所示，长度为_cm，直径为_mm。按图15（c）链接电路后，实验操作如下：（a）将滑动变阻器R1的阻值置于最_处（填“大”或“小”）；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；（b）将电阻箱R2的阻值调至最_（填“大”或“小”）；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280； 由此可知，圆柱体的电阻为_。【答案】（1）5.01
11、 5.315 （a）大 （b）大 1280【详解】（1）游标卡尺的读数步骤如下.首先，确定游标卡尺的精度为10分度，即为0.1mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数50.0mm，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齐的一根刻线，精度格数=0.11mm=0.1mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，50.0mm+0.1mm=50.1mm=5.01cm；螺旋测微器的读数步骤如下.首先，确定从主尺读出毫米数为5.000mm，可动刻度与主尺对齐个数为31.5（格），读数为0.315mm，则螺旋测微器读数为5.000mm+0.315mm=5.315mm为保护电路每次实
12、验前均应调节R1至最大值，两次实验电流表读数一致，则两电阻相等，未知电阻阻值为1280。2.（2012 北京）21.（18分）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。图1(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1所示，其读数应为 mm(该值拉近多次测量的平均值）。(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1）、电流表（内阻约0.1）、电压表（内阻约3k）、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：次数12345
13、67U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的 图（选填“甲”或“乙”）。VARSRxRS图2乙甲VARx0 I/A 图4U/V 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 PRx图3（3） 图3是测量Rx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3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。（4）这个小组的同
14、学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4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= （保留两位有效数字）。（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）。A.110-2m B. 110-3m C. 110-6m D. 110-8m（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
