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1、实验八测定金属的电阻率1实验目的(1)掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。(2)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。(3)会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。2实验原理 由R得，用伏安法测出金属丝的电阻R，用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，金属丝的横截面积S可由其直径d算出，即S，直径d可由螺旋测微器测出。3实验器材金属丝、螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、直流电源、开关、导线若干、毫米刻度尺。4实验步骤(1)用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出平均值d。(2)按伏安法测电阻的原理连接实验电路。(3)用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝的有效长度3次，求出平均
2、值l。(4)先把滑动变阻器的阻值调到最大，再闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，读出几组电流表、电压表的示数。(5)采用平均值法或图象法求电阻R。(6)把测量数据代入电阻率公式R，计算出金属丝的电阻率。5注意事项(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此电路采用电流表外接法。(2)闭合开关前，要使滑动变阻器电阻值调到最大。(3)实验时通电时间不宜过长，电流不宜过大。考点一| 仪表的读数1螺旋测微器(1)原理：螺旋测微器上的螺纹距为0.5 mm，旋钮每转一周，前进或后退0.5 mm，旋钮上的刻度为50等份，每转动一小格，旋钮前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm，读数时估读到
3、0.001 mm。(2)读数：测量值(mm)(固定刻度数可动刻度数0.01)mm注意：(a)读固定刻度时，注意半毫米刻度线是否露出。(b)读可动刻度时，注意要估读一位。2游标卡尺(1)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，此差值等于游标卡尺的精确度，记住表中三种游标卡尺的精确度：游标尺刻度格数刻度总长度精确度109 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm(2)读数：测量值(mm)(XK精确度) mmX为主尺上的整毫米数，K为游标尺与主尺上某一刻线对齐的游标格数。注意：(1)读数前要先确定游标卡尺的精确度；(2)不要把游标尺的左边沿看成零刻度线；
4、(3)游标卡尺不需要估读，但要保持和精确度相同的位数。(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为10等分、20等分、50等分，它们的读数依次为_mm，_mm，_mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图乙所示，则金属丝的直径是 _mm。甲乙(3)图丙使用0.6 A量程时，图中表针示数是_A；当使用3 A量程时，图中表针示数为_A。图丁使用较小量程时，图中表针的示数为_V。若使用的是较大量程，图中表针示数为_V。丙丁(4)旋钮式电阻箱如图戊所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_。今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_。戊答案：(1)1
5、7.7 mm23.85 mm3.18 mm(2)2.150 mm(3)0.442.201.708.5(4)1 987将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0考点二| 实验电路和器材选择1伏安法测电阻的两种连接方法电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值R测Rx测量值小于真实值2.伏安法测电阻的电路选择(1)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，采用电流表外接法；若Rx较大，采用电流表内接法。(2)计算法Rx时，用电流表内接法。(3)试探法：如图所示，让电压表的一根接线P先
6、后与a、b处接触，如果电压表的示数变化较大，用电流表外接法；如果电流表的示数变化较大，用电流表内接法。3选择器材(1)选择器材的原则：安全、精确、方便。在保证不超过电压表和电流表量程的条件下，尽量使指针偏角大些，精确度更高些。(2)选择器材的思路：先估算回路中电流和电压的最大值，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。1(2018天津高考)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 k)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A电压表(量程01 V，内阻约10 k)B电压表(量程010 V，内阻约100 k)C电流表(量程01 mA，内阻约30 )D电流表(量程00.6 A，内
7、阻约0.05 )E电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)F电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)G滑动变阻器R0(阻值范围010 ，额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用_，电流表选用_，电源选用_。(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_。解析：本题考查伏安法测电阻。(1)由于Rx的阻值约为10 k，电压表内阻应远大于10 k，故电压表应选B；电路电流最大值约为1 mA，故电流表应选C；电源应选F。(2)因R
8、x，属于大电阻，故电流表采用内接法，而滑动变阻器R0的阻值小于Rx，则滑动变阻器R0采用分压式接法，如答案图所示。(3)由于电压表的读数为电阻Rx和电流表内阻的分压和，而电流表的读数是流过Rx的实际电流，故待测电阻测量值会大于其真实值。答案：(1)BCF(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)2(2017海南高考)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为：待测电阻R(阻值约为5 )电源(电动势3 V)滑动变阻器(阻值范围010 )电流表(量程0.6 A,3 A)电压表(量程3 V,15 V)开关，导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器
9、起限流作用。回答下列问题：(1)按照实验要求在图(a)中画出实物连线图。(a)(2)若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表的示数始终接近0。写出产生这种现象的一个原因：_。(3)在连线正确后，闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示。由图可知，电压表读数为_ V，电流表读数为_A。由此可得待测电阻的阻值为_ (结果保留3位有效数字)。(b)(c)解析：(1)因为电源电动势为3 V，则电压表的量程选用3 V，根据欧姆定律知，电流的最大值大约0.6 A，则电流表量程选择0.6 A，根据实物图进行连线。(2)闭合开关后移动滑动变阻器的
10、滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表的示数始终接近0，产生这种现象的原因是待测电阻R断路，由于电压表内阻非常大，导致电流表电流接近0，电压表电压测得是电源电压。(3)由图可知，电压表的读数为2.20 V，电流的读数为0.48 A，根据欧姆定律得，待测电阻R 4.58 。答案：(1)如图所示(2)待测电阻R断路(3)2.200.484.58考点三| 数据处理与误差分析1数据处理(1)平均值法：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值。(2)图象法：作出UI图象，由图象的斜率求出电阻值。连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，舍去个别明显偏离较远的点。2误差分析(1)偶然误差：金属丝直径、长
11、度的测量带来的误差。(2)系统误差：若为内接法，电压测量值偏大，电阻测量值大于真实值。若为外接法，电流测量值偏大，电阻测量值小于真实值。1(2014浙江高考)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。(1)如图甲所示是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出。甲(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到UI图上，如图乙所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_(选填“”或“”)表示的。乙(3)请你选择一组数据点，在图乙上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为_。解析：根据欧姆定律UI图象及其意义解决
12、问题。(1)连线如图甲所示。甲(2)UI图象如图乙所示，UI图象的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“”表示的。乙(3)在UI图象上，选用外接法所得的“”连线，则R1.2 ，选用内接法所得的“”连线，则R1.6 。答案：(1)连线图见解析(2)(3)作图见解析；用“”表示的数据连线时，1.2(1.11.3均可)，用“”表示的数据连线时，1.6(1.51.7均可)2(2019长春质检)(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则金属丝的直径的读数是_，电流表的读数是
13、_，电压表的读数是_。(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为010 ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k。电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势E4.5 V，内阻很小。则下面电路图中_(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏_(选填“大”或“小”)。ABCD(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA是已知的，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是图中的_电路(填电路图下方的字母代号)。此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx_(用题中字母代号表示)。解析：(1)螺旋测微器先读固定部分为0.5 mm，可动部分可估读为38.10.01 mm0.381 mm，故总示数为：(0.50.381) mm0.881 mm；电流表量程为0.6 A，则最小刻度为0.02 A，读数为0.42 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则读数为2.25 V。(2)因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流接法；同时电压表内电阻较大，由以上读数可知，待测金属丝的电阻约
