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1、实验九：测定金属的电阻率一、练习使用螺旋测微器和游标卡尺1螺旋测微器的构造及读数(1)螺旋测微器的构造：如图 S91 所示是常用的螺旋测微器它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 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 B 上.图 S91(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆 P 与固定刻度 B 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，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.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺
2、旋测微器又叫千分尺(3)读数：测量时被测物体长度的整数(或半整数)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)可动刻度数(估读一位)0.01(毫米)固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为.5 mm，没露出则为 mm表示固定刻度水平线下面的刻度数.可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字2游标卡尺(1)游标卡尺的构造游标卡尺，是一种测量长度、内外径、深度的量具游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成主尺一般以毫米为单位，而游标上则有 10、20 或 50 个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺(精确度为 0.1 mm)、二十分度游标卡尺
3、(精确度为 0.05 mm)和五十分度游标卡尺(精确度为 0.02 mm)游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径图 S92(2)游标卡尺的读数读数时首先以游标零刻度线为准在主尺上读取整毫米数，即以毫米为单位的整数部分，然后看游标上第几条刻度线与主尺的刻度线对齐，如第 6 条刻度线与主尺刻度线对齐，则小数部分即为精确度乘以 6.测量值整数部分小数部分小数部分对齐的游标尺上刻度线数精确度(3)注意事项：游标卡尺的读数不需要估读，即以毫米作单位，精确度在小数点后有几位数，读数结果小数点后就有几位数【跟踪训练】10.40
4、1(1)用游标为 50 分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图 S93 所示，则测量结果应该读作_ mm.图 S93图 S94(2)用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图 S94 所示，此示数为_ mm.2.7202图 S95 甲中游标卡尺的读数是_ cm.图乙中螺10.0503.200旋测微器的读数是_ mm.图 S95二、测定金属的电阻率2实验步骤(1)电路设计：由于被测电阻丝的阻值较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，滑动变阻器可选用限流接法(2)实验原理电路(如图 S96 所示)：按照实验原理电路连接好各电学元件(3)测出金属丝接入电路部分的长度 l,选取三个不同位
5、置测图 S963注意事项(1)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，测量时应将导线拉直(2)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【跟踪训练】乙3(揭阳2012 届高三模拟)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，需要用电流表和电压表测出金属丝的电阻 R.实验中给定电压表(内阻为50 k)、电流表(内阻为40 )、滑动变阻器(最大阻值为 10 )、待测金属丝(电阻约为 100 )、电源、开关及导线若干两
6、位同学想用伏安法多次测量作出 IU 图线求出待测金属丝的阻值,他们设计了如图 S97 甲、乙两个电路，你认为应当采用_图更合理,电压表右端应接在_(填“a”或“b”)点.图 S97a4一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为 L 的电线，并测得其直径为 D，用多用电表测其电阻发现阻值小于 1 .为提高测量的精度，他从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用 Rx 表示)的电阻A电源 E：电动势为 3.0 V，内阻不计B电压表 V1：量程为 03.0 V，内阻约为 2 kC电压表 V2：量程为 015.0 V，内阻约为 6 kD电流表 A1：量程为
7、 00.6 A，内阻约为 1 E电流表 A2：量程为 03.0 A，内阻约为 0.1 F滑动变阻器 R1：最大阻值 5 ，额定电流 2.0 AG滑动变阻器 R2：最大阻值 1 k，额定电流 1.0 AH开关 S 一个，导线若干(1)实验时电压表选_，电流表选_，滑动变阻器选_(填元件序号)(2)请设计合理的测量电路，把电路图画在虚线框中，在图中标明元件符号(3)某次测量时，电压表示数为 U，电流表示数为 I，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为_.答案：(1)BEF(2)如图 33 所示(3)图 33题型 1 螺旋测微器与游标卡尺的读数【例 1】(2010 年安徽卷)在“测定金属的电阻率”实验中
8、，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图 S98 所示，读数为_mm.0.617图 S98解析：0.5 mm11.70.01 mm0.617 mm.4.510.85【例 2】游标卡尺的读数图 S99图 S910【触类旁通】1(2012 年深圳高级中学模拟)如图 S911 所示，甲图中螺旋测微器的读数为_ mm，乙图中游标卡尺的读数为_ cm.10.501图 S91110.155题型 2 测金属电阻率的综合应用【例 3】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 S912 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 Rx
9、，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率图 S912(1)从图 S912 中读出金属丝的直径为_ mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A电压表 03 V，内阻 10 kB电压表 015 V，内阻 50 kC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 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)实验中实物接线如图 S913 所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误图 S913错误 1：_.错误 2：_.解析：(1)金属丝的直径为d 0.5 mm 18.00.
10、01 mm 0.680 mm.(2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小，所以电压表选 A，电流表选 C，滑动变阻器限流式控制电路时，其阻值为待测电阻的 25 倍为好，所以选 E.答案：(1)0.680(2)ACE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错误 3：电压表量程接到了 15 V 上(任选两个错误即可)【例 4】(2011 年武汉调研)测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度的器材如下：A待测螺线管 L(符号)：绕制螺线管金属丝的电阻率5.0107 m，电阻 RL 约为 100 B螺旋测微器C电流表 G：量程 100 A，内阻 Rg500 D电压表 V：量程 6
11、 V，内阻 RV4 kE定值电阻：R050 F滑动变阻器 R：全电阻约为 1 kG电源 E：电动势 9 V，内阻忽略不计H开关 S 一个，导线若干(1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图 S914 所示，其示数为 d_.(2)按图 S915 甲所示电路测量金属丝的电阻，请在图乙所示的实物图上连线图 S915图 S914(3)若测得的金属丝直径用 d 表示，电流表 G 的读数用 I 表示，电压表 V 的读数用 U 表示，则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度 l_.解析：(1)读数为 0.3840.386 mm 均可.答案：(1)0.3840.386 mm 均可(2)如图 34 所示图 3
12、4【触类旁通】2(2010 年浙大附中模拟)有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图 S916 所示此金属管线长约 30 cm，电阻约10 .已知这种金属的电阻率为，因管内中空部分截面积无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的横截面积S0，现有如下器材可选：A毫米刻度尺B螺旋测微器C电流表 A1 (600 mA,1.0 )图 S916D电流表 A2 (3 A,0.1 )E电压表 V (3 V,6 k)F滑动变阻器 R1 (2 k，0.5 A)G滑动变阻器 R2 (10 ，2 A)H蓄电池 E (6 V,0.05 )I开关一个，带夹子的导线若干(1)以上器材中，应选用的器材有_(只填
13、代号字母)(2)在下面虚线框中画出你所设计的电路图，并把图 S917的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值.图 S917(3)实验中要测量的物理量有：_.(4)计算金属管线内部中空横截面积 S0 的表达式为：S0 _.答案：(1)ABCEGHI(2)电路及实验测量电路分别如图 35 甲和乙所示图 35(3)用螺旋测微器测横截面边长 a，用毫米刻度尺测金属管线长度 L，电压表示数 U，电流表示数 I3在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻 Rx 约为 5 .实验室备有下列实验器材：A电压表 V1(量程 3 V，内阻约为 15 k)B电压表 V2(量程 15 V，内阻约为
14、75 k)C电流表 A1(量程 3 A，内阻约为 0.2 )D电流表 A2(量程 600 mA，内阻约为 1 )E变阻器 R1(0100 ，0.6 A)F变阻器 R2(02000 ，0.1 A)G电池 E(电动势为 3 V，内阻约为 0.3 )H开关 S，导线若干(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有_(2)为减小实验误差，应选用图S918中_( 填“甲”或“乙”)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来图 S918图 S919(3)若用刻度尺测得金属导线长度为 60.00 cm，用螺旋测微器测得导线的直径为 0.635 mm，两电表的示数分别如图 S920所示，则电阻值为_，电阻率为_解析：(1)由电池 E 决定了电压表选 V1，结合 Rx 粗略计算电流在 600 mA 内，故选 A2，由 Rx 确定变阻器选 R1.(2)因电流表 A2 的内阻不能满足远小于 Rx，故选图乙图 S920答案：(1)ADEGH(2)乙实物连接如图 36 所示图 36(3)2.401.27106 m
