测定金属丝的电阻率实验讲义Word下载.doc

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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1mm.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，其规格见下表：

刻度格数（分度）

刻度总长度

每小格与1mm的差值

精确度（可精确到）

10

9mm

0.1mm

20

19mm

0.05mm

50

49mm

0.02mm

4.读数：

若用x表示从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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为（x＋K×

精确度）mm.

三、常用电表的读数

对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．

（1）0～3V的电压表和0～3A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．

（2）对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.

（3）对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.

基本实验要求

1．实验原理

根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率．

2．实验器材

被测金属丝，直流电源（4V），电流表（0～0.6A），电压表（0～3V），滑动变阻器（50Ω），开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．

3．实验步骤

（1）用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.

（2）连接好用伏安法测电阻的实验电路．

（3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.

（4）把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置．

（5）闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内．

（6）将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率．

4．电流表、电压表测电阻两种方法的比较

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＝Ux＋UA

电压表分流

I测＝Ix＋IV

电阻测量值

R测＝＝Rx＋RA>

Rx

测量值大于真实值

R测＝＝<

测量值小于真实值

适用条件

RA≪Rx

RV≫Rx

规律方法总结

1．伏安法测电阻的电路选择

（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．

（2）临界值计算法

Rx<

时，用电流表外接法；

Rx>

时，用电流表内接法．

（3）实验试探法：

按图4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，则可采用电流表外接法；

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，则可采用电流表内接法．

图4

2．注意事项

（1）先测直径，再连电路：

为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量．

（2）电流表外接法：

本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．

（3）电流控制：

电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．

3．误差分析

（1）若为内接法，电流表分压．

（2）若为外接法，电压表分流．

（3）长度和直径的测量．

考点一　测量仪器、仪表的读数

1．游标卡尺的读数

（1）10分度的游标尺的读数：

主尺上读出整毫米数＋游标尺上与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数×

.

（2）20分度的游标尺的读数：

2．螺旋测微器的读数

方法：

固定刻度数mm＋可动刻度数（估读一位）×

0.01mm.

3．电流表和电压表的读数

（1）若刻度盘上每一小格为：

1,0.1,0.01，…时，需估读到最小刻度值的下一位．

（2）若刻度盘上每一小格为：

2,0.2,0.02,5,0.5,0.05，…时，只需估读到最小刻度值的位数．

1．[直尺和游标卡尺的读数]（2014·

福建理综·

19

（1））某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图5甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.

图5

答案　60.10　4.20

解析　刻度尺的分度值为1mm，要估读到0.1mm.游标卡尺读数＝4mm＋10×

0.02mm＝4.20mm.

2．[螺旋测微器的读数]完成下列读数（如图6所示）

图6

a．____________mm　　　 b．____________mm

c．____________mm d．____________mm

答案　a．0.486（0.484～0.488）　b．0.536（0.534～0.538）　c．4.078（4.077～4.079）　d．5.663（5.661～5.665）

3．[电压表、电流表和电阻箱的读数]

（1）①如图7所示的电流表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；

当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.

图7

②如图8所示的电表使用较小量程时，每小格表示____________V，图中指针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是________V.

图8

（2）旋钮式电阻箱如图9所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为____Ω.今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是________．若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_________．

图9

答案　

（1）①0.02　0.44　0.1

2．20　②0.1　1.40　0.5　7.0　

（2）1987　将“×

1k”旋钮调到2，再将“×

100”旋钮调到0　0～19998Ω

解析　

（1）①电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，指针的示数为0.44A；

当换用3A量程时，每一小格为0.1A，指针示数为2.20A.

②电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，指针示数为1.40V；

使用15V量程时，每小格为0.5V，指针示数为7.0V.

（2）电阻为1987Ω.最简单的操作方法是将“×

100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9999Ω，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻2×

9999Ω＝19998Ω.故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为0～19998Ω.

考点二　实验操作及数据处理

4．[实验操作]（2014·

江苏单科·

10）某同学通过实验测量一种合金的电阻率．

（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图10所示的部件__________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）．从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.

图10

（2）图11所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出．合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化．由此可以推断：

电路中______（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了________（选填“短路”或“断路”）．

图11

（3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？

请写出两条建议．

答案　

（1）B　0.410　

（2）7、8、9　断路

（3）电流表改为内接；

测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值．（或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值）

解析　

（1）螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B.螺旋测微器的示数为（0＋41.0×

0.01）mm＝0.410mm.

（2）电压表的示数不为0，电流表的示数几乎为0，说明连接两电表的电路是导通的．而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7、8、9间断路．（3）由题知≈0.005<

≈0.020，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组U、I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果．

5．[实验操作及数据处理]用伏安法测定电阻约为5Ω的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池．如图12甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱上，底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出．实验采用的电路原理图如图乙所示，测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示．

图12

（1）用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动________使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动________夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数．（填仪器部件的字母符号）

（2）根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将实物图丁连接成实验电路．

（3）闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变P的位置，得到几组U、I、L的数据，用R＝计算出相应的电阻值后作出R－L图线如图13所示．取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR，若电阻丝直径为d，则电阻率ρ＝________.

图13

答案　

（1）D　H　G　

（2）如图所示　（3）

解析　

（1）在用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮D，使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动微调旋钮H夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数．

（3）根据R＝ρ，得ΔR＝ρ，而S＝，代入得ρ＝.

6．[实验原理及数据处理]为测定一段金属丝的电阻率ρ，某同学设计了如图14甲所示的电路．ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，电路中的保护电阻R0＝4.0Ω，电源的电动势E＝3.0V，电流表内阻忽略不计，滑片P与电阻丝始终接触良好．

（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其