电学实验专题一测定金属的电阻率Word文档格式.docx
《电学实验专题一测定金属的电阻率Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电学实验专题一测定金属的电阻率Word文档格式.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
精确度
（可准确到）
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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（x＋K×
精确度）mm.
5．游标卡尺的读数应注意以下几点：
（1）看清精确度
例如（图1）
易错成（11＋4.0×
0.1）mm＝11.40mm
正确的应为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零．
例如（图2）
易错成（10＋12×
0.05）mm＝10.6mm，正确的应为10.60mm.
（2）主尺上的单位为厘米
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm.
例如（图3）
易错成（5＋4×
0.05）mm＝5.20mm
正确的应为（50＋4×
0.05）mm＝50.20mm
（3）区分零刻度与标尺最前端
例如（图4）
图4
易错成（13＋10×
0.05）mm＝13.50mm
正确读数为（14＋10×
0.05）mm＝14.50mm
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值，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.
四、实验测定金属的电阻率
基本实验要求
规律方法总结
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）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ρ＝Rx
＝
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
<
测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
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．
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．
（1）如图1所示的三把游标卡尺，它们的游标尺的刻度从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长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2所示，则金属丝的直径是________mm.
图1 图2
（3）①图3所示的电表使用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.
②图4所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V.
图3 图4
（4）旋钮式电阻箱如图5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5
考点二 对实验操作及实验数据处理的考查
1．为测量某一玩具电动机
中导线圈导线的电阻率，某实验小组的部分实验方案如下：
（1）用螺旋测微器测得与导线圈导线同种规格的导线的直径d如图1所示，则d＝________mm；
（2）用多用电表测量电动机中导线圈的电阻Rx：
选择“×
1Ω”欧姆挡，并按正确步骤操作后，指针的位置如图2所示（此过程电动机不转动），则Rx＝________Ω.
（3）为了提高精度，他又用以下仪器再次测量导线圈的电阻Rx：
电流表A1（0～3A、约5Ω）；
滑动变阻器R1（0～1kΩ）；
电流表A2（0～30mA、约10Ω）；
滑动变阻器R2（0～50Ω）；
定值电阻R0＝60Ω；
电源（4V、约1Ω）及开关等，导线若干．
①实验小组为使测量过程中电动机不转动而采用了如图3所示的电路图，应选择的电流表是________，滑动变阻器是________；
（填写符号）
②按照实验要求，多用电表已选择“直流电压2.5V”挡作为电压表使用，请依据图3将图4所示的实验电路中的实物图用笔画线代替导线将欠缺的两处补完整；
③图5是该实验小组用测得的数值描绘出的图象，其斜率表示的是________（填选项）．
A．导线圈的电阻
B．导线圈的电阻与R0阻值之和
考点三 对电阻测量的考查
1．（2013·
北京·
21）某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．
（1）现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～50Ω，额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表（0～3A，内阻约0.025Ω）
B．电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）
C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ）
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）；
实验电路应采用图1中的________（选填“甲”或“乙”）．
（2）图2是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在
（1）问中所选的电路图，用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线．
（3）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图3所示，可得该电阻的测量值Rx＝
＝________Ω（保留两位有效数字）．
（4）若在
（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是__________________；
若在
（1）问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．（选填选项前的字母）
A．电流表测量值小于流经Rx的电流值
B．电流表测量值大于流经Rx的电流值
C．电压表测量值小于Rx两端的电压值
D．电压表测量值大于Rx两端的电压值
（5）在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是________．
考点四用等效替代法测电阻
1．如图1所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；
然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值．
2．为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图2所示的电路．图中A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：
（1）将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测微安表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I；
（2）然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数；
（3）多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．
高考模拟
1．（2013·
山东·
21
（1））图1甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的________（填“A”“B”或“C”）进行测量；
示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm.
2．在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作错误的是（ ）
A．用米尺测量金属丝全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值
C．用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值
D．实验中应保持金属丝的温度不变
3．现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：
标准电流表A1（量程250mA，内阻r1＝5Ω）；
电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω）；
待测电阻R1（阻值约为100Ω）；
滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；
电源E（电动势约为6V，内阻r约为1Ω）；
单刀单掷开关，导线若干．
要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号．
4．在“测定金属的电阻率”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：
A．电池组（3V，内阻1Ω）
B．电流表（0～3A，内阻0.0125Ω）
C．电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω）
D．电压表（0～3V，内阻4kΩ）
E．电压表（0～15V，内阻15kΩ）
F．滑动变阻器（0～20Ω，允许最大电流1A）
G．滑动变阻器（0～2000Ω，允许最大电流0.3A）
H．开关、导线若干
（1）实验时应从上述器材中选用________（填写仪器前的字母代号）；
（2）测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表________（选填“外”或“内”）接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏________（选填“大”或“小”）；
（3）若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图4所示，则读数为________mm；
（4）若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝________.
5．实验室有一块量程为500μA、内阻Rg约为200Ω的电流表（也称微安表），需要准确测量它的内阻，一同学根据实验室现有的器材设计了如图5甲和乙两种实验电路．已知实验室中的部分实验器材的规格如下：
电流表（也称毫安表）：
mA（量程1mA，内阻约100Ω）
滑动变阻器A：
R1（20Ω，1A）
滑动变阻器B：
R1（500Ω，0.5A）
变阻箱：
R2（999.9Ω）
直流电源：
E（电动势为3V，内阻很小）
可供选择的不同阻值的定值电阻R3
（1）将图丙所示的实物图按图甲所示的电路连接起来．
（2）在图乙所示的电路中，为了便于实验的调节，滑动变阻器R1应选________（选填“滑动变阻器A”或“滑动变阻器B”）．为了保证实验操作过程的安全（即使滑动变阻器R1的阻值调为0，也不会烧坏电流表），并便于实验调节，定值电阻R3的阻值应选________（填选项前的字母）．
A．100ΩB．1kΩC．6kΩD．10kΩ
（3）利用图甲所示的电路，闭合S1之后进行测量时，需要记录的实验数据有（同时用设定的字母表示）______________________；
用你记录的实验数据时设定的字母表示出测量的结果是____________________．
6．（2013·
重庆理综·
6
（2））某同学对有故障的电热毯进行探究．图6是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接．图7为实验电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表．
图6
图7
①请在虚线框内画出与图7对应的电路图．
②断开K1，用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的U－I曲线如图8所示，已知电热线材料的电阻率为2.8×
10－7Ω·
m，电热线的直径为0.200mm.可求得此电热线的电阻为________kΩ，总长度为________m．（结果均保留两位有效数字）
图8
③为了进一步检查故障，该同学闭合开关K1和K2，用表笔A和B分别对图6中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示．由此测试结果可判断出电路中有断路，位置在________之间（在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项）.
测试点
3和3′
1和1′
1和3
1和2′
2′和3′
电表指针有无偏转
电压表
有
无
电流表
规律总结
1.仪器选择的基本思路
（1）优先考虑安全因素
各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流（或电压）．实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流（一般按滑动变阻器采用限流接法进行估算）．如：
用伏安法作出标有“6V,0.6W”字样的小灯泡的U－I图象，而实际加在小灯泡两端的电压不能超过6V.
（2）考虑读数误差因素
一般要求各电表的实际读数不小于其量程的
，以减小读数误差．
（3）仪器选择的一般步骤
①首先选择唯一性的器材；
②粗画电路图（暂不接电流表和电压表）；
③估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材．
2.电阻测量的五种方法
（1）．伏安法：
特点：
大内小外（内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量）
（2）．安安法
若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用．
（1）如图1甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知
的内阻R1，则可测得
的内阻R2＝
.
（2）如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2≫UA1时，
串联一定值电阻R0后，同样可测得
的电阻R2＝
（3）．伏伏法
若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用．
（1）如图2甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知
的内阻R1，则可测出
R1.
（2）如图乙所示，两电表的满偏电流IV1≪IV2时，
并联一定值电阻R0后，同样可得
（4）．比较法测电阻
如图3所示，读得电阻箱R1的阻值及
表、
表的示数I1、I2，可得Rx＝
如果考虑电表内阻的影响，则I1（Rx＋RA1）＝I2（R1＋RA2）．
图3 图4
（5）．半偏法测电流表内阻
电路图如图4所示，具体步骤如下：
（1）断开S2，闭合S1，调节R0，使
表满偏为I0；
（2）保持R0不变，闭合S2，调节R，使
表读数为
；
（3）由上可得RA＝R.
特别提醒 当R0≫RA时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且测量值偏小；
电源电动势应选大些的，这样
表满偏时R0才足够大，闭合S2时总电流变化才足够小，误差才小．
升级会员 