实验一 测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器分析文档格式.docx

1、电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大电阻小电阻（2）两种电路的选择：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”。比值比较法：若，则用电流表外接法。 若，则用电流表内接法。图实72试触法：如图实72所示，将电压表分别接在a、c和b、c两点间时，若电流表示数变化较大，说明电压表分流较大，应选用内接法，若电压表示数变化较大，则选用外接法。3电阻率的测定原理由R得，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和导

2、线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率。（1）根据部分电路的欧姆定律可知R，故只要测出金属丝两端的电压U和金属丝中的电流I，就可以得出金属丝的电阻。即用伏安法测出金属丝的电阻R。（2）金属丝的长度可以用毫米刻度尺测量。（3）金属丝的横截面积S由金属丝的直径d算出，即Sd2/4。其中金属丝的直径用螺旋测微器测出。若用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝的电阻率的表达式为。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。（1）直径测定：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，计算出金属丝的横截面积S图实73（2）电路连接：

3、按如图实73所示的电路原理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丝的有效长度，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，记入表格内，断开开关S。（5）拆除实验线路，整理好实验器材。（1）在求Rx的平均值时可用两种方法：用Rx分别算出各次的数值，再取平均值。用UI图线的斜率求出。（2）计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式（1）为了方便，测量直径应在导线连入电路前

4、进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。（2）本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。（3）开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。（4）电流不宜太大（电流表用00.6 A量程），通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。（5）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、待测金属丝、 滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。（1）测量误差；测量金属丝的直径、长度以及电流、 电压时出现读数误差。（2）测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流

5、表外接，所以R测R真，由R，知测真。（3）通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。1等效替换法图实74连接电路如图实74所示，R为电阻箱，Rx为待测电阻，通过调节电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表中的电流示数相同，则表明RxR，即可测出Rx。2附加电阻法连接电路如图实75所示，R1为一阻值较大的固定电阻，Rx为待测电阻。图实75（1）S2断开，闭合S1调节变阻器R，使电流表、电压表都有一个适当读数，记下两表读数I1、U1。（2）保持变阻器R不变，再闭合S2，记下两表的读数I2、U2。（3）待测电阻Rx仪器选择与电路设计例1（1）某同学测量阻值约为 25 k

6、的电阻 Rx，现备有下列器材：A电流表（量程 100 A，内阻约 2 k）；B电流表（量程 500 A，内阻约 300 ）；C电压表（量程 15 V，内阻约 100 k）；D电压表（量程 50 V，内阻约 500 k）；E直流电源（20 V，允许最大电流 1 A）；F滑动变阻器（最大阻值 1 k，额定功率 1 W）；G电键和导线若干。（2）电流表应选_，电压表应选_。（填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：图实76_；_。解析电源电动势20 V，电压表D的量程为50 V，测量误差过大，故应选C

7、。最大电流ImA600 A，故电流表应选B。R0kkRx，故电流表应采用内接法。由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多，为了便于调节和为了保证电表的安全，滑动变阻器应采用分压式接法。答案（1）BC （2）电流表应采用内接的方法滑动变阻器应采用分压式的接法数据处理与误差分析例2（2012北京高考）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。（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实77所示，其读数应为_mm（该值接近多次测量的平均值）。图实77（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3 V，内阻约1 ）

8、、电流表（内阻约0.1 ）、电压表（内阻约3 k）、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1234567U/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是采用图实78中的_图（选填“甲”或“乙”）。图实78（3）图实79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，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电

9、流表不至于被烧坏。图实79（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图实710所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值Rx_（保留两位有效数字）。图实710（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）。A1102m B1103mC1106m D1108（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

10、表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差解析（1）螺旋测微器的读数为0 mm39.70.01 mm0.397 mm（2）通过给定的数据发现电压接近从0开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法。（3）对滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为0。（4）图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以Rx4.5 。（5）由Rl/S，S（d/2）2，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出1m。（6）由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流

11、表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误，选项C正确；利用UI图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确。答案（1）0.397（0.3950.399均可）（2）甲（3）如图甲所示甲乙（4）如图乙所示4.5（4.34.7均可）（5）C（6）CD同类实验的拓展与创新例3（2012西安五校联考）有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60 cm，电阻大约为6 ，横截面如图实711甲所示。图实711（1）用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为_ mm；（2）现有如下器材：A电流表（量程0.6 A

12、，内阻约0.1 ）B电流表（量程3 A，内阻约0.03 ）C电压表（量程3 V，内阻约3 k）D滑动变阻器（1 750 ，0.3 A）E滑动变阻器（15 ，3 A）F蓄电池（6 V，内阻很小）G开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_。（只填代号字母）（3）请将图实712所示的实际测量电路补充完整。图实712（4）已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_（所测物理量用字母表示并用文字说明）。计算中空部分横截面积的表达式为S_。解析（1）螺旋测微器的读数为：1 mm0.0112.5 mm1.125 mm。（2）因样品阻值约为6 ，唯一性器材电压表的量程为3 V，故电流最大约为0.5 A，电流表应选用量程为0.6 A的A。为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的E。（3）因Rx6 ，故测量电路应连接为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值，且实验中不需从零调节，故控制电路接为限流式即可。（4）设金属管线长度为L，由导体电阻公式得R，可得S，所以需要测量金属管线的长度L。答案（1）1.1250.001（2）AE（3）如图所示（4）管线的长度L