第二章 8 闭合电路的欧姆定律 实验:测定金属的电阻率—人教版高中物理选修3-1讲义.doc

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1、 实验:测定金属的电阻率一、螺旋测微器的读数原理1.构造及原理如图所示,它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的,并通过精密螺纹套在B上,精密螺纹的螺距是0.5 mm,即旋钮D每转一周,测微螺杆F前进或后退0.5 mm,可动刻度分成50等份,每一等份表示0.01_mm.2.使用方法当A与F并拢时,可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合,逆时针旋转旋钮D,将测微螺杆F旋出,把被测物体放入A、F之间的夹缝中,再顺时针旋转旋钮D,F快要接触被测物时,要停止使用旋钮D,改用微调旋钮D,直到听到“咔、咔”声.3.读数方法L固定刻度示数可动刻度示数(

2、估读一位)分度值.注意:(1)以毫米为单位时,小数点后面要有三位有效数字,特别是最后一位估读数字为零时,不能省略.(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.二、测定金属的电阻率1.实验原理(1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R).电路原理图如图所示.(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,算出横截面积S(S).(3)由电阻定律R,得,求出电阻率.2.实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器.3.实验步骤(1)测直径:用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径,并记录.(2)连电路

3、:按如图2所示的电路图连接实验电路.(3)量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,重复测量3次,并记录.(4)求电阻:把滑动变阻器的滑动触头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.改变滑动变阻器滑动触头的位置,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)拆除实验电路,整理好实验器材.4.数据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定:(1)计算法:利用每次测量的U、I值分别计算出电阻,再求出电阻的平均值作为测量结果.(2)图象法:可建立IU坐标系,将测量的U、I值描点作出图象,利用图象的斜率来求出电阻值R.5.实验注

4、意事项(1)因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,必须选择电流表外接法;(2)本实验若用限流式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态.(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.(4)电流不宜过大(电流表用00.6 A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化.1在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中,用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,金属丝的匝数为36,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R,然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面

5、积的关系.(1)从图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,内阻约10 kB.电压表015 V,内阻约50 kC.电流表00.6 A,内阻约0.05 D.电流表03 A,内阻约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)实验中某同学的实物接线如图所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误.错误a:_;错误b:_.2在“测定金属的电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻R.(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图甲,则金属丝的直径为

6、_mm.(2)若用图乙测金属丝的电阻,则测量结果将比真实值_.(填“偏大”或“偏小”)(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为_V,电流表的读数为_A.3某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中,用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l0.720 m,用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示),用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 ),然后计算出该金属材料的电阻率.在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测金属丝外,还有如下实验器材:A.直流电源(输出电压为3 V);B.电流表A(量程00.6 A,内阻约0.125 );C.电压表V(量程03 V,内阻3 k);

7、D.滑动变阻器(最大阻值20 );E.开关、导线等.(1)从图中读出金属丝的直径为_ mm.(2)根据所提供的器材,在虚线框中画出实验电路图.(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx4.0 ,则这种金属材料的电阻率为_ m(保留两位有效数字).4在“测定金属的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 ,实验室备有下列实验器材:A.电压表(量程03 V,内阻约为15 k);B.电压表(量程015 V,内阻约为75 k);C.电流表(量程03 A,内阻约为0.2 );D.电流表(量程00.6 A,内阻约为1 );E.变阻器R1(0100 ,0.6 A);F.变阻器R2(02 000 ,0.1

8、A);G.电池组E(电动势为3 V);H.开关S,导线若干.(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有_(填器材前面的序号).(2)为减小实验误差,应选用如图中_(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把如图中的实物图用线连接起来. (3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示,则金属丝的直径为_ mm,电阻值为_ .5现在要测量一段电阻丝的电阻率,其阻值Rx约为0.5 ,允许通过的最大电流为0.5 A.现有如下器材可供选择:电流表A(量程0.6 A,内阻约为0.6 )电压表V(量程3 V,内阻约为3 k)待测

9、电阻丝Rx(阻值约为0.5 )标准电阻R0(阻值5 )滑动变阻器R1(5 ,2 A)滑动变阻器R2(200 ,1.5 A)直流电源E(E6 V,内阻不计)开关S、导线若干(1)图为四位同学分别设计的测量电路的一部分,你认为合理的是_; (2)实验中滑动变阻器应该选择_(选填“R1”或“R2”),并采用_接法;(3)根据你在(1)(2)中的选择,在图甲上完成实验电路的连接;(4)实验中,如果两电表的读数分别为U和I,测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D,则待测电阻丝的电阻率的计算式为_;(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示,则该电阻丝的直径D_.实验:测定金属的电阻率1答案(1

10、)0.703(2)ACE错误a:导线连接在滑动变阻器的滑片上错误b:采用了电流表内接法解析(1)从图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53 cm,故直径为0.070 3 cm0.703 mm(0.701 mm0.705 mm均可).(2)因为两节干电池的电动势是3 V,用3 V量程的电压表A;因为金属丝的电阻大约为5 ,如果把3 V的电动势全加在金属丝上,电流才是0.6 A,因此用量程是0.6 A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5 ,为了减小实验误差,应选10 的滑动变阻器E.2答案(1)0.697(0.696,0.698也对) (2)偏小(3)2.600.52解析(1)螺旋测微器的读数

11、为 (00.50.0119.7) mm0.697 mm.(0.696 mm,0.698 mm也对)(2)题图乙中电流表采用外接法,故测量值偏小.(3)电压表精度为0.1 V,其读数为2.60 V;电流表精度为0.02 A,其读数应为0.52 A.3答案(1)0.600(2)如图所示 (3)1.6106解析(3)由R得,将Rx4.0 、l0.720 m、d0.600 mm0.600103 m代入得1.6106 m.4答案(1)ADEGH(2)乙见解析图 (3)0.637(0.6360.638均可)2.4解析(1)由于电源的电动势为3 V,所以电压表应选A;被测电阻约为5 ,电路中的最大电流约为I

12、A0.6 A,电流表应选D;根据变阻器允许通过的最大电流可知,变阻器应选E;还要选用电池和开关,导线若干.故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.(2)由于,应采用电流表外接法,应选图乙所示电路,实物连接如图所示.(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637 mm,从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V,从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A,被测金属丝的阻值为Rx 2.4 .5答案(1)C(2)R1分压(3)见解析图(4)(R0)(5)1.205(0.002) mm解析(1)电阻Rx两端的最大电压UIRx0.25 V,约为电压表量程的,需要在待测电阻Rx两端串联分压电阻,即串联标准电阻R0,此时R0Rx,电流表采用外接法,选项C正确.(2)滑动变阻器若选用R2并采用限流接法,调控范围小,操作不便,而电源内阻不计,不用考虑大电流时电源电动势的变化,因而选择R1,并采用分压接法.(3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法,实物连线如图所示.(4)待测电阻RxR0. 由电阻定律有Rx,联立解得(R0).(5)螺旋测微器的读数为1 mm0.0120.5 mm1.205 mm.

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