实验二：测金属丝的电阻率.doc

《实验二：测金属丝的电阻率.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验二：测金属丝的电阻率.doc（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、实验二：测金属丝的电阻率实验电路图：电阻的内外接法选取（由于待测电阻较小，一般选外接法）电阻率的表达式滑动变阻器可以选择限流法，也可以用分压法电压表和电流表的选取和读数螺旋测微器的读数、游标卡尺读数实物图的连接根据电压表和电流表读数计算待测电阻，或者根据 U-I 图像计算斜率求电阻，再计算电阻率或者长度【典型例题剖析】考点 1：实验原理和仪器选择 例 1 在探究决定导体电阻的因素的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝： Rx( 阻值约 4 ，额定电流约0.5 A) ；电压表： V( 量程 3 V，内阻约3 k )；电流表： A 1(量程 0.6 A ，内阻约 0.2)；A 2(量程 3 A，

2、内阻约0.05)；电源： E1(电源电压为3 V) ；E2( 电源电压为12 V) ；滑动变阻器： R(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线(1) 用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.(2) 若滑动变阻器采用限流式接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号 ) ，在虚线框中完成电路原理图电压表最大量程 3V ，因此电源得选择 3V ，电流表得选 0.6A 解析 (1)螺旋测微器的读数为：1 5 mm 27.4 0.01 mm 1.774 mm.(2) 在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因

3、待测金属丝的额定电流为0.5 A，所以电流表选A 1，电源选 E1 即可电路原理图如图所示答案(1)1.774(1.772 1.776均正确 ) (2)A 1E1见解析图1-1在“探究决定导体电阻的因素”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R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(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0 3 V，内阻 10 k B电压表0 15 V，内阻 50 k C电流表0 0.6 A，内阻 0.05D

4、电流表0 3 A，内阻 0.01E滑动变阻器，0 10 F滑动变阻器，0 100 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 )滑动变阻器F 接入电路会造成电流过小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 1：_错误 2：_(3) 若测得金属丝的直径用d 表示，电阻用R 表示，则该金属材料的电阻率 _.答案(1)0.680(2) AC E 导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接Rd2法 (3) 4l解析(1) 从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读 0.5mm，可动刻度上接近第 1

5、8 个刻度线，可以估读 0.180 mm，所以该金属丝直径应为0.5 mm 0.180 mm 0.680 mm.(2) 由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 V，用 3 V 量程的电压表A ；因为电阻丝的电阻大约为 5 ，如果把3 V 的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是 0.6A 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.lRd2(3) 由 R 可得： 4l.S考点 2：数据处理及误差分析 【例 2】某同学在一次“探究决定导体电阻的因素”的实验中，用刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为 l 0.720 m ，用螺旋测微器测

6、出金属丝直径 (刻度位置如图所示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：)，用A 直流电源E(输出电压为3 V)B电流表A( 量程 0 0.6 A ，内阻约C电压表V( 量程 0 3 V ，内阻 3 k0.125 )D滑动变阻器R1(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 Rx 4.0 ， 则 这 种 金 属 材 料 的 电 阻 率 为_ 保m(留两

7、位有效数字)答案(1)0.600(2)如图所示6(3)1.6 10lRSx2解析R d，将 Rx3(3)由 R 得 、l 0.720 m 、d0.600 mm 0.60010Sl4l 4.0m 代入得 1.6 106 m.2-1 在“探究决定导体电阻的因素”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 0 3 V，内阻约为 15 k )B电压表(量程 0 15 V ，内阻约为 75 k )C电流表(量程 0 3 A，内阻约为 0.2)D电流表(量程 0 0.6 A，内阻约为 1)E变阻器 R1(0 100 ， 0.6 A)F变阻器 R2(0 2 000，

8、 0.1 A)G电池组 E(电动势为3 V ，内阻约为 0.3)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 )小电阻外接法(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，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 _ .答案(1)ADEGH(2) 乙实物图见解析(3)0.637(0.636 0.638 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

9、；被测电阻约为5 ，电路中的最大E3电流约为I Rx5A 0.6 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 RV Rx，应采用电流表外接法，应选如图乙所示电路，实物连接如图所示Rx RA(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xUx1.202.4 .R Ix 0.50考点：仪器的选择（电压表、电流表、滑动变阻器）、内外接法选择、实物图连接、螺旋测微

10、器读数、电压表与电流表的读数【巩固训练】1. 【 2013山东】 图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(选填“ A ”“ B ”或“ C ” )进行测量 ;示数如图乙所示, 该钢笔帽的内径为mm 。【A ； d=11mm+0.05mm 6=11.30mm 】2. 在测定金属的电阻率实验中， 用螺旋测微器测量金属丝的直径， 示数如图所示， 读数为_mm 。【 0.617mm 】3.【 2012山东】 用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm 。353025020【 1.773 】4. 【 2014 海南】 现有一合金制成的圆柱体，用螺旋测微器测量

11、该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图（a）和图（ b ）所示。由上图读得圆柱体的直径为mm ，长度为cm.【1.843mm;4.240cm】（化单位的时候注意有效数字）5.【 2014海南】 现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，若流经圆柱体的电流为I ，圆柱体两端之间的电压为U ，圆柱体的直径和长度分别为D 、 L，测得D、L、I、 U表示的电阻率的关系式为=。6.【 2012 山东】 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝： Rx（阻值约4，额定电流约0.5）；电压表： V （量程 3V

12、，内阻约3K ）；电流表： A 1（量程 0.6 A，内阻约0.2 ）；A （量程 3 A，内阻约0.05 ）；电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；E （电动势12V ，内阻不计）；滑动变阻器： R（最大阻值约20）；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_、电源应选_（均填器材代号） ，在虚线框内（见答题卡）完成电路原理图。【分析】：电压表的量程最大为 3V ，因此电源选择 E1；通过电阻的额定电流为 0.5A ，因此，电流表选 A1 ；除此之外，还得判断电流表的内外接（看电阻之比）答案： A 1E1电路图如图考点：仪器的选取（电流表、

13、电源）、电路原理图7. 在 “测定金属丝的电阻率”的实验中 ,某同学进行了如下测量：（1）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量3 次,求出其平均值L; 其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3 次 ,求出其平均值d;其中一次测量结果如图乙所示 ,图中读数为mm。（2）采用图丙所示的电路测量金属丝的电阻,则金属丝电阻的测量值比真实值(选填 “偏大 ”或“偏小 ”)。最后由公式=计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。考点：电流表外接法、误差分析、刻度尺读数、螺旋测微器读数、电阻率表达

14、式8. 【 2012广东】 某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。（1 ）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径乙所示 ,长度为 cm, 直径为 mm 。,某次测量的示数如图甲和图（2 ）按图丙连接电路后, 实验操作如下：将滑动变阻器R1 的阻值置于最(选填“大”或“小”节 R 1,使电流表示数为I0;将电阻箱R 2 的阻值调至最(选填“大”或“小” ), 将R2 ,使电流表示数仍为I 0 , 此时 R2 阻值为 1280 ;由此可知 ,圆柱体的电阻为。)处;将 S2 拨向接点S2 拨向接点2; 保持1, 闭合 S1,调R1 不变 ,调节考点：游标卡尺、螺旋测微

15、器的读数、替代法测电阻替代法测电阻在2011年新课标考察9. 【 2014山东】 实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2 ，查得铜的电阻率为1.7108m ，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx ，从R xR 0而确定导线的实际长度。可供使用的器材有：电流表：量程0.6A ，内阻约为0.2；V AabES图甲电压表：量程 3v ，内阻约 9K；滑动变阻器 R 1：最大阻值 5；滑动变阻器 R 2：最大阻值 20；定值电阻： R0 =3 ；电源：电动势 6V ，内阻可不计；1203开关、导线若干。V回答下列问题：（

16、1 ）实验中滑动变阻器应选 _（填“ R1 ”或“ R2 ”），闭合开关 S 前应将滑片移至 _端（填“ a ”或“ b ”） .（ 2 ）在实物图（见答题卡）中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。（ 3 ）调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0.50A 时，电压表示数如图乙所示，读数为 _V.（ 4 ）导线实际长度为 _m （保留 2 位有效数字）图乙5105101515012012033A0V【分析】：先估算出电阻值，通过电流表的量程计算电路中电阻的最小值，再计算接入电路中 R 的部分应该为多大。根据伏安法测出的电阻为 Rx 和 R0 的总和。(1) 被测电阻的阻值约为

17、 Rxl1.7 10 81001.7 , 而电路中最大电流为s1.0 10 6I m=0.6A, 所以电路中总电阻的最小值为E6R10 , 则滑动变阻器的阻值最小I m0.6为 R 动=R-Rx -R0=5.3 , 故滑动变阻器应选择R2; 在电路中滑动变阻器为限流接法, 闭合开关之前, 其阻值应置于最大值处, 即 a 处。【测量电路的总电阻肯定大于3 欧，因此，为了使得电流变化范围大，滑动变阻器应该选用R2】(2) 电路连接如图所示(3) 电压表的读数为2.30V 。(4) 被测电阻的测量值为 RxU, RxlR0, 代入数据 , 解得导线的实际长度为 l=94m。Is答案 : (1)R 2

18、 a (2) 见解析(3)2.30(4)94 【后两个答案有误差范围】考点：限流接法滑动变阻器的选取问题、实物图的连接、 电压表的读数、 欧姆定律计算电阻、电阻定律难点：滑动变阻器的选取 （根据待测电阻大小选取滑动变阻器：限流法得选一个比待测电阻大的不太多的滑变， 分压法选择一个与待测电阻大小差不多的滑变）；计算导线实际长度 （计算量大）10. 【 2012 北京】 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 50cm.(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所示 ,其读数应为mm(该值接近多次测量的平均值).(2) 用伏安

19、法测金属丝的电阻 Rx.实验所用器材为 :电池组 (电动势 3V, 内阻约 1)、电流表 (内阻约 0.1 )、电压表 (内阻约 3k )、滑动变阻器R(020,额定电流2A) 、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 采用的是(选填 “甲 ”或 “乙 ”)图.(3) 图丙是测量 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

20、.请根据 (2) 所选的电路图,补充完成图丙中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.(4) 这个小组的同学在坐标纸上建立U 、 I 坐标系 ,如图丁所示 ,图中已标出了与测量数据对应的 4 个坐标点 .请在图丁中标出第2、4、6 次测量数据的坐标点,并描绘出U-I 图线 .由图线得到金属丝的阻值Rx=(保留两位有效数字).(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).A.1 10-2mB.1 10-3mC.1 10-6mD.1 10-8m(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

21、).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 U-I 图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【分析】：1. 螺旋测微器的读数；2. 根据数据来选择滑动变阻器的接法；（分压接法的特点） ；3. 实物连接图（题目说了电压表不至于被烧坏，滑动变阻器接入最大）斜率 R； 5. 根据电阻定律求解电阻率；6. 系统误差和偶然误差。； 4. 描点，作图，求此题出的非常好， 题目非常常规， 考的知识点简单， 但很多。 系统的实验过程！ 难度有些大。【答案】 (1)0.3950.399 均可 (2)甲(3) 如图(4) 如图4.34.7 均可(5)C(6)C 、 D考点：螺旋测微器的读数、电流表的内外接法、U-I 图像计算电阻、电阻定律、误差类型