实验1：测定金属的电阻率.docx

实验一：测定金属的电阻率一、 实验原理：①用测量电阻的方法测量金属丝的电阻〔伏安法、伏伏法、安安法、等效替代法、半偏法等〕；②用米尺测量接入电路中金属丝的长度L；〔在拉直状态下,测三次取平均值〕③用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出其横截面积S；〔在三个不同的位置,测三次取平均值〕④据电阻定律R=ρL/S,计算出电阻率ρ=RS/L=πd2U/4ILPS：①为避免温度对电阻的影响,应使时间尽量短,电流尽量小；②此电路一般采用外接式,且应使电表示数偏转较大,以减小读数误差；③数据处理：多次测量U、I值,求出电阻之后,再对电阻取均值\\利用U-I图像求也可以；④实验前,一定要保证电路中的电流最小.〔依据限流式或者分压式具体分析〕二、 考点研析：考点1：游标卡尺和螺旋测微器的读数〔1〕游标卡尺的读数：方法：主尺〔cm〕+副尺〔n×精度〕n:与主尺刻线对齐的第n条线；精度：〔10等分〕0.1mm、〔20等分〕0.05mm、〔50等分〕0.02mm〔2〕螺旋测微器的读数：方法：读数=固定刻度mm〔注意半格是否露出〕+可动刻度〔含估读〕×0.01mm考点2：全面考查实验"测定金属的电阻率"例题1：在"测定金属的电阻率"实验中,所用测量仪器均已校准,待侧金属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1所示,其读数应为________mm<该值接近多次测量的平均值〕〔2〕用伏安法测量电阻丝的电阻.实验所用器材为：电池组〔电动势3V,内阻约为1〕,电流表〔内阻约0.1〕,电压表〔内阻约3阻〕,滑动变阻器R〔0~20,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：他们测量是采用图2中的_____图<选填"甲"或"乙">〔3〕图3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3中实物图的连线,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4所示.图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点,请在图4中标出第2、4、6次测量数据的3个坐标点,并描绘出图线,由图线得出金属丝的阻值=______<保留2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. 1×10-2Ω·m B. 1×10-3 Ω·m C. 1×10-6 Ω·m D. 1×10-8 Ω·m〔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少偶然误差针对训练1.某待测电阻的额定电压为3V〔阻值大约为10Ω〕．为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材A：电流表A1〔量程300mA,内阻约1Ω〕B：电流表A2〔量程0.6A,内阻约0.3Ω〕C：电压表V1〔量程3.0V,内阻约3kΩ〕D：电压表V2〔量程5.0V,内阻约5kΩ〕E：滑动变阻器R1〔最大阻值为50Ω〕F：滑动变阻器R2〔最大阻值为500Ω〕G：电源E〔电动势4V,内阻可忽略〕H：电键、导线若干．①为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为〔只需填写器材前面的字母即可〕电流表_________；电压表___________；滑动变阻器_____________．VARxESRＡVRxESRAＢVRxESRAＣVRxESRAＤ②下列给出的测量电路中,最合理的电路是2.某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率,已知电阻丝的长度为L,电阻约为20Ω,可提供的器材有： A：电流表G,内阻,满偏电流 B：电流表A,内阻约为0.2Ω,量程为0~0.6A C：螺旋测微器 D：电阻箱〔0~9999Ω,0.5A〕 E：滑动变阻器〔5Ω,1A〕 F：干电池组〔3V,0.05Ω〕 G：一个开关和导线若干 他进行了以下操作：①用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径.如图所示为螺旋测微器的示数部分,则该次测量测得电阻丝的直径d=mm.②把电流表G与电阻箱串联当作电压表用.这块"电压表"最大能测量3V的电压,则电阻箱的阻值应调为R0=Ω.③设计实验电路图.图中虚线框里只是他设计的实验电路图的一部分,请将电路图补画完整.④实验电路连接.请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线.⑤测量并计算电阻率.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某确定位置,电流表G的示数为l1,电流表A的示数为l2.请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式r =.3.在"测定金属的电阻率"的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30Ω.现通过以下实验测量该金属材料的电阻率.①用螺旋测微器测量电阻丝直径,其示数如图13所示,则该电阻丝直径的测量值d=mm；②实验中能提供的器材有开关,若干导线及下列器材：电压表V1〔量程0～3V,内阻约3kΩ〕；电压表V2〔量程0～15V,内阻约15kΩ〕；电流表A1〔量程0～100mA,内阻约5Ω〕；电流表A2〔量程0～0.6A,内阻约0.1Ω〕；滑动变阻器R1〔0～10Ω〕；滑动变阻器R2〔0～1kΩ〕；电源E〔电动势为4.5V,内阻不计〕.为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值,电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选.4.有一根很细的均匀空心金属管,管长约50cm、电阻约为10Ω,现需测定它的内径d,但因其内径较小,无法用游标卡尺直接测量.已知这种金属的电阻率为ρ.实验室中可以提供下列器材：A．厘米刻度尺；B．毫米刻度尺；C．螺旋测微器；D．电流表〔量程300mA,内阻约1Ω〕；E．电流表〔量程3A,内阻约0.1Ω〕；F．电压表〔量程3V,内阻约6kΩ〕；G．滑动变阻器〔最大阻值1kΩ,额定电流0.5A〕；H．滑动变阻器〔最大阻值5Ω,额定电流2A〕；I．蓄电池〔电动势6V,内阻0.05Ω〕；J．开关一个及带夹子的导线若干.请设计一个实验方案,要求实验误差小,便于调节.回答下列问题：①实验中应测物理量的名称及符号是；②应选用的实验器材有；〔填字母〕③在方框中画出实验电路图；④按照你设计的电路图将图中所示仪器连成实验电路；+A+待测管⑤用测得的物理量和已知量写出计算金属管内径d的表达式为d =.5.有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约为6Ω.横截面如图8所示.图9图8d0110200mm①用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图9所示,金属管线的外径为_________mm；②现有如下器材A．电流表〔量程0.6A,内阻约0.1Ω>B．电流表〔量程3A,内阻约0.03Ω>C．电压表〔量程3V,内阻约3kΩ>D．滑动变阻器〔1750Ω,0.3 A>E．滑动变阻器〔15Ω,3A>F．蓄电池〔6V,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10所示的实际测量电路补充完整.图10④已知金属管线样品材料的电阻率为r,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截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是.计算中空部分截面积的表达式为S=.6．〔5分〕有一个电阻Rx,其阻值大约为20Ω,现要更精确地测量其电阻,手边现有器材如下：A．电源E〔电动势12.0V,内阻为0.5Ω〕；B．电压表〔0～3～15V,内阻大于3kΩ〕；C．电流表〔0～0.6～3A,内阻小于1Ω〕；D．滑动变阻器R1〔0～10Ω,2.0A〕；E．滑动变阻器R2〔0～1700Ω,0.3A〕；F．开关S和导线若干.〔1〕滑动变阻器应选用〔填写器材代号〕.连接电路时,电压表的量程应选V,电流表的量程应选A.〔2〕请在右边方框中画出实验电路图.2.答案：〔2〕〔10分〕①0.265~0.267 ②880③如下图 ④如下图电阻的测量方法总结1.伏安法测电阻练习1、在"描绘小灯泡的伏安特性曲线"的实验中,除有一标有"2.2V,0.5W"的小灯泡、导线和开关外,还有 A. 直流电源6V〔内阻不计〕 B. 直流电流表0~3A〔内阻0.1Ω以下〕 C. 直流电流表0~300mA〔内阻约为5Ω〕 D. 直流电压表0~3V〔内阻约为15kΩ〕 E. 滑动变阻器10Ω,2A F. 滑动变阻器1kΩ,0.5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次.〔1〕实验中电流表应选用_________,滑动变阻器应选用___________.〔均用仪器前的字母表示〕〔2〕按要求画出实验电路图.练习2、某同学做"测定金属电阻率"的实验.① 需要通过实验直接测量的物理量有：〔写出名称和符号〕.②这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻.有以下器材可供选择：〔要求测量尽量准确〕A．电池组〔3V,内阻约1〕；B．电流表〔0~3A,内阻约0.025〕C．电流表〔0~0.6A,内阻约0.125〕D．电压表〔0~3V,内阻约3k〕E．电压表〔0~15V,内阻约15k〕F．滑动变阻器〔0~20,额定电流1A〕G．滑动变阻器〔0~1000,额定电流0.3A〕H．开关、导线.实验时应选用的器材是〔填写各器材的字母代号〕.请在下面的虚线框中画出实验电路图.这位同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如下图所示.由图中电流表电压表读数可计算出金属丝的电阻为.练习3、有一段粗细均匀的导体,现要用实验的方法测定这种导体材料的电阻率,若已测得其长度和横截面积,还需要测出它的电阻值Rx.①有两位同学所设计的测量电路的一部分分别如图7甲、乙所示,若分别用这两个电路进行实验,则测量值比真实值偏小的应是_____图所示的电路.〔选填"甲"或"乙"〕②若已知这段导体的电阻约为30Ω,要尽量精确的测量其电阻值,除了需要导线、开关以外,在以下备选器材中应选用的是.〔只填写字母代号〕A．电池〔电动势14 V、内阻可忽略不计〕B．电流表〔量程0～0.6 A,内阻约0.12Ω〕C．电流表〔量程0～100m A,内阻约12 Ω〕D．电压表〔量程0～3 V,内阻约3 kΩ〕E．电压表〔量程0～15 V,内阻约15 kΩ〕F．滑动变阻器〔0～10Ω,允许最大电流2.0A〕G．滑动变阻器〔0～500 Ω,允许最大电流0.5 A〕③请在方框中画出测量这段导体电阻值的实验电路图〔要求直接测。