金属丝电阻率.doc

实验：测定金属的电阻率一、实验目的：学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率二、实验原理：用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律，金属的电阻率ρ=RS/L=πd2R/4L三、实验器材：①金属丝②千分尺③安培表④伏特表⑤（3伏）电源⑥（20Ω）滑动变阻器⑦电键一个⑧导线几根【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻5~10欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选0 0.6安量程，伏特表选0 3伏档，滑动变阻器选0 20欧四、实验步骤（1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D求出其横截面积S=πD2/4.VRASE图1（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L，测三次，求出平均值L3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计表格把多次测量的D、L、U、I记下来。

点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下，本实验由于安培表量程0~0.60A，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流I的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差五、实验记录测量次数123平均值导线长/m导线直径/m导线的横截面积S= （公式）= （代入数据）= m2测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R/Ω所测金属的电阻率ρ= （公式）= （代入数据）= Ωm六、实验结论由实验表中数据计算得出，待测金属丝的电阻率平均值七、例题分析：1.为测定一段金属丝的电阻率ρ，某同学设计了如图14甲所示的电路．ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，电路中的保护电阻R0＝4.0 Ω，电源的电动势E＝3.0 V，电流表内阻忽略不计，滑片P与电阻丝始终接触良好．(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为d＝________ mm. (2)实验时闭合开关，调节滑片P的位置，分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I，实验数据如下表所示：x(m)0.100.200.300.400.500.60I(A)0.490.430.380.330.310.28(A－1)2.042.332.633.033.233.57①将表中数据描在－x坐标纸中，如图15所示．试作出其关系图线，图象中直线的斜率的表达式k＝________(用题中字母表示)，由图线求得电阻丝的电阻率ρ为________ Ωm(保留两位有效数字)．②根据－x关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为________ Ω(保留两位有效数字)．2. 实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等．(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲． (2)实验的主要步骤如下：①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关； ②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；③断开开关，________，合上开关，重复②的操作．(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙所示的关系图线，其斜率为________ A－1m－1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了____________________的电阻之和． (4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示．金属丝的直径是________．图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________，其数值和单位为________(保留三位有效数字)3. 利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20 Ω。

带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约为1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约为5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径B．将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度LE．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度LF．断开开关，整理好器材1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝__________mm；(2)实验中电流表应选择__________(选填“A1”或“A2”)；(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。

4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果________(选填“有”或“无”)影响4. 有一根细长且均匀的空心金属管线，长约30 cm，电阻约为5 Ω，已知这种金属的电阻率为ρ，现在要尽可能精确测定它的内径d.(1)用螺旋测微器测量金属管线外径D时刻度的位置如图25a所示，从图中读出外径为________ mm，应用________(选填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”)测金属管线的长度L； (2)测量金属管线的电阻R，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，内阻约10 kΩ B．电压表0～15 V，内阻约50 kΩC．电流表0～0.6 A，内阻约0.05 Ω D．电流表0～3 A，内阻约0.01 ΩE．滑动变阻器，0～10 Ω F．滑动变阻器，0～100 Ω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)(3)实验中他的实物接线如图b所示，请指出接线中的两处明显错误．错误1：___________________________________________________________错误2：____________________________________________________________(4)用已知的物理常数和应直接测量的物理量(均用符号表示)，推导出计算金属管线内径的表达式d＝______________；(5)在实验中，下列说法正确的是________．A．为使电流表读数明显，应使电流尽可能大些B．为操作方便，中间过程可保持开关S一直处于闭合状态C．千分尺的精确度是千分之一毫米D．用千分尺测量直径时必须估读一位复习：（1997年高考题）某电压表的内阻在20～50kW之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表（量程3V）； 电流表（量程200mA）；电流表（量程5mA）； 电流表（量程0.6A）；滑动变阻器R（最大阻值1kW）；电源e（电动势4V）；电键S。

1.提供的电流表中，应选用______（填写字母代号）2.为了尽量减小误差，要求测多组数据，画出符合要求的实验电路。