物理同步人教版选修3-1学案：第二章实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)Word版含解析

1、实验：测定金属的电阻率 （同时练习使用螺旋测微器 ）Z实验扣能*清清楚楚/一、实验目的1练习伏安法测电阻，并测出金属丝的电阻率。2 练习使用螺旋测微器。二、实验原理1实验测定金属电阻率的理论依据是电阻定律。2 金属丝的电阻值可以用伏安法测出。3金属丝的长度应用毫米刻度尺测定，金属丝的直径可以用螺旋测微器测定。4 螺旋测微器的读数规则测量值=固定刻度整毫米数 （+半毫米数）+可动刻度读数（含估读）x 0.01 mm。三、实验电路电流表仍然外接，而滑动变阻器一般采用限流式接法即可，如图所示。四、实验器材毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表、直流电压表、滑动变阻器（050 Q）电池组、开关、导线、待测

2、金属丝等。五、实验步骤1 用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度I，反复测量三次，并记录。2 用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。测量次数123平均值金属丝长l/m金属丝直径d/m3.依照实验电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。4 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，记入记录表格内，断开开关So测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻Rx/ Q5.拆除实验电路，整理好实验器材。六、数据处理1. 金属丝直径的测量(1) 特别注意半刻度是否露出。(2) 因螺旋测微器的精确度为0.01

3、 mm,可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。(3) 把三个不同位置的测量结果求平均值作为直径d。2. 金属丝长度的测量(1) 应测量接入电路中的有效长度。(也要估读)(2) 把3次测量结果求平均值作为长度I。3. 电阻R的测量(1) 平均值法：可以用每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。(2) 图像法：可建立U-I坐标系，将测量的对应 U、I值描点作出图像，利用图像斜率来 求出电阻值R。4. 电阻率的计算将测得的R、I、d的值，代入电阻率计算公式p=学= 2dR中，计算出金属导线的电I 4I阻率。七、误差分析1

4、 金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。2. 电流表外接法， R测VR真导致p测Vp真(系统误差)。3通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化(系统误差)。八、注意事项1. 为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连 入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。2测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长， 因为电阻率随温度而改变。3. 为准确求出 R的平均值，应多测几组 U、I数值，然后采用 U-I图像法求出电阻。 4滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求。M常考题点，明明白白例1在“测定金属的电阻率”的实验中，甲乙（1

5、）某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为mm。（2）用量程为3 V的电压表和量程为 0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为 V，电流表的读数为 A。用米尺测量金属丝的长度L = 0.810 m。禾U用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为Q n保留两位有效数字）。解析（1）螺旋测微器的读数为：d= 2.5 mm + 43.5 X 0.01 mm = 2.935 mm。（2）因电压表的每小格读数为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U =2.60 V;同理，电流表的每小格读数为0.02 A，应估读到0.01

6、A，所以电流表的读数为：I=0.52 A。（3）根据R=专得:RS高中物理带入数据得：p= 4.2 X 105Qm答案(1)2.935(2)2.600.52(3)4.2 X 105例2某同学为了测量某阻值约为5 Q的金属棒的电阻率，进行了如下操作:（1）分别使用10分度游标卡尺和螺旋测微器测量金属棒的长度L和直径d,某次测量的示数如图1和图2所示，长度L =mm ,05 L0图1图2（2）现备有下列器材：待测金属棒Rx（阻值约为5 Q；电压表V1（量程3 V，内阻约3 k Q； 电压表V2（量程15 V，内阻约9 k Q； 电流表 A1（量程0.6 A,内阻约为0.2吐） 电流表A2（量程3

7、A,内阻约为0.05 Q;） 电源E（电动势3 V，内阻不计）;滑动变阻器R1（最大阻值约为20 Q） 滑动变阻器R2（最大阻值约为1 000 Q）开关S;导线若干。，电流表应选若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电压表应选,滑动变阻器应选 （均选填器材代号）。正确选择仪器后请在图 3中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。用伏安法测得该电阻的电压和电流，并作出其伏安特性曲线如图4所示，若图像的斜率为k,则该金属棒的电阻率p=（用题中所给各个量的对应字母进行表述）。图A故长度L = 23 mm解析（1）游标卡尺主尺示数与游标尺示数之和是游标卡尺的示数， + 5X 0.1 mm = 23

8、.5 mm; d= 6.5 mm + 0.01 mm x 21.3 = 6.713 mm。（2）电源电动势为3 V，故电压表用V1 ；由于被测电阻约为 5 Q,故电流表用A1;滑动 变阻器选r1；题目中已说明滑动变阻器采用限流接法，誥存25, R=警=600，由于字V字，则电流表使用外接法，实物连接图如图所示。Ra RxU I图像的斜率的物理意义为被测电阻的阻值，即k= R，结合电阻定律可得金属棒的电阻率表达式为knf答案(1)23.56.713(2)V1A14L& 跟踪训练扎扎实实八 * *1.多选在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是（）A 用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，

9、算出其平均值，然后再将金属丝接入电路 中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C 用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D .实验中应保持金属丝的温度不变解析：选AC 实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的 电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小， 应采用电流表外接法。故 A、C操作错误。2. 多选在“测定金属的电阻率”实验中，关于误差的下列说法中正确的是（）A .电流表采用外接法，将会使p测p真B.电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差C 由D 由解析:_d

10、2U可知，|、d、u、i中每一个物理量的测量都会引起p的测量误差411p= 雲可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量4I1RS选ACD 由于采用外接法，将导致 R测R真，由p= -p可知p测p真，A对；虽然电压表的并联引起电阻丝分得电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬 时对应关系，只是由于电压表的分流会使电流 I的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差， b错；由p=nu可知每一个物理量测量都会引起p的误差，但由于直径的指数为2,所以4I1对结果影响最大的是 d的测量，C、D对。过程如图所示，校零时的读数为mm，合金丝的直径为mm。3. (1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的

11、实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。乙解析：(1)由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm ,测量后要去掉开始误差。(2)将电表连入电路时注意电流要从正接线柱流入，掌握滑动变阻器的分压接法。答案：(1)0.0070.638(2)如图所示4. 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1= 0.720 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 Q),然后计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金

12、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 Q)C .电压表 V（量程03 V，内阻3 k Q）D. 滑动变阻器（最大阻值20 Q）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。若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx = 4.0莒则这种金属材料的电阻率为 Qm （保留两位有效数字）解析：(3)由 R = pS得 p= RS = n4xd，将 Rx= 4.0 Q l= 0.720 m、d= 0.600 mm = 0.600_3一 6X 10 m代入得

13、产1.6 X 10 答案：（1）0.600（2）如图所示(3) 1.6 X 10 一65.某实验小组在“测定金属的电阻率” 电压表的读数如图所示，则它们的值分别是的实验过程中,获得的金属丝直径以及电流表、甲mm ,0 10 Q,已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为电流表内阻约几欧， 电压表内阻约若已知实验所用的电流表内阻的准确值），电动势 E = 4.5 V，内阻很小。20 k 电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用则图中（填电路图下方的字母）电路为本次实验应当采用的最佳电路。用此电路测得Ra = 2.0 Q,那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是图中的 电路。若此时测得电流为I、电压

14、为 U,则金属丝电阻Rx =（用题中各物理量符号表示）。解析：根据螺旋测微器读数规则可知金属丝直径为0.998 mm ;电流表读数是 0.42 A ,电压表读数是 2.26 V。由于金属丝电阻一般不太大，应采用电流表外接法。干电池不宜在 长时间、大功率状况下使用，应采用限流电路，所以本次实验应当采用的最佳电路为图A。用此电路测得的金属丝电阻Rx实质是电阻丝与电压表并联后的等效电阻值，比真实值小。若已知实验所用的电流表内阻的准确值Ra = 2.0 Q,那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是题图中的 B电路。若此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻 Rx=学-Ra。答案：0.9980.42 2

15、.26 A 小6.有一根细而均匀的导电材料样品（如图甲所示）,截面为同心圆环（如图乙所示）,此样品长约为5 cm，电阻约为100 Q,已知这种材料的电阻率为p,因该样品的内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材：甲乙lllllll 11 1111|11|507丙8 9 10A. 20分度的游标卡尺B. 螺旋测微器C .电压表 V（量程3 V，内阻约3 k Q）D. 电流表Ai（量程50 mA，内阻约 20 Q）E. 电流表 A2（量程0.3 A，内阻约1 Q）F .滑动变阻器 R（020 Q额定电流2 A）G.直流电源 E（约4 V，内阻不计）H .开关一只，导线若干d的实验方案，回答下列问

16、题:L =mm ;用螺旋测微请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图丙所示，其示数器测得该样品的外径如图丁所示，其示数D =mm。（2）设计电路测量导电材料样品的电阻Rx。在设计时电流表应选择 （填“内接法”或“外接法”）。这样设计后实验电阻 Rx的测量值将 （填“大于”“等于”或“小于”）实际值。若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I ,则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d =。解析：（1）根据游标卡尺，其主尺读数为50 mm，游标尺部分读数为0.05X 11 mm= 0.556 mm，可动刻度示数为12.3X 0.01 mmmm，故游标卡尺的读数为L = 50 mm + 0.55 mm = 50.55 mm;由题图所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为=0.123 mm，螺旋测微器示数D = 6 mm+ 0.123 mm = 6.123 mm。11L M*11RLi(2)由所给实验器材可知，应采用伏安法测电阻阻值，由于待测电阻阻值约