测定金属的电阻率(上课用)

1、实验：实验：SlRIldUlRS42IUR 2)2(dSA闭合开关；闭合开关；12345一、螺旋测微器一、螺旋测微器1 1. .构造构造如图如图8-5-18-5-1所示是常用的螺旋测微器，它的测砧所示是常用的螺旋测微器，它的测砧A A和固和固定刻度定刻度G G固定在框架固定在框架F F上，旋钮上，旋钮K K、微调旋钮、微调旋钮K K和可动和可动刻度刻度H H，测微螺杆，测微螺杆P P连在一起，通过精密螺纹套在连在一起，通过精密螺纹套在G G上上. .2 2. .原理原理精密螺纹的螺距是精密螺纹的螺距是0.5mm0.5mm，即，即K K每旋转一周，每旋转一周，P P前进或前进或后退后退0.5mm

2、0.5mm，可动刻度分成，可动刻度分成5050等份，每一等份表示等份，每一等份表示0.01mm0.01mm，即可动刻度每转过一等份，即可动刻度每转过一等份，P P前进或后退前进或后退0.01mm.0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个长度变化了多少个0.01mm.0.01mm.用它测量长度，可以精确用它测量长度，可以精确到到 mmmm，还可以估读到，还可以估读到0.001mm(0.001mm(即毫米的千分即毫米的千分位位) )，因此螺旋测微器又称为千分尺，因此螺旋测微器又称为千分尺. .0.013 3. .读数方法读数方法先从

3、固定刻度先从固定刻度G G上读出半毫米整数倍的部分，不足半上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数可动刻度示数( (注意估读注意估读).).即有：即有：测量长度测量长度= =固定刻度示数固定刻度示数+ +可动刻度示数可动刻度示数精确精确度度.(.(注意单位为注意单位为mm)mm)如图如图8-5-28-5-2所示，不足半毫米而从可动刻度上读的所示，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为示数为15.515.5格，最后的读数为

4、：格，最后的读数为：2.0mm+15.52.0mm+15.50.01mm=2.155mm. 0.01mm=2.155mm. 4.4.注意事项注意事项(1)(1)测量前须校对零点：先使小砧测量前须校对零点：先使小砧A A与测微螺杆与测微螺杆P P并并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正度线是否重合，否则应加以修正. .(2)(2)读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线

5、是否露出别注意半毫米刻度线是否露出. .螺旋测微器要估读，螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位以毫米为单位时要保留到小数点后第三位. .(3)(3)测量时，当螺杆测量时，当螺杆P P快要接触被测物体时，要停止使快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮用粗调旋钮K K，改用微调旋钮，改用微调旋钮K K，当听到，当听到“咔、咔咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮响声时，停止转动微调旋钮K K，并拧紧固定旋钮，并拧紧固定旋钮. .这这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性. .1.读取图专题读取图专题4-1中各螺旋测微器上的数值中各螺旋测微器

6、上的数值.(1)_,(2)_,(3)_.1.414 mm3.300 mm2.500 mm（1）0.6A量程：量程：（2）3A量程：量程： （3）3V量程：量程：（4）15V量程：量程： 内接法内接法外接法外接法电路图电路图误差原因误差原因电流表分压电流表分压U测测UxUA电压表分流电压表分流I测测IxIV为什么：为什么：1.电流表外接法电流表外接法2.电流不宜太大，通电时间不宜太长电流不宜太大，通电时间不宜太长 P123例1：(1)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为010 ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k.电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势E4.5 V，内阻很小则

7、以下电路图(图实8)中_(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏_ (2)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA2.0 ，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是下图中的_电路(填电路图下的字母代号)此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx_( 用题中字母代号表示) 2(2012北京八中月考)两根材料相同的均匀导线A和B，其长度分别为L和2L，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图714所示，则A和B导线的横截面积之比为A2 3B1 3C1 2 D3 1 (2011浙江理综)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3

8、根材料未知，横截面积均为S0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图实9所示的实验电路M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点在实验过程中，电流表读数始终为I1.25 A电压表读数U随OP间距离x的变化如下表：x/mm6007008009001 0001 2001 400U/V3.954.505.105.906.506.656.82x/mm1 6001 8002 0002 1002 2002 3002 400U/V6.937.027.157.858.509.059.75(1)绘出电压表读数绘出电压表读数U随随OP间距离间距离x变化的图线；变化的图线；(2

9、)求出金属丝的电阻率求出金属丝的电阻率，并进行比较并进行比较图图1图图2图图4实验原理实验原理 测量干电池和水果电池的电动测量干电池和水果电池的电动势和内阻，各应选择哪种电路？势和内阻，各应选择哪种电路？图图3G 如图实如图实73所示，固定刻度示数为所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。图实图实73数据处理与误差分析数据处理与误差分析 例题例题(2012北京高考北京高考)在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率”实验中，实验中，所用测量仪器

10、均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约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为50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结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实果如图实79所示，其读数应为所示，其读数应为_mm(该值接近多该值接近多次测量的平均值次测量的平均值)。图实图实79 (2)用伏安法测金属丝的电阻用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：。实验所用器材为：电池组电池组(电动势电动势3 V，内阻约，内阻约1 )、电流表、电流表(内阻约内阻约0.1 )、电压表电压表(内阻约内阻约3 k)、滑动变阻器、滑动变阻器R(020 ，额定电流

11、，额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连、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：接好电路，进行实验测量，记录数据如下：0.5200.4600.3400.2200.1600.0600.020I/A2.301.701.501.000.700.300.10U/V7654321次数次数 由以上实验数据可知，他们测量由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图实是采用图实710中的中的_图图(选填选填“甲甲”或或“乙乙”)。图实图实710 (3)图实图实711是测量是测量Rx的实验的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，器材实物图，图中已连

12、接了部分导线，滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。置于变阻器的一端。请根据请根据(2)所选的电路图，补充完成图实所选的电路图，补充完成图实711中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。或电流表不至于被烧坏。图实图实711图实图实712 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如坐标系，如图实图实712所示，图中已标出了与测量数据对应的所示，图中已标出了与测量数据对应的4个个坐标点。请在图中标出第坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，次测量数据的坐标点，并描绘出并描

13、绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值图线。由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留两位有效数字保留两位有效数字)。 (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_(填选项前的符号填选项前的符号)。 A1102mB1103m C1106m D1108m (6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器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

14、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由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差差 C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除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由测量仪表引起的系统误差 D用用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差误差 解析解析(1)螺旋测微器的读数为螺旋测微器的读数为0 mm39.70.01 mm0.397 mm (2)通过给定的数据发现电压接近从通过给定的数据发现电压接近从0开始，故滑动开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法。变阻器采用的是分压式接法。 (3)对滑动变阻器的

15、分压式接法，连线时应使测量电对滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为路在开始时分到的电压为0。 (4)图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。图线的斜率反映了在直线上的点均匀分布在直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以金属丝的电阻，所以Rx4.5 。 (5)由由Rl/S，S(d/2)2，取，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出，解出1106m。 (6)由于读数引起的误差属于偶然误差，选项由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，

16、若将由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项选项B错误，选项错误，选项C正确；利用正确；利用UI图象处理数据，相图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正正确。确。 答案答案(1)0.397(0.3950.399均可均可)(2)甲甲(3)如如图甲所示图甲所示(4)如图乙所示如图乙所示4.5(4.34.7均可均可)(5)C(6)CD2.2.有一个电阻有一个电阻R Rx x，其阻值大约是，其阻值大约是25k25k，可供选择

17、的，可供选择的器材是：器材是：电流表电流表A A1 1(0(0100A100A，2k)2k)电流表电流表A A2 2(0(0500A500A，300)300)电压表电压表V V1 1(0(010V10V，100k)100k)电压表电压表V V2 2(0(050V50V，500k)500k)直流稳压电源直流稳压电源E E(15V(15V，1A)1A)滑动变阻器滑动变阻器R R(1k(1k，1W)1W)电键电键K K和若干根导线和若干根导线. .为了测出为了测出RxRx的电阻，试选择适当的器材，选取适当的电阻，试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图的电路，使测量尽可能准确

18、，并画出电路图. .主题主题(2)(2)实验器材和测量电路的选择实验器材和测量电路的选择解析：解析：(1)(1)若滑动变阻器用限流接法，电路中的最小电若滑动变阻器用限流接法，电路中的最小电流为流为 ，超过两表的量程，因此，超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压式接法滑动变阻器必须用分压式接法. .若电压表选若电压表选V V2 2(50V)(50V)，则，则电源电压电源电压15V15V不足其量程的不足其量程的1 13 3，所以电压表应选，所以电压表应选V V1 1(10V).(10V).由于用分压式接法时，电阻由于用分压式接法时，电阻RxRx中的最大电流为中的最大电流为 ，所以电流表选，所以电

19、流表选A A2 2(500A).(500A).min15V577 A26kI max10V25kI 400 A (2)(2)安培表内接法和外接法安培表内接法和外接法的选择：因为的选择：因为R Rx x=25k=25kR RA A=300=300，所以采用安培表，所以采用安培表内接法内接法. .归纳：仪器选择一般考虑三方面的因素：归纳：仪器选择一般考虑三方面的因素：(1)(1)安全因安全因素：素：如通过电源、电阻、电流表、电压表的电流不超如通过电源、电阻、电流表、电压表的电流不超过允许的额定电流；过允许的额定电流；(2)(2)误差因素：误差因素：如选用电表量程如选用电表量程应考虑尽量减小测量值的

20、相对误差，电压表、电流表应考虑尽量减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，其在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，其指针应偏转到满刻度的指针应偏转到满刻度的2 23 3左右，即在量程符合要求左右，即在量程符合要求的情况下选择量程小的，则偏角变大；的情况下选择量程小的，则偏角变大；(3)(3)便于操作：便于操作：如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线用到大部分电阻线. .2.2.在用伏安法测

21、定金属丝的电阻时，除待测电阻丝外，在用伏安法测定金属丝的电阻时，除待测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：还有如下供选择的实验器材：A.A.直流电源：电动势约直流电源：电动势约4.5V4.5V，内阻很小；，内阻很小；B.B.电流表电流表A A1 1：量程：量程0 00.6A0.6A，内阻，内阻0.1250.125；C.C.电流表电流表A A2 2：量程：量程0 03.0A3.0A，内阻，内阻0.0250.025；D.D.电压表电压表V V：量程：量程0 04V4V，内阻，内阻3k3k；E.E.滑动变阻器滑动变阻器R R1 1：最大阻值：最大阻值1010；F.F.滑动变阻器滑动变阻器R R2 2

22、：最大阻值：最大阻值5050；G.G.开关、导线等开关、导线等. .(1)(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是在可供选择的器材中，应该选用的电流表是，应该选用的滑动变阻器是应该选用的滑动变阻器是. .(2)(2)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图电路图. .R1A18.8.测电阻的新方法：测电阻的新方法：1.1.安安法测电阻安安法测电阻 A2A1A2A1Rx 电流表的创新使用测电压电流表的创新使用测电压条件：已知电流表条件：已知电流表A A2 2的内阻的内阻, ,将将A2 2看成一个电压表使用看成一个电压表使用2122IIRIRA

23、x1221IRIRAA没有系没有系统误差统误差根据并联分流进行测量根据并联分流进行测量没有系没有系统误差统误差V1v2RxV2v1电压表的创新使用测电流电压表的创新使用测电流2211VVRUUR 221VxRUUR 条件：已知电压表条件：已知电压表V V2 2的内阻的内阻, ,将将V2 2看成一个电流表使用看成一个电流表使用没有系没有系统误差统误差存在系存在系统误差统误差RxV2v12221VxRUUURR0V2v102122RUUURV能否消除？能否消除？根据串联分压进行测量根据串联分压进行测量没有系没有系统误差统误差没有系没有系统误差统误差3.3.替代法测量电阻替代法测量电阻实验时先连入某

24、待测电阻，记下电路中电表的实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值是待测电阻的阻值1.1.原理原理2.2.电路电路R0RXAS1S2ab+R0VS1RXS2abP+用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电压表测量用电阻箱和电压表测量主题主题(3)(3)利用伏安法测电表的内阻利用伏安法测电表的内阻3.3.实验室中现有器材如实物图实验室中现有器材如实物图8-3-28-3-2所示，有：所示，有：电池

25、的电动势约电池的电动势约10V10V，内阻约，内阻约11；电流表电流表A A1 1，量程，量程10A10A，内阻，内阻r r1 1约为约为0.20.2；电流表电流表A A2 2，量程，量程300mA300mA，内阻，内阻r r2 2约为约为55；电流表电流表A A3 3，量程，量程250mA250mA，内阻，内阻r r3 3约为约为55；电阻箱电阻箱R R1 1，最大阻值，最大阻值999.9999.9，阻值最小改变量为，阻值最小改变量为0.10.1；滑动变阻器滑动变阻器R R2 2，最大阻值，最大阻值100100；开关；开关S S，导线若干，导线若干. .要求用图要求用图8-3-38-3-3所

26、示的电路测定图中电流表所示的电路测定图中电流表A A的内阻的内阻. .(1)(1)在所给的三个电流表中，可用哪几个精确在所给的三个电流表中，可用哪几个精确测出其内阻？测出其内阻？(2)(2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路在实物图上连成测量电路. .(3)(3)你要读出的物理量是你要读出的物理量是？解析：解析：(1)(1)由电路图可知待测电流表由电路图可知待测电流表A A与电阻箱并联与电阻箱并联后与接在主干电路上的电流表后与接在主干电路上的电流表AA连成一个闭合回连成一个闭合回路路. .设流过电流表设流过电流表A A的电流为的电流为I I，流过电阻箱，流过电阻箱R R1 1的电的电流为流为I I1 1，流过电流表，流过电流表AA的电流为的电流为I I，根据电流分，根据电流分配关系，得配关系，得I I=I I+ +I I1 1对于电流表对于电流表A A和电阻箱和电阻箱R R1 1并联支路，设电阻箱并联支