实验1-测定金属的电阻率

..实验一：测定金属的电阻率实验原理：=1\*GB3①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\*GB3②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\*GB3③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\*GB3④据电阻定律R=ρL/S,计算出电阻率ρ=RS/L=πd2U/4ILPS：=1\*GB3①为避免温度对电阻的影响,应使时间尽量短,电流尽量小；=2\*GB3②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\*GB3③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\*GB3④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·mB.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·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1ΩB：电流表A2〔量程0.6A,内阻约0.3ΩC：电压表V1〔量程3.0V,内阻约3kΩD：电压表V2〔量程5.0V,内阻约5kΩE：滑动变阻器R1〔最大阻值为50ΩF：滑动变阻器R2〔最大阻值为500ΩG：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_____________．VVARxESRＡVRxESRAＢVRxESRAＣVRxESRAＤ②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=。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+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.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,0.3A>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10图10④已知金属管线样品材料的电阻率为,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①0.265~0.267②880③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5ΩD.直流电压表0~3V〔内阻约为15kΩE.滑动变阻器10Ω,2AF.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\*GB3①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0.025C．电流表〔0~0.6A,内阻约0.125D．电压表〔0~3V,内阻约3kE．电压表〔0~15V,内阻约15kF．滑动变阻器〔0~20,额定电流1AG．滑动变阻器〔0~1000,额定电流0.3AH．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14V、内阻可忽略不计B．电流表〔量程0～0.6A,内阻约0.12ΩC．电流表〔量程0～100mA,内阻约12ΩD．电压表〔量程0～3V,内阻约3kΩE．电压表〔量程0～15V,内阻约15kΩF．滑动变阻器〔0～10Ω,允许最大电流2.0AG．滑动变阻器〔0～500Ω,允许最大电流0.5A③请在方框中画出测量这段导体电阻值的实验电路图〔要求直接测量量的变化范围尽可能大一些。=4\*GB3④根据测量数据画出该导体的伏安特性曲线如图8所示,发现MN段明显向上弯曲。若实验的操作、读数、记录和绘图描点等过程均正确无误,则出现这一弯曲现象的主要原因是。图8图8U/VI/AOMNP2.安安法测电阻<1>如图所示,当两电表所能测得的最大接近时,如果一直A1的内阻R1,则测得A2的内阻R2=I1R1/I2.<2>两电流表A1、A2的读数为I1、I2,待测电阻R1阻值的计算公式是R=I1r/〔I2-I1.练习4：用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材<代号>与规格如下:电流表A1<量程300mA,内阻r1为5Ω>;标准电流表A2<量程300mA,内阻r2约为5Ω>;待测电阻R1<阻值约为100Ω>;滑动变阻器R2〔最大阻值10Ω电源E<电动势约为10V,内阻r约为1Ω>;单刀单掷开关S,导线若干.<1>要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路图原理图,并表明每个器材的代号.<2>实验中,需要直接测量的物理量是________,用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1=__________.3.伏伏法测电阻：电压表内阻已知,则可当作电流表、电压表和定值电阻来使用.<1>如图所示,两电表的满偏电流接近时,若已知V1的内阻R1,则可测出V2的内阻R2=U2R1/U1·〔2电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,电压表V1的内阻为r1,根据串联、并联电路的规律,算出RX的电阻为RX=〔U2-U1r1/U1练习5：用以下器材测量电阻RX的阻值<900～1000Ω>:电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω；电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω；滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关S,导线若干.测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻RX的一种实验电路原理图。<原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注>.<2>若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示RX的公式为RX=__________.4.电阻箱当电表测电阻：〔1电阻箱当做电压表使用:A1表、A2表是示数I1、I2,可得RX=I2R1/I1.。如果考虑电表内阻的影响,则I1<Rx+RA1>=I2<R1+RA2><2>电阻箱当作电流表使用：若已知R及RV,则测得干路电流为I=U/R+U/RV5.等效法测电阻6.消除电流表和电压表内阻对测量结果的影响：〔1先将S1闭合.将S2与"1"闭合,调节R,读出电压表读数U1,安培表读数I1.〔2再将S2与"2"闭合,调节R,读出电压表读数U2,电流表读数I2〔3根据上述测量结果,算出RX=U1/I1-U2/I2练习6：伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响,无论电流表内接还是电流表外接都存在系统误差,为消除系统误差而设计的补偿电路如图21所示.完成下列实验步骤并写出待测电阻RX阻值的表达式.先将S1闭合.将S2与"1"闭合,调节R,读出电压表读数U1,安培表读数I1.________________________________.根据上述测量结果,算出RX=_____________.练习7：实验室有一个破损的多量程动圈式支流电流表,有"1mA"、"10mA"两挡,有一个单调双掷开关S转换,其内部电路如图25所示.若电流表的G已烧坏,但两个精密分流电阻完好,测得R1=144Ω,假如烧坏前表头G的内阻rg=160Ω,则表头G的实际满偏电流Ig=______,精密分流电阻R2=________.现有以下备选器材用于修复:灵敏电流表G1,内阻为660Ω,满偏电流为0.2mA;灵敏电流表G2,内阻为120Ω,满偏电流为0.5mA;定值电阻r1,阻值为40Ω;定值电阻r2,阻值为100Ω;现保留两个精密电阻不动,根据表头参数,用于修复的器材有_____和_____.<只填器材序号>在虚线框内画出修复后的直流电流表电路原理图。图25图257.半偏法测电表电阻<1>测量电流表内阻：如图所示,测量电流表A`的内阻,操作步骤如下:断开S2、闭合S1,调节R0,使A表满偏为I0;保持R0不变,闭合S2,调节R,使A表读数为I0/2。由上可得RA=R.练习8、要测定一块电流表A的内阻〔量程0～5mA,内阻r约为500Ω,某同学在实验室找到了如下器材：电源E〔3V,内阻未知电压表V〔0～15V,内阻约为5kΩ电阻箱R1〔0～999.9Ω滑动变阻器R2〔0～10Ω电键开关一只、导线若干①该同学想利用半偏法测该电流表的内阻,为了测量尽量精确,请帮忙在方框中画出设计电路图；②简要说明测量操作步骤〔1＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿〔2＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿写出r的测量值的表达式,r＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。<2>测量电压表内阻：如图所示,测量电压表V的内阻,操作步骤如下:滑动变阻器的滑片滑至最右端,电阻箱的阻值调到最大;闭合S1、S2,调节R0,使V表示数指到满刻度;打开S2,保持R0不变,调节R,使V表指针指到满刻度的一半,由上可得RV=R。8、电表内阻的测量〔1电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻<两不同表。〔2两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻〔两相同表。〔3两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻〔两表一箱。练习9、在图22中,R1、R2是两定值电阻,R1的阻值很小,R2的阻值很大,G是一灵敏电流计,S1、S2为开关.下列判断正确的是<>A.只闭合S1时,M、N之间是一个电压表B.S1、S2都闭合时,M、N间是一个电流表C.只闭合S2时,M、N间是一个电压表D.S1、S2都断开时,M、N间是一个电压表练习10、要测量一只量程已知的电压表的内阻,现有如下器材:A.待测电压表<量程3V,内阻约为3kΩ>;B.电流表<量程3A,内阻约0.01Ω>;C.电制电阻<阻值R=2kΩ,允许通过的最大电流0.5A>;D.电源<电动势2V,内阻值可忽略>;E.开关两只;F.导线若干;要求从图23甲、24乙电路中选择一个电路,利用这个电路完成测量.选_____<填"甲"或"乙">电路.你不选另一电路的理由是____________.实验中需要直接测量的物理量是______.电压表内阻的公式RV=___________.练习11.[2015新课标II]电压表满偏时通过该表的电流是半偏是通过该表的电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻〔半偏法实验室提供材料器材如下：待测电压表〔量程3V,内阻约为3000欧电阻箱R0<最大阻值为99999.9欧>滑动变阻器