高三物理一轮复习 第8章第5课时 实验：测定金属的电阻率 鲁科

电路５实验：测定金属的电阻率第八章1.一、螺旋测微器1.构造如图8-5-1所示是常用的螺旋测微器，它的测砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H，测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在G上..图8-5-13.2.原理精密螺纹的螺距是0.5mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01mm.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0.01mm.用它测量长度，可以精确到

mm，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺.0.014.3.读数方法先从固定刻度G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(注意估读).即有：5.测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×精确度.(注意单位为mm)如图8-5-2所示，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.5格，最后的读数为：2.0mm+15.5×0.01mm=2.155mm.图8-5-26.4.注意事项(1)测量前须校对零点：先使小砧A与测微螺杆P并拢，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度线是否重合，否则应加以修正.7.(2)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是否露出.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.(3)测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮K′，当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮K′，并拧紧固定旋钮.这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性.8.二、测定金属的电阻率1.实验目的(1)练习使用螺旋测微器(2)学会用伏安法测量电阻的阻值(3)测定金属的电阻率9.2.实验原理根据电阻定律公式R=

，只要测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率.3.实验器材米尺(最小分度值1mm)、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关及连接导线、金属电阻丝.10.4.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S.(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测量金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.11.(3)依照图8-5-3所示的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.图8-5-312.

(4)电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，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S，求出电阻R的平均值.

(5)将测得的R、l、d的值代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率..5.注意事项(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法.(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.(3)金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接入电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量.14.(4)接通电源的时间不能过长，通过电阻丝的电流不能过大，否则金属丝将因发热而温度升高，这样会导致电阻率变大，造成较大误差.(5)要恰当选择电流表、电压表的量程，调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时观察两表的读数，尽量使两表的指针偏转较大，以减小读数误差.15.测定金属的电阻率的一般方法在“测量金属丝的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图8-5-4所示，则金属丝的直径为

mm.图8-5-4.(2)已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有

(只填代号).A.量程是0～0.6A，内阻约0.5Ω的电流表；B.量程是0～3A，内阻约0.1Ω的电流表；17.C.量程是0～3V，内阻约6kΩ的电压表；D.量程是0～15V，内阻约30kΩ的电压表；E.阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；F.阻值为0～20Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；G.蓄电池(6V)；H.开关一个，导线若干.(3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图.18.(1)该金属丝的直径为0.350mm.(2)①先选电源：题中只给一直流电源，所以应先确定电源，选G.②选电流表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器，干路电流最大值Imax==0.6A，所以选A.若选电流表B，会有以下不足：首先0.6A电流太小，指针偏转范围不足刻度盘的三分之一，读数时误差较大；其次电流表量程越大，精确度越低，故不选B.19.③选电压表：若选电压表C，量程3V，则干路总电流要被控制在0.3A以下，由上列所选电流表A，指针偏转可达到满刻度的一半.若选电压表D，量程15V，电源6V，,此时电压表指针偏转范围虽满足指针在13～23刻度盘范围，但用15V量程时，精确度太低，为实现电压表和电流表精确度的匹配，应选电压表C而不选电压表D..④选变阻器：由于已选量程是3V的电压表，决定滑动变阻器必须采用分压电路连接方式.由于电阻丝阻值约为10Ω，为在3V、0.3A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选0～20Ω为宜，即F.显然，选取0～1000Ω变阻器不行，一是阻值太大，变化不明显，易造成电压表、电流表超量程，烧毁表头；二是额定电流也太小.另外，组成电路必须有开关和导线，即H是必需的.故所选用的器材有A，C，F，G，H.21.(3)画电路图时，还要选择电流表是内接电路，还是外接电路.由Rx=10Ω，RA=0.5Ω，RV=6000Ω可知，为减小RA分压带来误差，应选电流表外接.电路图如下图.22.本题提供的电压表、电流表、滑动变阻器均有两种规格，实验时用什么规格的仪表、器材，要求首先要做出选择判断后再动手实验.23.变式训练1：影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而一般半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小.某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.24.(1)他们应选用下图所示的哪个电路进行实验()25.(2)按照正确的电路图连接图8-5-5的实物图.图8-5-526.(3)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下图所示.根据表中数据，判断元件Z是金属材料还是半导体材料.Z是

.U(V)00.400.600.801.001.201.501.60I(A)00.200.450.801.251.802.813.2027.(4)用螺旋测微器测得线状元件Z的直径如图8-5-6所示，则Z的直径是

mm.图8-5-628.

解析：(1)由题意，电流和电压从零开始递增，则滑动变阻器要接成分压式；元件的电阻较小，则伏安法测电阻时应采用电流表外接法．应选A.(2)实物连线如下图．(3)由表格可知，随着电压的增大，元件的电阻减小，即电阻率随温度的升高而减小，所以该元件材料是半导体．29.图象法处理数据在该实验中的应用用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ.给定电压表(内阻约为50kΩ)、电流表(内阻约为40Ω)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250Ω)及导线若干.30.图8-5-731.(1)画出测量R的电路图.(2)在图8-5-7中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：

.求出的电阻值R=

.(保留三位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图8-5-8(a)、(b)所示，由图可知其长度为

，直径为

.32.(4)由以上数据可求出ρ=

.(保留三位有效数字)图8-5-833.本题考查伏安法测电阻的原理、用U-I图象求电阻的方法，电阻率的计算及游标卡尺的读数.

(1)滑动变阻器可采用限流式接法和分压式接法，因为，所以电流表可用外接法，电路图有两种情况，如下图所示，根据“能限流不分压”原则，应选限流式接法...(2)①作U—I图线，应舍去左起第2个点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧.②求该直线的斜率k，则R=k=229Ω(221Ω～237Ω均正确)36.(3)长度为0.800cm;直径为0.194cm(4)根据得

代入数据ρ=229×Ω·m=8.46×10-2Ω·m本实验考查的覆盖面较大，在实验复习中要理解实验原理、实验步骤，掌握实验数据的处理方法，同时要提高对实验数据的计算能力.37.

变式训练2：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ，电流表的内阻约为10Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标上，如图8­5­9所示．(1)根据各点表示的数据描出I-U图线，由此求得该电阻的阻值Rx=_____(保留两位有效数字)．(2)画出此实验的电路原理图．38.

解析：本题采用图像法解题，只要正确画出I—U图线，然后从图线中求出Rx，作图线时使多数点在图线上，被测电阻Rx阻值看成是不变的，则图线应是通过原点的一条直线．图线的斜率等于被测电阻阻值Rx.(1)舍去不合理的点．直线如图甲所示．Rx=2.4×103Ω(2.3×103或2.5×103也算对)．如图甲所示，观察6个实验点，发现第4点偏差较大，舍去不用，将其余五点连成直线，得到过坐标原点的I—U图像．由图像适当选取I、U值，39.甲40.(2)由于待测电阻较大，Rx≫RA，测量电路应设计为内接法．由于待测电阻较大，控制电路宜采用分压电路如图乙，但由于滑动变阻器阻值情况不明确，也可用限流接法．乙41..9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:59PM11、以我独沈久，愧君相见频。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海别，几度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他乡生白发，旧国见青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行动出成果，工作出财富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、没有失败，只有暂时停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:59PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香积寺，数里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荆门九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天气晚来秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、杨柳散和风，青山澹吾虑。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202