实验测定金属的电阻率

1、实验八测定金属的电阻率过好双基关回Q.iiHl说 训垢甚屯逢目基本实验要求1. 实验原理(如图1所示)lRS由R= p s得 P =厂,因此，只要测出金属丝的长度I、横截面积S和金属丝的电阻R即可求出金属丝的电阻率p .叭乙图12. 实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(050 Q ),开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺3. 实验步骤(1) 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.(2) 连接好用伏安法测电阻的实验电路.(3) 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值

2、I .(4) 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.(5) 闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内(6)将测得的R、丨、d值，代入公式R=计算出金属丝的电阻率规律方法总结1. 数据处理(1) 在求R的平均值时可用两种方法 用RX= U分别算出各次的数值，再取平均值 用U- I图线的斜率求出计算电阻率2 将记录的数据 R、I、d的值代入电阻率计算公式p = Rp =.2. 误差分析(1) 金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一(2) 采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，

3、测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.(3) 金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差(4) 由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差3. 注意事项(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法 .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、被测金属丝、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被测金属丝的两端(3) 测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值(4) 测金属丝直径一定要选三个

4、不同部位进行测量，求其平均值(5) 闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置.在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大(7)若采用图象法求 R的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑研透命题点妞硏考财和鼻邂 分忻夹哦帝劇点命题点一教材原型实验*基础考点自主悟透例1 在“测定金属的电阻率”实验中，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50 cm(1)用螺旋

5、测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图 2所示，其读数应为 _mm(该值接近多次测量的平均值)图2 用伏安法测金属丝的电阻 RX.实验所用器材为：电池组（电动势3 V，内阻约1 Q ）、电流 表（内阻约0.1 Q ）、电压表（内阻约3 kQ ）、滑动变阻器 R（020 Q,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接好电路，进行实验测量，记录数据如下：“甲”或“乙”）.次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I /A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520得到金属丝的阻值 Rt =Q （保留两位有

6、效数字）.P置于变 图4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 阻器的一端请根据（2）所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏图4图5 这个小组的同学在坐标纸上建立U I坐标系，如图5所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点， 并描绘出U I图线.由图线（5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为（填选项前的符号）.A. 1X 10 2 QmB. 1 X 10 3 Qm一 6 一 8C.1X 10 一 QmD.1 X 10 一 Qm（6）任何实验测量都存在误差.本实验所用

7、测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 .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. 由电流表和电压表的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1一 I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案 （1）0.397（0.3950.399均可）（2）甲 （3）如图甲 （4）如图乙 4.5（4.34.7均可）（5）C（6）CD甲_i 11 ii SI 1 I tlnn益丹益*!引困一 !gm:-!_ ll:;ssritEE花夭亚SESS解析 （1）螺旋测微器的读数为：0 mm+ 39.7 X

8、0.01 mm= 0.397 mm（0.3950.399 mm之间均正确）.（2）实验测量数据中电压表示数从0.10 V开始，非常小，应考虑使用滑动变阻器分压式接法，故采用的是图甲的电路设计方案.（3）连图时注意滑动变阻器的分压式接法，注意电流表和电压表的正负极 将第2、4、6次测量数据的坐标点标出来后，画出一条直线，舍去第6次实验数据点，让直线过坐标原点，计算出图线斜率为4.5（4.34.7之间均正确），即为金属丝的阻值.l41一 6 根据电阻定律 R”、“ = ”或“v”），主要理由是 答案见解析解析（1）实验电路图如图所示(2) 移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；

9、闭合开关S、S2，调节R,使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2,调节电阻箱 F0,使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻 断开S2，调节电阻箱 R使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压 也增大，此时F0两端的电压大于电压表的半偏电压，FV FV.5. 等效法测电阻如图12所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读得电流表示数I ;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值， 使电流表的示数仍为I ,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值 Err图12I例 5 电流表Al的量程为0200卩A、内电阻约为5

10、00 Q,现要测其内阻，除若干开关、 导线之外还有器材如下：电流表A :与Ai规格相同图13滑动变阻器R:阻值020 Q电阻箱R :阻值09 999 Q保护电阻F3:阻值约为3 kQ电源：电动势E约为1.5 V、内电阻r约2 Q(1)如图13所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，他设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成 电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A内电阻的实验步骤a.先将滑动变阻器 R的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R的阻值调到（ 选填“最大”或“最小”）.b闭合开关S、S,调节滑动变阻器 R,使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A的示

11、c.断开S，保持S闭合、R不变，再闭合 Sa，调节电阻箱F2,使电流表 A的示数读出此时电阻箱的示数R2,则电流表A内电阻r =答案解析（1）滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法,电路图如图所(2)a.实验前R2应该调节到最大,A示数不变,则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值6. 比较法测电阻如图14所示，读得电阻箱R的阻值及A、A的示数li、丨2，可得R =学I 2（1）见解析图 （2）a.最大 c.再次为I （或仍为I ）R2图14如果考虑电流表内阻的影响，则12（ R + RA2） = 11（ R + RAi）.例6 （2017全国卷23 ）某同学利用如图15（a

12、）所示的电路测量一微安表（量程为100卩A,内阻大约为2 500 Q ）的内阻.可使用的器材有：两个滑动变阻器R、R2（其中一个阻值为20 Q，另一个阻值为 2 000 Q）;电阻箱 R（最大阻值为99 999.9 Q ）;电源E（电动势 约为1.5 V）;单刀开关S和S2. C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.图15（1）按原理图将图（b）中的实物连线.（2）完成下列填空： R的阻值为 Q （填“20”或“2000”）. 为了保护微安表，开始时将R的滑片C滑到接近图（a）中滑动变阻器的 端（填“左”或“右”）对应的位置；将 R2的滑片D置于中间位置附近. 将电阻箱RZ的阻值置于2 500.0

13、Q,接通S.将R的滑片置于适当位置，再反复调节 R的滑片D的位置，最终使得接通 S2前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2接通前B与D所在 位置的电势（ 填“相等”或“不相等”）. 将电阻箱RZ和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将RZ的阻值置于2 601.0 Q时,在接通S前后，微安表的示数也保持不变.待测微安表的内阻为 Q （结果保留到个位）.（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： 答案（1）见解析图20 左相等2 550（3）调节R上的分压，尽可能使微安表接近满量程 解析（1）实物连线如图所示：（2）滑动变阻器R采用分压式接法，为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器； 为了保

14、护微安表，开始时将R的滑片C滑到滑动变阻器的左端对应的位置； 将电阻箱RZ的阻值置于2 500.0 Q,接通S ;将R的滑片置于适当位置，再反复调节F2的滑片D的位置；最终使得接通 S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前后在BD中无电流流过，可知 B与D所在位置的电势相等;（厶Ri Ra 设滑片D两侧电阻分别为 Ri和民2,由B与D所在位置的电势相等可知，=；同理，R1 R22R.a =寸 R1R2 =601.0QRuA R2当R和微安表对调时，仍有 =厂；联立两式解得,Rai 尽2=2 550 Q（3）为了提高测量精度，应调节R上的分压，尽可能使微安表接近满量程变式2 （2016

15、全国卷 23）某同学利用图 16（a）所示电路测量量程为 2.5 V的电压表彩 的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱 R最大阻值99 999.9 Q），滑动变阻器R（最大阻值50 Q），滑动变阻器 R（最大阻值5 k Q ），直流电源E（电动势3 V）,开关1个，导线若干图16实验步骤如下: 按电路原理图（a）连接线路; 将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图（a）中最左端所对应的位置，闭合开 关S; 调节滑动变阻器，使电压表满偏；2.00 V,记下电阻 保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 箱的阻值 回答下列问题：（1）实验中应选择滑动变阻器（ 填“R”或“ ）. 根据图 所示电路将图（b）中实物图连线.实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 Q,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为 Q （结果保留到个位）. 如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为 （填正确答案标号）.A. 1