实验七 测定金属电阻率

1、实验七：测定金属的电阻率一实验目的：1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；2掌握螺旋测微器的使用和读数方法；3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率二实验原理：1螺旋测微器(1构造：如图，又叫千分尺(2读数：测量值(毫米固定刻度数(毫米(注意半毫米刻线是否露出可动刻度数(估读一位×0.01(毫米如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.0×0.01 mm2.150 mm.特别提示：使用螺旋测微器读数时，以毫米为单位，有三位小数2游标卡尺(1构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪、游

2、标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉(2用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径(3原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表

3、达为(xK×精确度mm.3伏安法测电阻(1原理：R，用电压表测定电阻两端的电压U，用电流表测定流过电阻的电流I.(2电流表的内接法和外接法的比较(3两种电路的选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法简单概括为“大内偏大，小外偏小”实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法特别提示：电表示数变化大小是指相对变化的大小，即比较

4、与的大小4.测电阻率的原理把金属丝接入图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx计算金属丝的电阻Rx，然后用米尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rxl/S，得出计算金属丝电阻率的公式三实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干四实验步骤1用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值2按图所示的原理电路图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导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.4把滑动变阻

5、器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，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，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值 5整理仪器五、数据处理1在求Rx的平均值时可用两种方法(1第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值(2第二种是用UI图线的斜率求出2计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式Rx.六、误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差2测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R，知测<真3通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随

6、之变化带来误差七、注意事项1为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行2本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法 3电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大 4电流不宜太大(电流表用0 0.6 A量程，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大 八、仪器选择的三个原则1安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流2误差性原则：选用电表应考虑尽可能达到电表量程3便于操作原则：选择滑动变阻器时应使对外供电电压的变化范围既要满足实验要求，又要便于调节，滑动变阻器调节时应使其滑

7、动范围较大九典型题分析题型一：游标卡尺、千分尺的读数【例1】 (2009年高考海南卷某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为_ cm，厚度的测量值为_ mm.【解析】【答案】1.2401.683【易误警示】千分尺必须估读，不要求游标对卡尺估读 题型二：实验数据的处理【例2】 (2009年高考广东卷某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率所用的器材包括：输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺、米尺、电阻箱、开关和导线等(1他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹一个小金

8、属夹，金属夹可在金属丝上移动请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲 (2实验的主要步骤如下：正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关； 读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，_，合上开关，重复的操作(3该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙所示的关系图线，其斜率为_ A1·m1(保留三位有效数字；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_的电阻之和 (4他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示金属丝的直径是_图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_，其数值和单位为_(保留三位有效数字【解析】设外电路电阻箱和

9、电流表的总电阻为R，由闭合电路欧姆定律得I，变形得到：L，由此可知图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了金属丝电阻为零时的全电路(即电阻箱电流表、电源内阻电阻之和，图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是电阻率，代入数据计算即可【答案】(1如图所示(2改变金属丝上金属夹的位置(310.510.6金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表(40.1980.202 mm金属丝电阻率9.69×107 ·m1.02×106 ·m题型三：半偏法测电表内阻【例3】(2010年高考北京卷某同学要把一个量程为200 A的直流电流计G，改装成量度范围是0

10、4 V的直流电压表(1她按图所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1 k.为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用_，电阻器R1应选用_，电阻器R2应选用_(选填器材前的字母A电源(电动势1.5 V B电源(电动势6 VC电阻箱(0999.9 D滑动变阻器(0500 E电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当(05.1 kF电位器(051 k(2该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大后续的实验操作步骤依次是：_，_，_，_，最后记录R1的阻值并整理好器材(请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母 A闭合S1 B闭合S2 C调节R2的阻值

11、，使电流计指针偏转到满刻度D调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半E调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半F调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度(3如果所得的R1的阻值为300.0 ，则图中被测电流计G的内阻rg的测量值为_，该测量值_实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”(4给电流计G_联(选填“串”或“并”一个阻值为_k的电阻，就可以将该电流计G改装为量程为4 V的电压表【解析】(1考虑到减小误差，电源应选电动势较大的B.R1要选能读出接入电路的电阻值的电阻箱R2在电路中是限流连接，应选用总阻值大于30 k的电位器F.(2电流半偏法的具体操作顺序是：a.S1断开，S2闭合；b.调节R2，使电流计指针满偏；c.闭合S1；d.保持