物理3-1人教版精品习题第二章实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)

1、实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器),学生用书P55)一、实验目的1掌握螺旋测微器原理及读数方法2进一步熟练电流表、电压表的使用及伏安法测电阻3测定金属的电阻率二、实验原理用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d(算出横截面积S)，用伏安法(因金属丝电阻较小，采用外接法)测导线的电阻R，用R的变形式求电阻率实验原理图三、实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、电键及导线、被测金属导线四、实验步骤1用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l，反复测量三次，并记录2用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录测量次数123平均值金

2、属丝长l/m金属丝直径d/m3.依照实验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4电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，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.测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻Rx/5.拆除实验电路，整理好实验器材五、数据处理1金属丝直径的读数(1)特别注意半刻度是否露出(2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上(3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d.2金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的

3、有效长度(2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读)(3)把3次测量值求平均值作为长度l.3电阻R的测量值确定(1)平均值法：可以用每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果(2)图象法：可建立UI坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值R.4电阻率的计算将测得的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六、注意事项1为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值2测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，

4、因为电阻率随温度而改变3为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用UI图象法求出电阻4滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求七、误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差2电流表外接法，R测<R真导致测<真3通电时间过长，电流过大，导致电阻率发生变化八、螺旋测微器的构造、原理及读数1构造及原理(1)螺旋测微器是一种测量长度的仪器，又叫千分尺，且它测量长度可以精确到0.01 mm.(2)构造：如图所示，把它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D、测微螺杆F连在一起，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺

5、杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm；每转两周，转过100等份时，前进或后退的距离正好是1 mm.(3)使用方法：当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，使A、F正好接触待测物在使用时，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D，这样就不至于在F和被测物之间产生过大的压力，既可以保护仪器，又能保证测量结果的准确2读数方法测量值固定刻度B上的整毫米数0.5 mm(判断半刻度是否露出，未露出时为0)0.01 mm×可动刻度上对齐的格

6、数(估读)实验原理和器材的选择学生用书P56 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约为4 ，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 )； A2(量程3 A，内阻约0.05 )；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)； E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原

7、理图解析(1)螺旋测微器主尺读数为1.5 mm，螺旋刻度读数为27.3×0.01 mm0.273 mm，读数应为：1.5 mm0.273 mm1.773 mm.(2)由于待测电阻Rx阻值约为4 ，额定电流约为0.5 A，故电流表选A1，电源选E1.答案(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)A1E1电路图如图所示规律总结伏安法测电阻时仪器的选择：(1)电压表和电流表的选择可参考的数据有：电阻或小灯泡的额定电压、额定电流电源电动势E和电路的最大电流Im.实验表格或实验图象的电压和电流(2)滑动变阻器的选择方法：用限流式接法时一般滑动变阻器的最大阻值R与待测电阻Rx相差不大或

8、R略大于Rx，都能满足测多组数据的要求；当用分压式接法时，滑动变阻器一般选阻值小的，滑动变阻器的阻值越小，越方便调节电路设计与数据处理学生用书P56 有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方(正方形)内圆，如图所示此金属材料质量约为0.1 kg0.2 kg，长约为30 cm，电阻约为10 .已知这种金属的电阻率为，密度为0.因管线内径太小，无法直接测量，请根据下列提供的实验器材，设计一个实验方案测量其内径d.A毫米刻度尺；B螺旋测微器；C电流表(600 mA，10 )；D电流表(3 A，0.1 )；E电压表(3 V，6 k)；F滑动变阻器(2 k，0.5 A)；G滑动变阻器(10 ，2 A)

9、；H直流稳压电源(6 V，0.05 )；I开关一个，带夹子的导线若干(1)除待测金属材料外，应选用的实验器材有_(只填入代号字母)(2)在虚线框中画出你所设计的实验电路图，并把所选仪器连成实物电路图(3)用已知的物理常量和所测的物理量，推导出计算金属管线内径d的表达式：d_解析(1)已知R约为10 ，I最大为 A0.6 A，故电流表选C.又因为1，600，故用电流表外接法，选ABCEGHI.(2)为精确测量，用分压式接法，如图所示(3)设长度为l，截面外边长为a，电压为U，电流为I，电阻R，则截面积S，故有a2，解得d2.答案(1)ABCEGHI(2)见解析(3)2规律总结用伏安法测定电阻R时

10、要分清用电流表内接还是外接法；滑动变阻器控制电路时分清用分压式还是限流式接法；处理数据时，找准导体的横截面积S，应用求出电阻率,学生用书P56)范例某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度为_cm，直径为_mm.(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.将电阻箱R2的阻值调至最_(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 2

11、80 .(3)由此可知，圆柱体的电阻为_.解析(1)游标卡尺的精度为0.1 mm，所以L(501×0.1)mm5.01 cm，螺旋测微器的读数为d(531.6×0.01)mm5.316 mm.(2)为了保护电流表，在接通电路之前，要使电路中的总电阻尽可能大，然后慢慢减小电路中的电阻(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图丁所示当S2拨向2时，其等效电路图如图戊所示由闭合电路欧姆定律知I，当I相同均为I0时，R2R圆柱体，所以R圆柱体1 280 .答案(1)5.015.316(5.3105.320)(2)大大(3)1 280名师点评本题为实验方法的创新等效替代法测

12、电阻，该法的关键是两种情况下电流表的示数相同，这样才能保证圆柱体与电阻箱R2两端的电压相同,学生用书单独成册)1在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是()A用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变解析：选AC.实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法故A、C操作错误2在“测定金属的电阻

13、率”实验中，关于误差的下列说法中错误的是()A电流表采用外接法，将会使测<真B电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差C由可知，I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起的测量误差D由可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量解析：选B.由于采用外接法，将导致R测<R真，由可知测<真，A对；虽然电压表的并联引起电阻丝分得电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系，只是由于电压表的分流会使电流I的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差，B错；由可知每一个物理量测量都会引起的误差，但由于直径的指数为2，所以对结果影响最大的是d的测量

14、，C、D对3.某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 )，然后计算出该金属材料的电阻率在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：A直流电源(输出电压为3 V)B电流表A(量程00.6 A，内阻约0.125 )C电压表V(量程03 V，内阻3 k)D滑动变阻器(最大阻值20 )E开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx4.0 ，则这种金

15、属材料的电阻率为_·m(保留两位有效数字)解析：(3)由R得，将Rx4.0 、l0.720 m、d0.600 mm0.600×103m代入得1.6×106 ·m.答案：(1)0.600(2)如图所示(3)1.6×1064某同学测量阻值约为25 k的电阻Rx，现备有下列器材：A电流表(量程0100 A，内阻约2 k)；B电流表(量程0500 A，内阻约300 )；C电压表(量程015 V，内阻约100 k)；D电压表(量程050 V，内阻约500 k)；E直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；F滑动变阻器(最大阻值1 k，额定功率1 W)；G

16、开关和导线若干(1)电流表应选_，电压表应选_(填字母代号)(2)该同学正确选择仪器后连接了如图所示的电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：_._.解析：(1)由于电源电压为20 V，为测量精确，电压表应选C.此时电路中的最大电流Im0.6 mA600 A，为保证安全，电流表需选B.(2)，故Rx是大电阻，应将电流表内接滑动变阻器最大阻值为1 k，待测电阻约为25 k，限流接法滑动变阻器调节范围很小，起不到应有作用，故应采用分压接法答案：(1)BC(2)电流表应采用内接的方式滑动变阻器应采用分压接法5在“测定金属丝的电阻率”的实验中，

17、某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度测量3次，求出其平均值l.其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为_cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为_mm.(2)丙采用如图丙所示的电路测量金属丝的电阻电阻的测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)最后由公式_计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)(3)请你根据图丙所示电路图在图丁中进行实物连线(电流表选0.6 A量程，电压表选3 V量程)丁解析：(1)金属丝的长度为24.1224.14 cm直径读

18、数为0.5150.518 mm.(2)采用电流表外接法，由于电压表的内阻不是无穷大，电压表有分流，从而电流表的测量值大于真实值，由R可知，电阻的测量值小于真实值由R，R，Sd2，可得.(3)实物连接如下图所示答案：(1)24.1224.140.5150.518(2)偏小(3)见解析图6.在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 ，实验室备有下列实验器材：A电压表V1(量程03 V，内阻约为15 k)B电压表V2(量程015 V，内阻约为75 k)C电流表A1(量程03 A，内阻约为0.2 )D电流表A2(量程00.6 A，内阻约为1 )E变阻器R1(0100 ，0.6 A)F变阻器R2(02 000 ，0.1 A)G电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 )H开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有_(填器材前面的序号)(2)为减小实验误差，应选用如图中_(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图丙中的实物图用线连接起来丙(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图丁所示，则金属丝的直径为_mm，电阻值为_.丁