实验五探究决定导线电阻的因素

1、一、实验目的一、实验目的1掌握螺旋测微器的原理及读数方法掌握螺旋测微器的原理及读数方法2掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法流表和电压表的读数方法3会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率二、实验原理二、实验原理1螺旋测微器的构造原理及读数螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造螺旋测微器的构造如图实如图实51所示是常用的螺旋测微器它的小砧所示是常用的螺旋测微器它的小砧A和固定刻度和固定刻度S固定在框架固定在框架F上旋钮上旋钮K、微调旋钮、微调旋钮K和和可动刻度可动刻度H、测微

2、螺杆、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套连在一起，通过精密螺纹套在在S上上(2)螺旋测微器的原理螺旋测微器的原理测微螺杆测微螺杆P与固定刻度与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮，即旋钮K每旋转一周，每旋转一周，P前进或后退前进或后退0.5 mm，而，而可动刻度可动刻度H上的刻度为上的刻度为50等份，每转动一小格，等份，每转动一小格，P前前进或后退进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺测微器又叫千分尺(3)读数

3、：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出读出，小数部分由可动刻度读出测量值测量值(mm)固定刻度数固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是注意半毫米刻度线是否露出否露出)可动刻度数可动刻度数(估读一位估读一位)0.01(mm)2伏安法测电阻伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较电流表的内接法和外接法的比较内接法内接法外接法外接法电路图电路图误差原因误差原因电流表分压电流表分压U测测UxUA电压表分流电压表分流I测测IxIV试触法：如图实试触法：如图实52所示，所示，将电压表分别接在将电压表分别接在a、c和和b、c

4、两点间时，若电流表示数变化两点间时，若电流表示数变化较大，说明电压表分流较大，较大，说明电压表分流较大，应选用内接法，若电压表示数变化较大，则选用外接法应选用内接法，若电压表示数变化较大，则选用外接法三、实验器材三、实验器材 被测金属丝，螺旋测微器，毫米刻度尺，电池组，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，导线若干电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干四、实验操作四、实验操作1实验步骤实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属导线上用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值求出其平均值d，计算出导线的，

5、计算出导线的横截面积横截面积S.(2)按如图实按如图实53所示的原理电路所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验图连接好用伏安法测电阻的实验电路电路(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，反复测量长度，反复测量3次，求出其平均值次，求出其平均值L.(4)把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值把滑动变阻器的滑动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，闭合开关最大的位置，电路经检查确认无误后，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

6、的示数流表、电压表的示数I和和U的值，记入表格内，断开的值，记入表格内，断开开关开关S.(5)拆去实验线路，整理好实验器材拆去实验线路，整理好实验器材2数据处理数据处理测量数据填入下表中：测量数据填入下表中：五、注意事项五、注意事项1测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长测量直径应在导线连入电路前进行，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外接法3开关开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大4电流不

7、宜太大电流不宜太大(电流表用电流表用00.6 A量程量程)，通电时间不，通电时间不宜太长宜太长5实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、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、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端然后再把电压表并联在待测金属丝的两端六、误差分析六、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，由于采用的是电流采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于

8、采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小小3金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来金属丝的长度测量、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，造成测量误差大，造成测量误差例例1在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率”的的实验中，用螺旋测微器测量金属实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图实丝直径时的刻度位置如图实54所示，用米尺测出金属丝的长度所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为，金属丝的电阻大约为

9、5 ，先，先用伏安法测出金属丝的电阻用伏安法测出金属丝的电阻R，然，然后根据电阻定律计算出该金属材料后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率的电阻率(1)从图中读出金属丝的直径为从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：器材：A电压表电压表03 V，内阻，内阻10 kB电压表电压表015 V，内阻，内阻50 kC电流表电流表00.6 A，内阻，内阻0.05 D电流表电流表03 A，内阻，内阻0.01 E滑动变阻器，滑动变阻器，010 F滑动变阻器，滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选要求

10、较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流，电流表应选表应选_，滑动变阻器应选，滑动变阻器应选_(填序号填序号)实验中某同学的实物接线如图实实验中某同学的实物接线如图实55所示，请指出该所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误同学实物接线中的两处明显错误错误错误1：_；错误错误2：_.解析解析(1)从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻度从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，螺旋上正对第，螺旋上正对第18个刻度线，可以估读个刻度线，可以估读0.180 mm，所以该金属丝直径应，所以该金属丝直径应为为0.5 mm0.180 m

11、m0.680 mm.(2)因为两节干电池的电动势是因为两节干电池的电动势是3 V，用，用3 V量程的电压表量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为因为金属丝的电阻大约为5 ，如果把，如果把3 V的电动势全加的电动势全加在金属丝上，电流才是在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是，因此用量程是0.6 A的电流的电流表表C；此题中金属丝的电阻大约为；此题中金属丝的电阻大约为5 ，为了减小实验误，为了减小实验误差，应选差，应选10 的滑动变阻器的滑动变阻器E.答案答案(1)0.680(2)ACE错误错误1：导线连接：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误在滑动变阻器的滑片上错误2：采用了电流表内接法：采

12、用了电流表内接法例例2做测一金属电阻丝的电阻做测一金属电阻丝的电阻Rx的实验的实验(1)某实验小组要用某实验小组要用“伏安法伏安法”测量电阻丝的电阻测量电阻丝的电阻Rx，已知，已知电压表内阻约电压表内阻约3 k，电流表内阻约，电流表内阻约1 ，若采用图实，若采用图实56甲电路测量，则甲电路测量，则Rx的测量值比真实值的测量值比真实值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)若若Rx约为约为10 应采用图应采用图_(选选“甲甲”或或“乙乙”)的电路，误差会比较小的电路，误差会比较小(2)若该实验小组实验时，某次测量时电压表和电流表的若该实验小组实验时，某次测量时电压表和电流表的示数如图实示数如图实5

13、7所示，则电流表示数为所示，则电流表示数为_ A，电压表读数为电压表读数为_ V.(3)该实验小组经过讨论，发现无论该实验小组经过讨论，发现无论是用图甲或图乙测量，都不可避免是用图甲或图乙测量，都不可避免产生由电表内阻引起的系统测量误产生由电表内阻引起的系统测量误差，于是该实验小组又设计了如图差，于是该实验小组又设计了如图实实58所示的实验方案，利用该所示的实验方案，利用该方案测量的主要实验步骤如下：方案测量的主要实验步骤如下：第一步：将电键第一步：将电键S2接接2，闭合电键，闭合电键S1，调节滑动变阻器，调节滑动变阻器RP和和RW，使电表读数接近满量程，但不超过量程，记录此时电，使电表读数接

14、近满量程，但不超过量程，记录此时电压表和电流表的示数为压表和电流表的示数为U1、I1.请你根据实验原理为该实验小组写出接下的第二步操作，请你根据实验原理为该实验小组写出接下的第二步操作，并说明需要记录的数据：并说明需要记录的数据：_；由以上记录的数据计算出被测电阻由以上记录的数据计算出被测电阻Rx的表达式为的表达式为Rx_；简要分析此实验方案为何能避免电表内阻引起的实验简要分析此实验方案为何能避免电表内阻引起的实验误差：误差：_.1( (多选多选) )在在“探究决定导线电阻的因素探究决定导线电阻的因素”的实验中，以的实验中，以 下操作中错误的是下操作中错误的是 ()A用米尺测量金属丝的全长，且

15、测量三次，算出其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后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变实验中应保持金属丝的温度不变解析：解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，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，与电压表内阻相差而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差

16、很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很大，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很小，应采用电流表外接法故A、C操作错误操作错误答案：答案： AC2分别用图实分别用图实59所示的所示的(a)、(b)两种电路测量同一未两种电路测量同一未知电阻的阻值图知电阻的阻值图(a)中两表的示数分别为中两表的示数分别为3 V、4 mA，图图(b)中两表的示数分别为中两表的示数分别为4 V、3.9 mA，则待测电阻，则待测电阻Rx的真实值为的真实值为 ()A略小于略小于1 kB略小于略小于750 C略大于略大于1 k D略大于略大于750 答案：答案：D3某小组的两位同学采

17、用某小组的两位同学采用“伏安伏安法法”测金属丝的电阻的实验中，测金属丝的电阻的实验中，根据同一组数据进行正确描根据同一组数据进行正确描点后，甲、乙两位同学根据点后，甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线，自己的理解各作出一条图线，如图实如图实510甲、乙所示，甲、乙所示，根据你对实验的理解，你认根据你对实验的理解，你认为为_同学的图线正确，根据你选择的图线算出同学的图线正确，根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为该金属丝的电阻为_.(保留两位有效数字保留两位有效数字)答案：答案：甲甲3.8(3.73.9均可均可)4(2010福建高考福建高考)如图实如图实511所示是一些准备用来测所示是一些准

18、备用来测量待测电阻量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：器材器材规格规格待测电阻待测电阻Rx电源电源E电压表电压表V1电压表电压表V2电流表电流表A滑动变阻器滑动变阻器R开关开关S、导线若干、导线若干阻值在阻值在9001000 之间之间具有一定内阻，电动势约具有一定内阻，电动势约9.0 V量程量程2.0 V，内阻，内阻r11000 量程量程5.0 V，内阻，内阻r22500 量程，内阻量程，内阻r0.10 最大阻值约最大阻值约100 ，额定电流，额定电流0.5A为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要为了能正常进行测量并尽可能减小测量误

19、差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化请用实线代动变阻器能使电表读数有较明显的变化请用实线代替导线，在所给的实验器材中选择若干合适的器材，替导线，在所给的实验器材中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量连成满足要求的测量Rx阻值的电路阻值的电路解析：解析：因为电源电动势为因为电源电动势为9 V，而待测电阻约为，而待测电阻约为1000 ，所以不可能使量程为，所以不可能使量程为3.0 A的电流表读数超过量程的电流表读数超过量程的一半，故电流表舍弃不用；滑动变阻器总阻值小于的一半，故电流表舍弃不用；滑动

20、变阻器总阻值小于待测电阻阻值，只能采用分压式电路接法由于电压待测电阻阻值，只能采用分压式电路接法由于电压表内阻已知，故可将电压表当做表内阻已知，故可将电压表当做“电流表电流表”来使用来使用答案：答案：连线如图连线如图5某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得，用螺旋测微器测得其直径为其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为，用多用电表测得其电阻值约为2 ，为提，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了

21、一个电路，重新测量这段导线些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用用Rx表表示示)的电阻的电阻A电源电源E(电动势为电动势为3.0 V，内阻不计，内阻不计)B电压表电压表V1(量程为量程为03.0 V，内阻约为，内阻约为2 k)C电压表电压表V2(量程为量程为015.0 V，内阻约为，内阻约为6 k)D电流表电流表A1(量程为量程为00.6 A，内阻约为，内阻约为1 )E电流表电流表A2(量程为量程为03.0 A，内阻约为，内阻约为0.1 )F滑动变阻器滑动变阻器R1(最大阻值最大阻值10 ，额定电流，额定电流2.0 A)G滑动变阻器滑动变阻器R2(最大阻值最大阻值1 k，额定电流，额定电

22、流1.0 A)H定值电阻定值电阻R0(阻值为阻值为3 )I开关开关S一个，导线若干一个，导线若干(1)如图实如图实512是该实验小组用螺旋是该实验小组用螺旋测微器对铜芯电线直径的某次测量，测微器对铜芯电线直径的某次测量，其读数是其读数是_ mm.(2)为提高实验的精确度，请你为该实为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方验小组设计电路图，并画在下面的方框中框中(3)实验时电压表选实验时电压表选_，电流表选，电流表选_，滑动，滑动变阻器选变阻器选_(只填代号只填代号)(4)某次测量时，电压表示数为某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为，电流表示数为I，则该，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为：铜芯电线材料的电阻率的表达式为：_.解析：解析：(1)螺旋测微器读数时要注意固定螺旋测微器读数时要注意固定刻度上刻度上0.5刻度是否已露出，对可动尺读刻度是否已露出，对可动尺读数时要注意估读到小数点后第三