人教版高中物理必修三第十一章第3节实验：导体电阻率的测量

1、第3节实验：导体电阻率的测量一、游标卡尺和螺旋测微器1游标卡尺的原理及读数方法(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺(如图所示)(2)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.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度1 mm与每小格的差值精确度(可精确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(3)用途：测量厚度

2、、长度、深度、内径、外径(4)读数：若用x表示从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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(xK精确度) mm.2螺旋测微器的原理及读数方法(1)构造及原理如图所示，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和微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的，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.(2)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

3、间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D，直到听到“喀喀”声(3)读数方法L固定刻度示数可动刻度示数(估读一位)分度值注意：以毫米为单位时，小数点后面要有3位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略在读数时注意半毫米刻度线是否已露出二、金属丝电阻率的测量1实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(Req f(U,I)电路原理图如图所示(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(Seq f(d2,4)(3)由电阻定律Req f(l,S)，得eq f(RS,l)eq f(d2R,4l)e

4、q f(d2U,4lI)，求出电阻率2实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器3实验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路(3)电阻丝有效长度的测量： 电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值. (4)电阻的测量： 按实验电路图连接实物电路改变滑动变阻器滑片的位置， 读取多组电压、 电流值， 通过UI图像求得电阻 R.4数据处理电阻R的数值可用以下两种方法

5、确定：(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果(2)图像法：可建立IU坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率的倒数来求出电阻值R.5实验注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.(4)电流不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化热点一实验原理和仪器读数(202

6、0西安中学期末)(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，(已知电流表选0.6 A量程，电压表选3 V量程)，则它们的读数值依次是_mm、_A、_V.(2)已知实验中所用的电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k，则本实验电路应当采用图丁中的_(填“A”或“B”)，用此电路测量的金属丝电阻比真实值偏_(填“大”或“小”)(3)若测得电流为I、电压为U，金属丝的长度为L，直径为d，则该金属丝的电阻率_(用题中字母代号表示)解析(1)螺旋测微器的读数为d0.5 mm2.60.01 mm0.526 mm；电流表的读数为I0.4

7、2 A；电压表的读数为U2.25 V；(2)根据题意，待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故电路图A为应当采用的最佳电路此电路中，由于电压表的分流作用，故测量的金属丝电阻比真实值偏小；(3)根据欧姆定律Req f(U,I)，则金属丝电阻为Req f(L,f(1,4)d2)，解得：eq f(d2U,4IL).答案(1)0.526(0.5260.528均正确)0.422.25(2)A小(3)eq f(d2U,4IL)eq avs4al()螺旋测微器读数的两点注意(1)以毫米为单位时，小数点后面要有3位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已

8、露出 热点二实验过程和数据处理在“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)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值). (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 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，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：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.060

9、0.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的_图(选填“甲”或“乙”). (3)如图丙所示是测量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P置于变阻器的一端请根据(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 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图丁所示，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UI图线由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留2位有效数字). (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号).

10、 A1102 mB1103 mC1106 m D1108 m解析(1)螺旋测微器的读数原则为固定刻度可动刻度分度值039.70.01 mm0.397 mm.(2)由记录数据知，若采用乙图限流电路，则当U0.10 V，I0.020 A时，滑动变阻器须串入的电阻约为145 ，大于滑动变阻器的最大阻值20 ，所以实验中滑动变阻器R应采用分压式连接，故他们采用甲图电路(3)实物连接图见答案，连线时要注意：电压表的正、负接线柱不要接反；滑动变阻器中滑片P的位置应使最初Rx两端电压为零(4)UI图线见答案求出图线斜率即Rx的阻值(5)Req f(L,S)，则eq f(S,L)Req f(blc(rc)(a

11、vs4alco1(f(d,2)sup12(2),L)R1.0106 m.答案(1)0.397(0.3950.399均正确)(2)甲(3)如图(a)所示(4)如图(b)所示4.4(4.34.7)(5)Ceq avs4al()(1)实物连接时，注意导线不能相交叉，并且要注意闭合开关时，分压电路的输出端电压要为零(2)对螺旋测微器进行读数时要注意：以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略；在读数时注意半毫米刻度线是否已露出 1在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是()解析：选

12、D.金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确2读出螺旋测微器的读数甲图读数为_mm；乙图读数为_cm.解析：甲图读数为：2 mm32.00.01 mm2.320 mm乙图读数为：13.5 mm37.00.01 mm13.870 mm1.387 0 cm.答案：2.3201.387 03现有一合金制成的圆柱体为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示(1)由图读得圆柱体的直径为_mm，长度为_

13、cm.(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为_解析：(1)圆柱体的直径为1.5 mm34.40.01 mm1.844 mm；长度为42 mm80.05 mm42.40 mm4.240 cm.(2)由欧姆定律Req f(U,I)和电阻定律Req f(L,S)，联立得eq f(RS,L)eq f(US,IL)eq f(D2U,4IL).答案：(1)1.844(1.8431.845均可)4.240(2)eq f(D2U,4IL)4(2020山西怀仁高二期末)在“测定金属的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器

14、测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为d_mm.(2)某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻(阻值约3 )可选用的器材规格如下：电源E(电动势3 V，内阻不计)；电流表A(00.6 A，内阻约0.5 )；电流表G(010 mA，内阻为50 )；滑动变阻器R1(阻值05 ，额定电流2 A)；滑动变阻器R2(阻值01 k，额定电流1 A)；定值电阻R3250 ；定值电阻R42 500 ；开关S和导线若干为了便于操作，并使测量尽量精确，定值电阻应选_，滑动变阻器R应选_某次测量时电流表G的读数为5.0 mA，安培表示数为0.50 A，计算Rx的准确值为Rx_(计算结果保留3位有效数字)解析：(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5 mm，可动刻度示数为30.00.01 mm0.300 mm，螺旋测微器示数为0.5 mm0.300 mm0.80