实验七 测定金属的电阻率

实验七测定金属的电阻率第1页，共50页，2023年，2月20日，星期六【预备知识】1．螺旋测微器的构造、原理及读数(1)螺旋测微器的构造如图实Ⅶ－1所示是常用的螺旋测微器．它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上．抓纲扣本·落实基础第2页，共50页，2023年，2月20日，星期六第3页，共50页，2023年，2月20日，星期六(2)螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm.即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．(3)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．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)．第4页，共50页，2023年，2月20日，星期六如图实Ⅶ－2所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.2．游标卡尺(如图实Ⅶ－3)(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．第5页，共50页，2023年，2月20日，星期六第6页，共50页，2023年，2月20日，星期六(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1mm.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1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm第7页，共50页，2023年，2月20日，星期六(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，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.第8页，共50页，2023年，2月20日，星期六3．伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较第9页，共50页，2023年，2月20日，星期六第10页，共50页，2023年，2月20日，星期六③实验试探法：按图实Ⅶ－4所示接好电路，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，则采用电流表内接法．第11页，共50页，2023年，2月20日，星期六【实验目的】1．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．2．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．第12页，共50页，2023年，2月20日，星期六第13页，共50页，2023年，2月20日，星期六【实验器材】毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干．【实验过程】一、实验步骤1．求导线横截面积S，在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d,S＝.2．按图实Ⅶ－5所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路．第14页，共50页，2023年，2月20日，星期六3．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，闭合开关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，断开开关S，求出导线电阻Rx的平均值．5．整理仪器．第15页，共50页，2023年，2月20日，星期六第16页，共50页，2023年，2月20日，星期六第17页，共50页，2023年，2月20日，星期六【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．电流不宜太大(电流表用0～0.6A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．第18页，共50页，2023年，2月20日，星期六剖题探法·突破考点考点一螺旋测微器的读数、仪器选择及电路的设计第19页，共50页，2023年，2月20日，星期六电源：E1(电动势3V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)；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，示数如图实Ⅶ－6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理图．第20页，共50页，2023年，2月20日，星期六第21页，共50页，2023年，2月20日，星期六第22页，共50页，2023年，2月20日，星期六第23页，共50页，2023年，2月20日，星期六第24页，共50页，2023年，2月20日，星期六［例2］(2012·北京理综)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50cm.(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实Ⅶ－7所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)．考点二实验原理的理解、数据处理及误差分析第25页，共50页，2023年，2月20日，星期六(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3V，内阻约1Ω)，电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、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/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520第26页，共50页，2023年，2月20日，星期六由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图实Ⅶ－8中的________图(选填“甲”或“乙”)．第27页，共50页，2023年，2月20日，星期六(3)图实Ⅶ－9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．第28页，共50页，2023年，2月20日，星期六(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图实Ⅶ－10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．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)．第29页，共50页，2023年，2月20日，星期六(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)．A．1×10－2Ω·m

B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m(6)任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是________(有多个正确选项)．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．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差第30页，共50页，2023年，2月20日，星期六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U－I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差[解析]

(1)千分尺读数：固定刻度值＋旋转刻度格数×0.01mm＝0＋39.7×0.01mm＝0.397mm.(2)由记录数据知，Rx约为5Ω，若采用乙图限流电路，则当U＝0.10V，I＝0.020A时，滑动变阻器须串入的电阻约为144Ω，大于滑动变阻器的最大值20Ω，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．第31页，共50页，2023年，2月20日，星期六第32页，共50页，2023年，2月20日，星期六(6)系统误差是实验原理、实验方法不完善、测量工具不精密等因素造成的误差．偶然误差是人为、环境等偶然因素造成的误差．故读数引起的误差属偶然误差，而电表的内阻引起的误差是系统误差，A、B选项错误；把电表内阻计算在内，完善了实验方案，可消除这一因素引起的系统误差，C选项正确；用多次测量求平均值的方法，可减小偶然误差，D选项正确．[答案]

(1)0.397(0.395～0.399均正确)

(2)甲(3)如图(a)所示(4)如图(b)所示4.5(4.3～4.7均对)

(5)C

(6)CD第33页，共50页，2023年，2月20日，星期六第34页，共50页，2023年，2月20日，星期六1．某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ时：(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图实Ⅶ－11甲所示，由图可知其长度为________cm.达标训练·技能过关第35页，共50页，2023年，2月20日，星期六(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为________mm.(3)用电压表和电流表分别测量其两端的电压和流过其中的电流如图丙、丁所示，由图可知电压为________V，电流为________A.答案

(1)5.015

(2)4.700

(3)2.15

0.44第36页，共50页，2023年，2月20日，星期六2．在“测定金属的电阻率”的实验中：(1)某同学采用如图实Ⅶ－12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ρ＝________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)．第37页，共50页，2023年，2月20日，星期六(2)请你根据图实Ⅶ－12所示的电路图在图实Ⅶ－13中进行实物连线．(电流表选0.6A量程，电压表选3V量程)第38页，共50页，2023年，2月20日，星期六第39页，共50页，2023年，2月20日，星期六3．(2013·武汉调研)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表(量程100μA,内阻约2kΩ)；B．电流表(量程500μA,内阻约300Ω)；C．电压表(量程15V,内阻约100kΩ)；D．电压表(量程50V,内阻约500kΩ)；E．直流电源(20V,允许最大电流1A)；F．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定功率1W)；G．电键和导线若干．电流表应选____________，电压表应选____________．(填字母代号)第40页，共50页，2023年，2月20日，星期六该同学正确选择仪器后连接了以下电路(如图实Ⅶ－14)，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，指出电路在接线上存在的问题：①__________________________________________；②__________________________________________.第41页，共50页，2023年，2月20日，星期六答案

B

C①电流表应采用内接的方法②滑动变阻器应采用分压式接法第42页，共50页，2023年，2月20日，星期六第43页，共50页，2023年，2月20日，星期六(1)将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I；(2)然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．第44页，共50页，2023年，2月20日，星期六5．(2013·西安五校模拟)有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6Ω，横截面如图实Ⅶ－16甲所示．第45页，共50页，2023年，2月20日，星期六(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为________mm.(2)现有如下器材：A．电流表(量程0.6A，内阻约0.1Ω)B．电流表(量程3A，内阻约0.03Ω)C．电压表(量程