2018版 第3章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測定金屬的電阻率

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1、2021版第3章第5節(jié)實(shí)驗(yàn): 測定金屬的電阻率第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：測定金屬的電阻率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?D學(xué)會使用螺旋測微器及正確讀數(shù).(2) 學(xué)會用伏安法測電阻.(3) 測定金屬的電阻率.二、實(shí)驗(yàn)原理1 用毫米刻度尺測一段金屬絲導(dǎo)線的長度Z,用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑 d,用伏安法測導(dǎo)線的電阻尺，由R=pS，得卩=竽=讐2用伏安法測電阻，其原理為Z=r，那么R=U，即測出導(dǎo)體兩端的電壓 和通過的電流，便可計(jì)算出導(dǎo)體的電阻但在測量中通常有兩種方式，即電流 表的內(nèi)接法與外接法.電流表內(nèi)、外接法的比擬內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U =U+UA 測xA電壓表分流1測一屮電阻測量值U,R 一測一R +rar 測

2、 IxA x測測量值大于真實(shí)值r =RR+r 昏，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法；（巧假設(shè)?？?，應(yīng)選用電流表外接法；（逍）假設(shè)晉=詹，兩種方法均可.3 螺旋測微器的原理及應(yīng)用結(jié)構(gòu)：如圖3-5-1所示，測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻 度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D、測微螺桿F是連在一起的，通過精密螺紋套在B 上.圖 3-5-1測量原理：螺旋測微器的螺距是0.5 mm，螺栓上可動刻度一周為50 格,當(dāng)螺栓每轉(zhuǎn)一 周時(shí)，前進(jìn)（或后退）一個(gè)螺距0.5 mm假設(shè)螺栓每轉(zhuǎn)過1格，前進(jìn)（或后退）001 mm，因此螺旋測微器的精確度為0.01 mm.（3）操作與讀數(shù)：使用螺旋測微器時(shí)，將被測物體放在小砧A和測微螺桿F

3、之間，先使用粗 調(diào)旋鈕D，在測微螺桿F快靠近被測物體時(shí)，改用微調(diào)旋鈕D,聽到咔咔聲 音停止轉(zhuǎn)動，并用止動旋鈕止動，然后讀數(shù)讀數(shù)時(shí)，在固定刻度尺上讀出大 于0.5 mm的局部，在可動刻度上讀出缺乏0.5 mm的局部，讀可動刻度示數(shù)時(shí) 還要注意估讀一位數(shù)字.螺旋測微器的讀數(shù)可用下式表示：螺旋測微器的讀數(shù)=固定尺上的讀數(shù)+ 可動尺上的讀數(shù)X精確度如圖3-5-2所示，讀數(shù)為6.5 mmX20.3 mm=6.703 mm.圖 3-5-2三、實(shí)驗(yàn)器材被測金屬絲、米尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑 動變阻器和導(dǎo)線假設(shè)干.一、實(shí)驗(yàn)步驟1 用螺旋測微器在導(dǎo)線的三個(gè)不同位置上各測一次，并記錄.2

4、 將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的 金屬絲長度Z（即有效長度），反復(fù)測量三次，并記錄.3依照圖3-5-3中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好，并把滑動變阻器的阻 值調(diào)至最大.圖 3-5-34電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出 幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值；記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.5 拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材.二、數(shù)據(jù)處理1 根據(jù)記錄結(jié)果，計(jì)算出金屬絲的直徑d和長度l的平均值.2根據(jù)記錄的I、U值，計(jì)算出金屬絲的平均電阻值R.3將測得的R、1、d的值，代入電阻率計(jì)算公式RS_ nd2R 尸 了=4T中，計(jì)算出金屬絲的電阻率.

5、三、誤差分析1 直徑和長度的測量造成偶然誤差，應(yīng)采取屢次測量取平均值的方法減小 誤差.2 電壓表、電流表讀數(shù)造成偶然誤差讀數(shù)時(shí)，視線垂直于表盤，可減小 誤差.3 測量電路中電壓表、電流表的接法對金屬絲電阻測量造成系統(tǒng)誤差，由 于電路采用電流表外接法，造成電阻的測量值偏小.4 通過電流過大，時(shí)間過長，使金屬絲發(fā)熱導(dǎo)致電阻率變大而引起誤差.四、考前須知1 導(dǎo)線的長度是連入電路的導(dǎo)線的有效長度（而不是金屬絲的總長度）.2 由于被測金屬導(dǎo)線的阻值較小，為了減小測量誤差，應(yīng)選用電流表外接 法.3 測電阻時(shí)，電流不宜過大，通電時(shí)間不宜太長.4為準(zhǔn)確求出R的平均值，應(yīng)采用U-I圖象法求電阻.實(shí)驗(yàn)探究1實(shí)驗(yàn)器

6、材的選擇例某學(xué)習(xí)小組為測量一銅芯電線的電阻率，他們截取了一段電線，用米尺測出其長度為1，用螺旋測微器測得其直徑為。，用多用電表測得其電阻值約為2 Q,為提高測量的精度，該小組的人員從以下器材中挑選了一些元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，重新測量這段導(dǎo)線（用Rx表示）的電阻.A學(xué)生電源（直流電壓3 V）B電壓表V（量程為0-3.0 V,內(nèi)阻約為2 kft）C電壓表V2（量程為0150 V,內(nèi)阻約為6 kA）D電流表A（量程為006 A,內(nèi)阻約為1 A）E電流表A2（量程為030 A,內(nèi)阻約為0.1 Q）F滑動變阻器R1（最大阻值10 Q,額定電流2.0 A）G滑動變阻器R2（最大阻值1 kA 額定電流0.5

7、 A）H定值電阻R0（阻值為3 Q）I 開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線假設(shè)干，滑動變阻器選,（1）為提高實(shí)驗(yàn)的精確度，請你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖，并畫在方框中.(只（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表選填代號）.（3）某次測量時(shí)，電壓表示數(shù)為S電流表示數(shù)為兒那么該銅芯電線材料的電阻率的表達(dá)式為p=.【解析】比擬電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻和待測電阻的大小關(guān)系，可得測量電路必須用電流表外接法，滑動變阻器采用分（限流式接法如下圖）.選V；干路中電流的最大值Imax二;U二二丄 A = 0.6 A,電流表應(yīng)選A1 ；考電源的電壓為3.0 V，考慮到電壓表的程和精確度兩個(gè)因素，電壓表應(yīng)Rx+R02 + 3亠 U l 由R =)=Pg=P慮

8、到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，滑動變阻器阻值越小越便于調(diào)節(jié)，故滑動變阻器應(yīng)選R1.【答案】(1)見解析(2)B D F (3)nDUD2nUp育-實(shí)驗(yàn)探究2對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的考查例 實(shí)驗(yàn)室購置了一捆標(biāo)稱長度為100 m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過實(shí) 驗(yàn)測定其實(shí)際長度.該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0 mmzXIOr Qm,再利 用圖3-5-4甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻 從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長度.圖 3-5-4可供使用的器材有：電流表：量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Q電壓表：量程3 V,內(nèi)阻約9 kA滑動變阻器心最大阻值5Q滑動變阻器尺2：最大阻值20 A定值電阻：尺0=3 A電源：提供6 V電壓開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干.答

9、復(fù)以下問題：(1) 實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選(填“血”或“R2” ),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至端(填“/或“b)(2) 在實(shí)物圖中，已正確連接了局部導(dǎo)線，請根據(jù)圖3-5-5甲電路完成剩余局 部的連接.圖 3-5-5(3) 調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為V.(4) 導(dǎo)線實(shí)際長度為m(保存2位有效數(shù)字).【解析】(1)根據(jù)R= p，得銅導(dǎo)線的阻值約為Rx = 1.7 A ,即Rx+R0R1,那么當(dāng)滑動變阻器滑片移至a端時(shí)，電壓表的示數(shù)約為3 V，假設(shè)滑動變阻器滑片向右移動，電壓表示數(shù)變大，超過電壓表程，故實(shí)驗(yàn)中的滑動變阻器應(yīng)選R2閉合幵關(guān)S前應(yīng)使電路中的電阻最大，故滑動變阻器滑片應(yīng)移至a端.連線如下圖電壓表的示數(shù)為2.30 V.(4)根據(jù)歐姆定律，銅導(dǎo)線與Ro的串聯(lián)電阻R = U=,050) Q = 46 Q ,所以 銅導(dǎo)線的電阻R =R-R0 = 1.6 Q0根據(jù)Rx = pS得度 1=竽=名日許 m94 m.【答案】(1)R2 a如下圖(3)2.30(2.292.31均正確)(4)94(9395均正確)