实验7测定金属的电阻率.ppt

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1、第七章 恒定电流实验7测定金属的电阻率 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、实验目的一、实验目的1掌掌握握电电流流表表、电电压压表表和和滑滑动动变变阻阻器器的的使使用用方方法法及及电电流流表表和和电压电压表的表的读读数方法数方法2掌握螺旋掌握螺旋测测微器及游微器及游标标卡尺的原理及卡尺的原理及读读数方法数方法3会用伏安法会用伏安法测电测电阻，阻，进进一步一步测测定金属的定金属的电电阻率阻率三、实验器材三、实验器材毫毫米米刻刻度度尺尺，螺螺旋旋测测微微

2、器器，直直流流电电流流表表和和直直流流电电压压表表，滑滑动动变变阻阻器器(阻阻值值范范围围050)，电电池池组组，开开关关，被被测测金金属属丝丝，导线导线若干若干四、螺旋测微器的构造、原理及读数四、螺旋测微器的构造、原理及读数1螺螺旋旋测测微器的构造微器的构造如如下下图图所所示示是是常常用用的的螺螺旋旋测测微微器器它它的的测测砧砧A和和固固定定刻刻度度S固固定定在在尺尺架架F上上旋旋钮钮K、微微调调旋旋钮钮K和和可可动动刻刻度度H、测测微螺杆微螺杆P连连在一起，通在一起，通过过精密螺精密螺纹纹套在套在S上上2螺旋螺旋测测微器的原理微器的原理测测微螺杆微螺杆P与固定刻度与固定刻度S之之间间的精密

3、螺的精密螺纹纹的螺距的螺距为为0.5 mm，即即旋旋钮钮K每每旋旋转转一一周周，P前前进进或或后后退退0.5 mm，而而可可动动刻刻度度H上上的的刻刻度度为为50等等份份，每每转转动动一一小小格格，P前前进进或或后后退退0.01 mm.即即螺螺旋旋测测微微器器的的精精确确度度为为0.01 mm.读读数数时时估估读读到毫米的千分位上，因此，螺旋到毫米的千分位上，因此，螺旋测测微器又叫千分尺微器又叫千分尺3读读数数：测测量量时时被被测测物物体体长长度度的的整整数数毫毫米米数数由由固固定定刻刻度度读读出出，小小数数部部分分由由可可动动刻刻度度读读出出测测量量值值(毫毫米米)固固定定刻刻度度数数(毫毫

4、米米)(注注意半毫米刻意半毫米刻线线是否露出是否露出)可可动动刻度数刻度数(估估读读一位一位)0.01(毫米毫米)如如图图所示，固定刻度示数所示，固定刻度示数为为2.0 mm，不不足足半半毫毫米米的的从从可可动动刻度上刻度上读读的示数的示数为为15.0，最后的，最后的读读数数为为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.五、游标卡尺五、游标卡尺1构构造造：如如下下图图所所示示，主主尺尺、游游标标尺尺(主主尺尺和和游游标标尺尺上上各各有有一一个个内内外外测测量量爪爪)，游游标标尺尺上上还还有有一一个个深深度度尺尺，尺尺身身上上还还有一个有一个紧紧固螺固螺钉钉2用途：用途：测测量厚度、

5、量厚度、长长度、深度、内径、外径度、深度、内径、外径3原原理理：利利用用主主尺尺的的最最小小分分度度与与游游标标尺尺的的最最小小分分度度的的差差值值制成制成不不管管游游标标尺尺上上有有多多少少个个小小等等分分刻刻度度，它它的的刻刻度度部部分分的的总总长长度度比比主主尺尺上上的的同同样样多多的的小小等等分分刻刻度度少少1 mm.常常见见的的游游标标卡卡尺尺的的游游标标尺尺上上小小等等分分刻刻度度有有10个个的的、20个个的的、50个个的的，见见下表：下表：刻度格数刻度格数(分度分度)刻度刻度总长总长度度每小格与每小格与1 mm的差的差值值精确度精确度(可准确到可准确到)109 mm0.1 mm0

6、.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4.读读数：若用数：若用x表示由主尺上表示由主尺上读读出的整毫米数，出的整毫米数，K表示从游表示从游标标尺上尺上读读出与主尺上某一刻出与主尺上某一刻线对齐线对齐的游的游标标的格数，的格数，则记录结则记录结果表达果表达为为(xK精确度精确度)mm.六、伏安法测电阻六、伏安法测电阻1电电流表的内接法和外接法的比流表的内接法和外接法的比较较(3)实验试实验试探法：按探法：按图图所示接好所示接好电电路，路，让电压让电压表的一根接表的一根接线线柱柱P先后与先后与a、b处处接触一下，如果接触一下，如果电压电压表的

7、示数有表的示数有较较大的大的变变化，化，而而电电流表的示数流表的示数变变化不大，化不大，则则采用采用电电流表外接法；如果流表外接法；如果电电流流表的示数有表的示数有较较大的大的变变化，而化，而电压电压表的示数表的示数变变化不大，化不大，则则采用采用电电流表内接法流表内接法3按照原理按照原理图图(如如图图所示所示)连连好用好用伏安法伏安法测电测电阻的阻的实验电实验电路路4把把滑滑动动变变阻阻器器调调到到接接入入电电路路中中的的电电阻阻值值最最大大的的位位置置，检检查查无无误误后后，闭闭合合开开关关S，改改变变滑滑动动变变阻阻器器滑滑动动片片的的位位置置，读读出出几几组组相相应应的的电电流流值值和

8、和电电压压值值记记录录在在表表格格中中，断开断开S，求出，求出导线电导线电阻阻Rx的平均的平均值值5整理整理仪仪器器九、注意事项九、注意事项1螺螺旋旋测测微器的使用微器的使用(1)测测量量前前须须校校对对零零点点：先先使使测测砧砧A与与测测微微螺螺杆杆P并并拢拢，观观察察可可动动刻刻度度零零刻刻度度线线与与固固定定刻刻度度的的轴轴向向线线是是否否重重合合，以以及及可可动动刻刻度度的的边边缘缘与与固固定定刻刻度度的的零零刻刻度度线线是是否否重重合合，不不重重合合时时，用用存放在螺旋存放在螺旋测测微器盒中的工具微器盒中的工具调节调节，直到完全重合，直到完全重合为为止止(2)测测量量时时，当当测测微

9、微螺螺杆杆P将将要要接接触触被被测测物物体体时时，要要停停止止使使用用旋旋钮钮K，改改用用微微调调旋旋钮钮K，以以避避免免P和和被被测测物物体体间间产产生生过过大大的的压压力力这这样样，既既可可以以保保护护仪仪器器，又又能能保保证证测测量量结结果果准准确确当听到当听到“咔咔、咔咔”声后，停止声后，停止转动转动，即可，即可读读数数(3)螺螺旋旋测测微微器器应应估估读读一一位位，即即以以mm作作单单位位，应应读读到到小小数数点点后面第三位后面第三位(4)为为防防止止读读出出的的数数据据出出现现差差错错，可可在在读读数数前前估估计计大大概概读读数数值值，若若发发现现最最后后读读数数与与开开始始估估计

10、计数数值值相相差差较较大大，立立即即检检查查出出错错原原因，如半毫米刻因，如半毫米刻线线是否露出是否露出2测测定金属的定金属的电电阻率阻率(1)为为了了方方便便，测测量量直直径径应应在在导导线线连连入入电电路路前前进进行行，为为了了准准确确测测量量金金属属丝丝的的长长度度，应应该该在在连连入入电电路路之之后后在在拉拉直直的的情情况况下下进进行行，测测量待量待测导线测导线接入接入电电路的两个端点之路的两个端点之间间的的长长度度(2)本本实实验验中中被被测测金金属属丝丝的的电电阻阻值值较较小小，故故须须采采用用电电流流表表外外接接法法(3)开关开关S闭闭合前，滑合前，滑动变动变阻器的阻阻器的阻值值

11、要要调调至最大至最大(4)电电流流不不宜宜太太大大(电电流流表表用用00.6 A量量程程)，通通电电时时间间不不宜宜太太长长，以免金属以免金属丝丝温度升高，温度升高，导导致致电电阻率在阻率在实验过实验过程中程中变变大大(5)实实验验连连线线时时，应应先先从从电电源源的的正正极极出出发发，依依次次将将电电源源、开开关关、电电流流表表、待待测测金金属属丝丝、滑滑动动变变阻阻器器连连成成干干路路，然然后后再再把把电电压压表表并并联联在待在待测测金属金属丝丝的两端的两端十一、实验改进十一、实验改进在在本本实实验验中中，由由于于电电表表内内电电阻阻的的影影响响，从从而而使使金金属属导导线线电电阻阻测测量

12、量值值偏偏小小，可可以以改改进进实实验验电电路路，消消除除由由于于电电表表内内阻阻的的影响而影响而带带来的来的实验误实验误差差1等效替等效替换换法法连连接接电电路路如如下下图图所所示示，R为为电电阻阻箱箱，Rx为为待待测测电电阻阻，通通过过调调节节电电阻阻箱箱R，使使单单刀刀双双掷掷开开关关S分分别别接接1和和2时时，电电流流表表中的中的电电流示数相同，流示数相同，则则表明表明RxR，即可，即可测测出出Rx.2附加附加电电阻法阻法连连接接电电路路如如图图所所示示，R1为为一一阻阻值值较较大大的的固固定定电电阻阻，Rx为为待待测测电电阻阻(2013安徽理综，安徽理综，21)(1)在在测测定一根粗

13、定一根粗细细均匀合金均匀合金丝电丝电阻率的阻率的实验实验中，利用螺旋中，利用螺旋测测微器微器测测定合金定合金丝丝直径的直径的过过程程如如图图所示，校零所示，校零时时的的读读数数为为_mm，合金，合金丝丝的直径的直径为为_mm.仪器的读数仪器的读数 0.0070.638(2)为为了精确了精确测测量合金量合金丝丝的的电电阻阻Rx，设计设计出如出如图图甲所示的甲所示的实验实验电电路路图图，按照，按照该电该电路路图图完成完成图图乙中的乙中的实实物物电电路路连连接接【解析】【解析】(1)螺旋测微器读数：较零时读数：螺旋测微器读数：较零时读数：00.70.01 mm0.007 mm，测量时读数：，测量时读

14、数：0.5 mm14.50.01 mm0.645 mm，则合金丝的直径为，则合金丝的直径为(0.645 mm0.007 mm)0.638 mm.(2)实物电路连接如图所示实物电路连接如图所示(2012北京理综，北京理综，21)在在“测测定金属的定金属的电电阻率阻率”实验实验中，中，所用所用测测量量仪仪器均已校准待器均已校准待测测金属金属丝丝接入接入电电路部分的路部分的长长度度约约为为50 cm.(1)用螺旋用螺旋测测微器微器测测量金属量金属丝丝的直径，其中某一次的直径，其中某一次测测量量结结果果如如图图甲所示，其甲所示，其读读数数应为应为_mm.(该值该值接近多次接近多次测测量的平均量的平均值

15、值)实验数据的处理实验数据的处理 0.398甲甲(2)用伏安法用伏安法测测金属金属丝丝的的电电阻阻Rx.实验实验所用器材所用器材为为：电电池池组组(电电动势动势3 V，内阻，内阻约约1)、电电流表流表(内阻内阻约约0.1)、电压电压表表(内阻内阻约约3 k)、滑、滑动变动变阻器阻器R(020，额额定定电电流流2 A)、开关、开关、导导线线若干某小若干某小组组同学利用以上器材正确同学利用以上器材正确连连接好接好电电路，路，进进行行实实验测验测量，量，记录记录数据如下：数据如下：次数次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.160

16、0.2200.3400.4600.520由以上由以上实验实验数据可知，他数据可知，他们测们测量量Rx是采用是采用图图乙中的乙中的_图图(选选填填“A”或或“B”)乙乙A(3)图图丙是丙是测测量量Rx的的实验实验器材器材实实物物图图，图图中已中已连连接了部分接了部分导线导线，滑滑动变动变阻器的滑片阻器的滑片P置于置于变变阻器的一端阻器的一端请请根据根据(2)所所选选的的电电路路图图，补补充完成充完成图图丙中丙中实实物物间间的的连线连线，并使，并使闭闭合开关的瞬合开关的瞬间间，电电压压表或表或电电流表不至于被流表不至于被烧烧坏坏丙丙(4)这这个小个小组组的同学在的同学在坐坐标纸标纸上建立上建立U、

17、I坐坐标标系，如系，如图图丁所示，丁所示，图图中已中已标标出了与出了与测测量数据量数据对应对应的的4个坐个坐标标点点请请在在图图丁中丁中标标出第出第2、4、6次次测测量数据的坐量数据的坐标标点，点，并描并描绘绘出出UI图线图线由由图线图线得到金属得到金属丝丝的阻的阻值值Rx_.(保留保留2位有效数字位有效数字)4.4 丁丁(5)根据以上数据可以估算出金属根据以上数据可以估算出金属丝电丝电阻率阻率约为约为_(填填选项选项前的符号前的符号)A1102 mB1103 mC1106 mD1108 mC(6)任任何何实实验验测测量量都都存存在在误误差差本本实实验验所所用用测测量量仪仪器器均均已已校校准准

18、，下列关于下列关于误误差的差的说说法中正确的法中正确的选项选项是是_(有多个正确有多个正确选项选项)()A用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量金金属属丝丝直直径径时时，由由于于读读数数引引起起的的误误差差属于系属于系统误统误差差B由于由于电电流表和流表和电压电压表内阻引起的表内阻引起的误误差属于偶然差属于偶然误误差差C若若将将电电流流表表和和电电压压表表的的内内阻阻计计算算在在内内，可可以以消消除除由由测测量量仪仪表引起的系表引起的系统误统误差差D用用UI图图象象处处理数据求金属理数据求金属丝电丝电阻可以减小偶然阻可以减小偶然误误差差CD(3)实物连图时要注意：开关闭合前，滑动变阻器应处于零阻实物

19、连图时要注意：开关闭合前，滑动变阻器应处于零阻值处，以使待测电阻的分压最小；应保证开关能控制整个电值处，以使待测电阻的分压最小；应保证开关能控制整个电路的通断；电流从电压表和电流表正极流入路的通断；电流从电压表和电流表正极流入(4)在坐标系中描出在坐标系中描出2、4、6次测量数据对应的点，然后连线次测量数据对应的点，然后连线由于第由于第6个数据描点偏差太大，舍弃不用；图线的斜率即个数据描点偏差太大，舍弃不用；图线的斜率即为为Rx的阻值，由图象可知，的阻值，由图象可知，Rx4.4.有一根有一根圆圆台状匀台状匀质质合金棒如合金棒如图图甲所示，某同学猜甲所示，某同学猜测测其其电电阻的大小与阻的大小与

20、该该合金棒的合金棒的电电阻率阻率、长长度度L和两底面直径和两底面直径d、D有关他有关他进进行了如下行了如下实验实验：实验创新设计实验创新设计 甲乙甲乙丙丙(1)用用游游标标卡卡尺尺测测量量合合金金棒棒的的两两底底面面直直径径d、D和和长长度度L.图图乙乙中中游游标标卡尺卡尺(游游标标尺上有尺上有20个等分刻度个等分刻度)的的读读数数L_cm.(2)测测量量该该合合金金棒棒电电阻阻的的实实物物电电路路如如图图丙丙所所示示(相相关关器器材材的的参参数数已已在在图图中中标标出出)该该合合金金棒棒的的电电阻阻约约为为几几个个欧欧姆姆图图中中有有一一处处连连接接不不当当的的导导线线是是_(用用标标注注在

21、在导导线线旁旁的的数数字字表表示示)9.940(3)改正改正电电路后，通路后，通过实验测过实验测得合金棒的得合金棒的电电阻阻R6.72，根据，根据电电阻定律阻定律计计算算电电阻率阻率为为、长为长为L、直径分、直径分别为别为d和和D的的圆圆柱状合柱状合金棒的金棒的电电阻分阻分别为别为Rd13.3、RD3.38.他他发现发现：在：在误误差允差允许许范范围围内，内，电电阻阻R满满足足R2RdRD，由此推断，由此推断该圆该圆台状合金棒的台状合金棒的电电阻阻R_(用用、L、d、D表示表示)【解析】【解析】(1)首先确定游标卡尺的精度为首先确定游标卡尺的精度为20分度，即为分度，即为0.05 mm，然然后

22、后以以毫毫米米为为单单位位从从主主尺尺上上读读出出整整毫毫米米数数99.00 mm，注注意意小小数数点点后后的的有有效效数数字字要要与与精精度度一一样样，再再从从游游标标尺尺上上找找出出对对的的最最齐齐一一根根刻刻线线，精精度度格格数数0.0 58 mm0.40 mm，最最后后两两者者相相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00 mm0.40 mm99.40 mm9.940 cm.(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差

23、，压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，应用安培表外接法，线的连接使用的是安培表内接法线的连接使用的是安培表内接法 1“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AC2(2014河南适应性测试)现要测量一待测电阻R1的阻值，所用器材如下：标准电流表A1(量程250 mA，内阻r15)；电流表A2(量程300 mA，内阻r2约为

24、5)；待测电阻R1(阻值约为100)；滑动变阻器R2(最大阻值10)；电源E(电动势约为6 V，内阻r约为1)；单刀单掷开关，导线若干(1)要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号(2)实验中，需要直接测量的物理量是_，用测得的量表示待测电阻R1的阻值R1_两电流表A1、A2的读数I1、I23某同学做“测定金属电阻率”的实验(1)需要通过实验直接测量的物理量有：(写出名称和符号)_(2)这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图所示由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为_.加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度l，金属丝的直径d5

25、.224(2014上海松江质检)“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示.编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.80.8B镍铬合金0.50.5C镍铬合金0.30.5D镍铬合金0.31.0E康铜合金0.30.5F康铜合金0.80.8(1)电路中四种金属丝应分别选用上表中的_(用编号表示)(2)某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R与长度l、横截面积S的关系可用比例式R来表示，你认为是否正确，为什么？(3)在交流合作时，有位同学提出用如下图所示的电路，只要将图中P

26、端分别和1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价BCDE不正确，因为它们的材料不完全相同不能探究出实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等；电流表的内阻与金属丝相比不能忽略，对实验影响较大5(2012山东理综，21(2)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

27、：R(最大阻值约20)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.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)，完成电路原理图1.773A1E16(2013北京理综，21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(050，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表：A电流表(03 A，内阻约0.025)B电流表(00.6 A，内阻约0.125)C电压表(03 V，内阻约3 k)D电压表(015 V，内阻约15 k)为减小测量误差，在实验中，电流

28、表应选用_，电压表应选用_(选填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的_(选填“甲”或“乙”)BC甲图1(2)图2是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图3所示，可得该电阻的测量值RxU/I_(保留两位有效数字)5.2(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_(选填选项前的字母)A电流表测量值小于流经Rx的电流值B电流表测量值大于流经Rx的电流值C电压表测量值小于Rx两端的电压值D电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是_BDA