測金屬電阻率

實(shí)驗(yàn)一測定金屬絲的電阻率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)會(huì)使用螺旋測微器及正確讀數(shù)。(2)學(xué)會(huì)用伏安法測電阻。(3)測定金屬的電阻率。(4)掌握滑動(dòng)變阻器的兩種使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理用毫米刻度尺測一段金屬絲導(dǎo)線的長度l，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R，由R得。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(dòng)變阻器和導(dǎo)線若干。附：螺旋測微器的構(gòu)造、使用和讀數(shù)(1)構(gòu)造：如圖實(shí)11所示為螺旋測微器的結(jié)構(gòu)圖。它的小砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D和可動(dòng)刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上。圖實(shí)11(2)測量原理：螺旋測微器的螺距是0.5 mm，螺栓上可動(dòng)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。若螺栓每轉(zhuǎn)過1格，前進(jìn)(或后退)0.01 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(dòng)，并用止動(dòng)旋鈕止動(dòng)，然后讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)，在固定刻度尺上讀出大于0.5 mm的部分，在可動(dòng)刻度上讀出不足0.5 mm的部分，讀可動(dòng)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(dòng)尺上的讀數(shù)精確度。如圖實(shí)12所示，讀數(shù)為6.5 mm0.0120.3 mm6.703 mm。 圖實(shí)12四、實(shí)驗(yàn)過程1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)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度l(即有效長度)，反復(fù)測量三次，并記錄。 (3)依照圖實(shí)13中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好，并把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大。 圖實(shí)13(4)電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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)整理好實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。2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R、l、d的值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬絲的電阻率。五、誤差分析本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要是電流表及電壓表對電阻測量的影響造成的，為減小誤差應(yīng)采用電流表外接法，這樣R測R真，由S得知測真，另外金屬導(dǎo)線通電后發(fā)熱，其電阻率會(huì)隨之變化，因此通電時(shí)間不要太長，通入的電流也不要太大，導(dǎo)線直徑和長度的測量也會(huì)產(chǎn)生偶然誤差。六、注意事項(xiàng)(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平均值，應(yīng)采用UI圖象法求電阻。螺旋測微器的使用 例1圖實(shí)14中給出的是用螺旋測微器測量一金屬薄板厚度時(shí)的示數(shù)，此讀數(shù)應(yīng)為_ mm。 圖實(shí)14解析根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)固定尺上的讀數(shù)可動(dòng)尺上的讀數(shù)精確度，可知圖中讀數(shù)應(yīng)為5.5 mm12.20.01 mm5.622 mm。答案5.622測定金屬絲的電阻率例2在測定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，金屬導(dǎo)線長約0.8 m，直徑小于1 mm，電阻在5 左右，實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)用米尺測量金屬導(dǎo)線的長度，測三次，求出平均值l，在金屬導(dǎo)線的不同位置用_測量直徑，求出平均值d。(2)用伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻R。試把圖實(shí)15中所給的器材連接成測量R的合適的電路。圖中電流表的量程為00.6 A，內(nèi)阻接近1 ，電壓表的量程為03 V，內(nèi)阻為幾千歐，電源的電動(dòng)勢為6 V，變阻器的阻值為020 ，在閉合開關(guān)前，變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。圖實(shí)15(3)用上面測得的金屬導(dǎo)線長度l、直徑d和電阻R，可根據(jù)電阻率的表達(dá)式_算出所測金屬的電阻率。解析(1)金屬導(dǎo)線的直徑用螺旋測微器測量。(2)接電路圖時(shí)，由于被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，應(yīng)采用電流表外接法，并且滑動(dòng)變阻器采取限流式，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片處在最大阻值處。(3)由電阻定律R，有。答案(1)螺旋測微器(2)連線如圖所示(3)1在“測定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，由可知，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是()A導(dǎo)線直徑d的測量B電壓U的測量C電流I的測量D導(dǎo)線長度的測量2在測金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中錯(cuò)誤的是()A用伏安當(dāng)測電阻時(shí)，可采用電流表外接法B實(shí)驗(yàn)中應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，取得多組U和I的值，然后求出平均電阻C應(yīng)選用毫米刻度尺測金屬絲的長度三次，然后求出平均長度lD. 實(shí)驗(yàn)中電流不能太大，以免電阻率發(fā)生變化3某同學(xué)用螺旋測微器測另一金屬絲直徑時(shí)，測得結(jié)果如圖實(shí)16所示，則該金屬絲的直徑為_mm。圖實(shí)164在“測定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中需要測出其長度l、直徑d和電阻R。圖實(shí)17(1)若用圖實(shí)17測金屬絲的電阻，則測量結(jié)果將比真實(shí)值_。(選填“偏大”或“偏小”)(2)用電壓表和電流表測金屬絲的電壓和電流時(shí)讀數(shù)如圖實(shí)18所示，則電壓表的讀數(shù)為_ V，電流表的讀數(shù)為_A。圖實(shí)185某小組的兩位同學(xué)采用“伏安法”測金屬絲的電阻的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行正確描點(diǎn)后，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)自己的理解各作出一條圖線，如圖實(shí)19甲、乙所示，根據(jù)你對實(shí)驗(yàn)的理解，你認(rèn)為_同學(xué)的圖線正確，根據(jù)你選擇的圖線算出該金屬絲的電阻為_。(保留兩位有效數(shù)字) 圖實(shí)196為測定某電源內(nèi)阻r和一段金屬電阻絲單位長度的電阻R0，設(shè)計(jì)如圖實(shí)110甲所示的電路。ab是一段粗細(xì)均勻的金屬電阻絲，R是阻值為2 的保護(hù)電阻，電源電動(dòng)勢為6 V，電流表內(nèi)阻不計(jì)，示數(shù)用I表示。滑動(dòng)觸頭P與電阻絲有良好接觸，aP長度用Lx表示，其他連接導(dǎo)線電阻不計(jì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)P的位置，將Lx和與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)I記錄在下表中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345Lx /m0.100.200.300.400.50I /A1.941.301.201.020.88/ A10.520.770.830.981.14圖實(shí)110(1)在圖實(shí)110乙所示的圖中畫出Lx圖象。(2)根據(jù)所畫圖線，寫出金屬絲的電阻與其長度的函數(shù)關(guān)系式：_。(3)從圖中根據(jù)截距和斜率，求出該電源內(nèi)阻r為_； 該金屬電阻絲單位長度的電阻R0為_/m。1解析：四個(gè)選項(xiàng)中的四個(gè)物理量對金屬絲的電阻率均有影響，但影響最大的是直徑d，因?yàn)樵谟?jì)算式中取直徑的平方。答案：A2解析：測量的是接入電路中的金屬絲的有效長度。故C錯(cuò)。答案：C3解析：螺旋測微器的讀數(shù)固定刻度讀數(shù)2.5 mm可動(dòng)刻度讀數(shù)43.50.01 mm2.935 mm。答案：2.935(2.9332.936都算對)4解析：(1)圖中電流表采用外接法，故測量值偏小。(2)電壓表精度為0.1 V，其讀數(shù)為2.60 V；電流表精度為0.02 A，其讀數(shù)為0.52 A。 答案：(1)偏小(2)2.600.525解析：當(dāng)金屬絲兩端電壓為零時(shí)，通過的電流也為零，因此圖線必過原點(diǎn)，故甲同學(xué)的圖線正確；在甲同學(xué)畫的圖線上距原點(diǎn)較遠(yuǎn)的地方取一點(diǎn)，其坐標(biāo)值為(0.4 A,1.52 V)，故金屬絲電阻R 3.8 。答案：甲3.8(3.73.9均可)6解析：(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法作出5個(gè)點(diǎn)在圖象上的位置，然后用平滑的圖線連接各點(diǎn)