电学实验专题一测定金属的电阻率

电学实验专题一测定金属的电阻率知识与技能：1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法.2.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.3.会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率．考点知识整合一、螺旋测微器的使用1．构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度．图12．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F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：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而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.图2二、游标卡尺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．(如图3所示)图32．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，其规格见下表：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)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4．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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.5．游标卡尺的读数应注意以下几点：(1)看清精确度例如(图1)图1易错成(11＋4.0×0.1)mm＝11.40mm正确的应为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零．例如(图2)图2易错成(10＋12×0.05)mm＝10.6mm，正确的应为10.60mm.(2)主尺上的单位为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm.例如(图3)图3易错成(5＋4×0.05)mm＝5.20mm正确的应为(50＋4×0.05)mm＝50.20mm(3)区分零刻度与标尺最前端例如(图4)图4易错成(13＋10×0.05)mm＝13.50mm正确读数为(14＋10×0.05)mm＝14.50mm三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.(3)对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.四、实验测定金属的电阻率基本实验要求规律方法总结1．实验原理根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率．1．伏安法测电阻的电路选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若2．实验器材被测金属丝，直流电源(4V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0～3V)，滑动变阻器(50Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．3．实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.(2)接好用伏安法测电阻的实验电路．(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，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．(5)闭合开关，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．(6)将测得的Rx、l、d值，代入公式ρ＝RxSl＝πd2U4lI中，计算出金属丝的电阻率．4．电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝U测I测＝Rx＋RARx测量值大于真实值R测＝U测I测＝RxRVRx＋RVRx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫RxRx较大，宜采用电流表内接法．(2)临界值计算法RxRVRA时，用电流表外接法；RxRVRA时，用电流表内接法．(3)实验试探法：按图4接好电路，让电压表的一根接线柱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，则可采用电流表外接法；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，则可采用电流表内接法．图42．注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量．(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．3．误差分析(1)若为内接法，电流表分压．(2)若为外接法，电压表分流．(3)长度和直径的测量．考点一测量仪器、仪表的读数1．(1)如图1所示的三把游标卡尺，它们的游标尺的刻度从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为______mm，____mm，________mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图2所示，则金属丝的直径是________mm.图1图2(3)①图3所示的电表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.②图4所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V.图3图4(4)旋钮式电阻箱如图5所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω.今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是________．若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为________．图5考点二对实验操作及实验数据处理的考查1．为测量某一玩具电动机中导线圈导线的电阻率，某实验小组的部分实验方案如下：图1图2(1)用螺旋测微器测得与导线圈导线同种规格的导线的直径d如图1所示，则d＝________mm；(2)用多用电表测量电动机中导线圈的电阻Rx：选择“×1Ω”欧姆挡，并按正确步骤操作后，指针的位置如图2所示(此过程电动机不转动)，则Rx＝________Ω.(3)为了提高精度，他又用以下仪器再次测量导线圈的电阻Rx：电流表A1(0～3A、约5Ω)；滑动变阻器R1(0～1kΩ)；电流表A2(0～30mA、约10Ω)；滑动变阻器R2(0～50Ω)；定值电阻R0＝60Ω；电源(4V、约1Ω)及开关等，导线若干．①实验小组为使测量过程中电动机不转动而采用了如图3所示的电路图，应选择的电流表是________，滑动变阻器是________；(填写符号)图3②按照实验要求，多用电表已选择“直流电压2.5V”挡作为电压表使用，请依据图3将图4所示的实验电路中的实物图用笔画线代替导线将欠缺的两处补完整；图4③图5是该实验小组用测得的数值描绘出的图象，其斜率表示的是________(填选项)．图5A．导线圈的电阻B．导线圈的电阻与R0阻值之和考点三对电阻测量的考查1．(2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50Ω，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，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”)．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，用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线．图2(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Rx＝UI＝________Ω(保留两位有效数字)．图3(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________．考点四用等效替代法测电阻1．如图1所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值．图12．为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图2所示的电路．图中A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：图2(1)将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测微安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．高考模拟1．(2013·山东·21(1))图1甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm.图12．在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作错误的是()A．用米尺测量金属丝全长，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3．现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：标准电流表A1(量程250mA，内阻r1＝5Ω)；电流表A2(量程300mA，内阻r2约为5Ω)；待测电阻R1(阻值约为100Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)；电源E(电动势约为6V，内阻r约为1Ω)；单刀单掷开关，导线若干．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．4．在“测定金属的电阻率”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：A．电池组(3V，内阻1Ω)B．电流表(0～3A，内阻0.0125Ω)C．电流表(0～0.6A，内阻0.125Ω)D．电压表(0～3V，内阻4kΩ)E．电压表(0～15V，内阻15kΩ)F．滑动变阻器(0～20Ω，允许最大电流1A)G．滑动变阻器(0～2000Ω，