鲁科版高中物理选修3-1课件高二：3.4.1测定金属的电阻率

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解析:(1)待测电阻约为 20 Ω,是电流表内阻的 40 倍,但电压表内阻是待 测电阻的 500 倍,故采用外接法。 (2)因为要使 Rx 两端的电压变化范围尽可能的大,所以滑动变阻器要采 用分压式,电路图如图所示。
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(3)电压表分得的电流为 I V= ,所以 Rx 中的电流为 Ix=I-IV=I- , 则 Rx = =
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2.在测金属丝的电阻率的实验中,下列说法中错误的是( A.用伏安法测电阻时,可采用电流表外接法
)
B.实验中应调节滑动变阻器,取得多组 U 和 I 的值,然后求出平均电阻 R C.应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次,然后求出平均长度 l D.实验中电流不能太大,以免电阻率发生变化 解析:计算电阻率公式中的 l 应为金属丝接入电路中的长度,并不是整根金 属丝的长度。 答案:C
解析:(1)螺旋测微器的读数为(0.5+0.01×19.7) mm=0.697 mm(0.696 mm、 0.698 mm 也对) 。 (2)图乙中电流表采用外接法,故测量值偏小。 答案:(1)0.697(0.696 、0.698 也对) (2)偏小
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4.利用螺旋测微器、 米尺和如图所示的器材(其中电流表内阻约 1 Ω,电压表 内阻约 5 kΩ) 测定一根粗细均匀、阻值约 5 Ω 的金属丝的电阻率。
答案:(1)外接法 (2) 见解析图 (3)
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1.在“测定金属丝电阻率 ”的实验中,由 响最大的是( B.电压 U 的测量 C.电流 I 的测量 )
πd U ρ= 可知,对实验结果的准确性影 4������������
A.导线直径 d 的测量
D.导线长度 l 的测量 解析:四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响,但影响最大的 是直径 d,因为在计算式中取直径的二次方。 答案:A
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【例题 1 】 某同学用游标卡尺测量一圆柱的长度 l,用螺旋测微器测量 圆柱体的直径 d,示数如图所示。
由图可读出 l=
cm,d=
mm。
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解析:游标卡尺主尺为 2.2 cm,游标尺为 5×
1 10
cm=0.5 mm=0.05 cm。 故
l=2.2 cm+0.05 cm=2.25 cm。螺旋测微器先读出固定刻度的读数,由于 6.5 mm 刻度线已露出,所以固定刻度为 6.5 mm,再读出可动刻度上的格数×0.01 mm,读数为 6.5 mm+36.0×0.01 mm=6.860 mm。 答案:2.25 6.860
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ρ 的测量
七、注意事项
1.由于被测金属导线的阻值较小,为了减小测量误差,应选用电流表外 接法。 2.闭合开关 S 之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最 大的位置。 3.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流 I 的值不宜过大(电流表 用 0~0.6 A 量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度过高,造成其电阻 率在实验过程中增大。
������ R= ,即可由 ������ πd U ρ= 算出金属导线的电阻率。 4������������
2
������ ������
������ ������
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2.螺旋测微器的原理及应用 (1)结构:如图所示,测砧 A 和固定刻度 B 固定在尺架 C 上,可动刻度 E、 旋钮 D、微调旋钮 D'、测微螺杆 F 是连在一起的,通过精密螺纹套在 B 上。
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5.某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率,他们截取了一段电线,用米尺测 出其长度为 L,用螺旋测微器测得其直径为 D,用多用电表测得其电阻值约 为 2 Ω,为提高测量的精度,该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件,设 计了一个电路,重新测量这段导线(用 Rx 表示)的电阻。 A.电源 E(电动势为 3.0 V,内阻不计) B.电压表 V1(量程为 0~3.0 V,内阻约为 2 kΩ) C.电压表 V2(量程为 0~15.0 V,内阻约为 6 kΩ) D.电流表 A1(量程为 0~0.6 A,内阻约为 1 Ω) E.电流表 A2(量程为 0~3.0 A,内阻约为 0.1 Ω) F.滑动变阻器 R1(最大阻值 10 Ω,额定电流 2.0 A) G.滑动变阻器 R2(最大阻值 1 kΩ,额定电流 0.5 A) H.定值电阻 R0(阻值为 3 Ω) I.开关 S 一个,导线若干
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(1)根据上述条件,测量时电流表应采用 法”)。 (2)在方框内画出实验电路图。
(填 “外接法”或“内接
(3)若在上述实验中,电流表的示数为 I,电压表的示数为 U,且电流表内 阻 RA、电压表内阻 RV 均为已知量,用测量物理量和电表内阻计算金属丝电 阻的表达式。 Rx = 。
������ Rx +R0 3 2+3
=
A=0.6 A,电流表应选
A1;考虑到实验的准确性,滑动变阻器阻值越小越便于调节,故滑动变阻器 应选 R1。 (3)由
������ ������ ������ ������2π������ R= =ρ =ρ· D 2 得 :ρ= ห้องสมุดไป่ตู้ ������ ������ 4������������ ( ) π
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【例题 2】 在做 “测定金属的电阻率 ”的实验时,需要对金属丝的电阻 进行测量,已知金属丝的电阻值 Rx 约为 20 Ω。一位同学用伏安法对这个电 阻的阻值进行了比较精确的测量,这位同学想使被测电阻 Rx 两端的电压变 化范围尽可能的大。他可选用的器材有: 电源 E :电动势为 8 V,内阻为 1.0 Ω; 电流表 A:量程 0.6 A,内阻约为 0.50 Ω ; 电压表 V:量程 10 V,内阻约为 10 kΩ; 滑动变阻器 R :最大电阻值为 5.0 Ω; 开关一个,导线若干。
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三、实验器材
被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电 源、开关、滑动变阻器和导线若干。
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四、实验步骤
1.用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径,并记 录。 2.按如图所示的电路图连接实验电路。 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,并记录。 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,记入记录 表格内,断开开关 S。 5.拆除实验电路,整理好实验器材。
甲
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(1)用笔画线代替导线,将图中的器材连接成实物电路图,要求尽量避免交叉, 电流表、 电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为 6 V,滑动变阻器 的阻值为 0 ~20 Ω)。 (2)实验时,用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示 数如图乙所示,电流表、 电压表的读数如图丙所示。由图可以读出金属丝两 端的电压 U= L= ,流过金属丝的电流 I= 。 ,金属丝的长度 ,金属丝的直径 d=
2.金属丝长度的测量 (1)应测量接入电路中的有效长度。 (2)因为用的是毫米刻度尺,读数时要读到毫米的下一位。 (别忘记估读) (3)把 3 次测量值求平均值作为长度 l。 3.电阻 R 的测量值确定 方法一,平均值法 :可以将每次测量的 U 、I 分别计算出电阻,再求出电 阻的平均值,作为测量结果。 方法二,图象法 :可建立 U I 坐标系,将测量的 U 、I 值描点作出图象,利 用图象斜率来求出电阻值 R。 4.将测得的 R、l、d 的值,代入电阻率计算公式 属导线的电阻率。
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五、数据处理
1.金属导线直径的读数 (1)特别小心半刻度是否露出。 (2)因螺旋测微器的精确度为 0.01 mm,又可动刻度上对齐的格数需要 估读,所以,若以毫米为单位的话,最后一位应出现在小数点后的第三位上。 (3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径 d。
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(1)为提高实验的精确度,请你为该实验小组设计电路图,并画在方框中。
(2)实验时电压表选 (只填代号)
,电流表选
,滑动变阻器选
。
(3)某次测量时,电压表示数为 U,电流表示数为 I,则该铜芯电线材料的电阻 率的表达式为 ρ= 。
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解析:(1)比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系,可得测量电 路必须用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可(限 流式接法如图所示)。 (2)电源的电动势为 3.0 V,考虑到电压表的量程和精确度两个因素,电 压表应选 V1;干路中电流的最大值 Imax=
实验1 测定金属的电阻率
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一、实验目的
1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法。 2.练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。 3.测定金属的电阻率。
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二、实验原理
1.电阻率的测定原理 由电阻定律 R=ρ 可知,金属的电阻率 ρ=R ,因此测出金属导线的长度 l 和它的直径 d,计算出导线的横截面积 S,并用伏安法测出金属导线的电阻
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