实验1测定金属的电阻率.doc

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1、实验一:测定金属的电阻率一、 实验原理:用测量电阻的方法测量金属丝的电阻(伏安法、伏伏法、安安法、等效替代法、半偏法等);用米尺测量接入电路中金属丝的长度L;(在拉直状态下,测三次取平均值)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出其横截面积S;(在三个不同的位置,测三次取平均值)据电阻定律R=L/S,计算出电阻率=RS/L=d2U/4ILPS:为避免温度对电阻的影响,应使时间尽量短,电流尽量小;此电路一般采用外接式,且应使电表示数偏转较大,以减小读数误差;数据处理:多次测量U、I值,求出电阻之后,再对电阻取均值利用U-I图像求也可以;实验前,一定要保证电路中的电流最小。(依据限流式或者分压式具体

2、分析)二、 考点研析:考点1:游标卡尺与螺旋测微器的读数(1)游标卡尺的读数:方法:主尺(cm)+副尺(n精度)n:与主尺刻线对齐的第n条线;精度:(10等分)0、1mm、(20等分)0、05mm、(50等分)0、02mm(2)螺旋测微器的读数:方法:读数=固定刻度mm(注意半格就是否露出)+可动刻度(含估读)0、01mm考点2:全面考查实验“测定金属的电阻率”例题1:在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准,待侧金属接入电路部分的长度约为50cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值)(2)用伏安法测量电阻丝的

3、电阻、实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约为1),电流表(内阻约0、1),电压表(内阻约3阻),滑动变阻器R(020,额定电流2A),开关,导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:次数1234567U/V0、100、300、701、001、501、702、30I/A0、0200、0600、1600、2200、3400、4600、520由以上实验数据可知:她们测量就是采用图2中的_图(选填“甲”或“乙”)(3)图3就是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图3中实物图的连线,

4、并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示。图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点,请在图4中标出第2、4、6次测量数据的3个坐标点,并描绘出图线,由图线得出金属丝的阻值=_(保留2位有效数字)。5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号)。A、 110-2 m B、 110-3 m C、 110-6 m D、 110-8 m(6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项就是_(有多个正确选项)。 A、 用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差 B、

5、 由于电流表与电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C、 若将电流表与电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差 D、 用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减少偶然误差针对训练1、某待测电阻的额定电压为3V(阻值大约为10).为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材A:电流表A1(量程300mA,内阻约1)B:电流表A2(量程0.6A,内阻约0、3)C:电压表V1(量程3、0V,内阻约3k)D:电压表V2(量程5、0V,内阻约5k)E:滑动变阻器R1(最大阻值为50)F:滑动变阻器R2(最大阻值为500)G:电源E(电动势4V,内阻可忽略)H:电键、导线若干.为了尽可能提高测量准确度

6、,应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表_;电压表_;滑动变阻器_.VARxESRVRxESRAVRxESRAVRxESRA下列给出的测量电路中,最合理的电路就是2、某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率,已知电阻丝的长度为L,电阻约为20,可提供的器材有: A:电流表G,内阻,满偏电流B:电流表A,内阻约为0、2,量程为00.6AC:螺旋测微器D:电阻箱(09999,0.5A)E:滑动变阻器(5,1A)F:干电池组(3V,0、05)G:一个开关与导线若干她进行了以下操作:用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径。如图所示为螺旋测微器的示数部分,则该次测量测得电阻丝的直径d= mm。把电流

7、表G与电阻箱串联当作电压表用。这块“电压表”最大能测量3V的电压,则电阻箱的阻值应调为R0= 。设计实验电路图。图中虚线框里只就是她设计的实验电路图的一部分,请将电路图补画完整。实验电路连接。请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线。测量并计算电阻率。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某确定位置,电流表G的示数为l1,电流表A的示数为l2。请用测得的物理量与已知量写出计算电阻率的表达式r = 。3、在“测定金属的电阻率”的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30。现通过以下实验测量该金属材料的电阻率。用螺旋测微器测量电阻丝直径,其示数如图13所示,则该电阻丝直径的测量值d= mm;实验中能提供的器

8、材有开关,若干导线及下列器材:电压表V1(量程03V,内阻约3k);电压表V2(量程015V,内阻约15k);电流表A1(量程0100mA,内阻约5);电流表A2(量程00、6A,内阻约0、1);滑动变阻器R1(010);滑动变阻器R2(01k);电源E(电动势为4、5V,内阻不计)。为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值,电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。4、有一根很细的均匀空心金属管,管长约50cm、电阻约为10,现需测定它的内径d,但因其内径较小,无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为。实验室中可以提供下列器材:A.厘米刻度尺;B.毫米刻度尺;C.螺旋测微器;D

9、.电流表(量程300mA,内阻约1);E.电流表(量程3A,内阻约0、1);F.电压表(量程3V,内阻约6k);G.滑动变阻器(最大阻值1k,额定电流0.5A);H.滑动变阻器(最大阻值5,额定电流2A);I.蓄电池(电动势6V,内阻0、05);J.开关一个及带夹子的导线若干。请设计一个实验方案,要求实验误差小,便于调节。回答下列问题:实验中应测物理量的名称及符号就是 ;应选用的实验器材有 ;(填字母)在方框中画出实验电路图;按照您设计的电路图将图中所示仪器连成实验电路;+A+待测管用测得的物理量与已知量写出计算金属管内径d的表达式为d = 。5、有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm

10、,电阻大约为6。横截面如图8所示。图9图8d0110200mm用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图9所示,金属管线的外径为_mm;现有如下器材A.电流表(量程0.6A,内阻约0、1)B.电流表(量程3A,内阻约0、03)C.电压表(量程3V,内阻约3k)D.滑动变阻器(1750,0.3 A)E.滑动变阻器(15,3A)F.蓄电池(6V,内阻很小)G.开关一个,带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(只填代号字母)。请将图10所示的实际测量电路补充完整。图10已知金属管线样品材料的电阻率为r,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d

11、,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量就是 。计算中空部分截面积的表达式为S= 。6.(5分)有一个电阻Rx,其阻值大约为20,现要更精确地测量其电阻,手边现有器材如下:A.电源E(电动势12、0V,内阻为0、5);B.电压表(0315V,内阻大于3k);C.电流表(00、63A,内阻小于1);D.滑动变阻器R1(010,2.0A);E.滑动变阻器R2(01700,0.3A);F.开关S与导线若干。(1)滑动变阻器应选用 (填写器材代号)。连接电路时,电压表的量程应选 V,电流表的量程应选 A。(2)请在右边方框中画出实验电路图。2、答案:(

12、2)(10分)0、2650、267 880 如下图 如下图电阻的测量方法总结1、伏安法测电阻练习1、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有一标有“2、2V,0、5W”的小灯泡、导线与开关外,还有 A、 直流电源6V(内阻不计) B、 直流电流表03A(内阻0、1以下) C、 直流电流表0300mA(内阻约为5) D、 直流电压表03V(内阻约为15k) E、 滑动变阻器10,2A F、 滑动变阻器1k,0、5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次。(1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_。(均用仪器前的字母表示)(2)按要求画出实验电路图。练习2、某同学做“测定金属电阻

13、率”的实验。 需要通过实验直接测量的物理量有: (写出名称与符号)。这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择:(要求测量尽量准确)A.电池组(3V,内阻约1);B.电流表(03A,内阻约0、025)C.电流表(00、6A,内阻约0、125)D.电压表(03V,内阻约3k)E.电压表(015V,内阻约15k)F.滑动变阻器(020,额定电流1A)G.滑动变阻器(01000,额定电流0、3A)H.开关、导线。实验时应选用的器材就是(填写各器材的字母代号)。请在下面的虚线框中画出实验电路图。这位同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如下图所示。由图中电流表电压表读数

14、可计算出金属丝的电阻为。练习3、有一段粗细均匀的导体,现要用实验的方法测定这种导体材料的电阻率,若已测得其长度与横截面积,还需要测出它的电阻值Rx。有两位同学所设计的测量电路的一部分分别如图7甲、乙所示,若分别用这两个电路进行实验,则测量值比真实值偏小的应就是_图所示的电路。(选填“甲”或“乙”)若已知这段导体的电阻约为30,要尽量精确的测量其电阻值,除了需要导线、开关以外,在以下备选器材中应选用的就是 。(只填写字母代号)A.电池(电动势14 V、内阻可忽略不计)B.电流表(量程00、6 A,内阻约0、12)C.电流表(量程0100m A,内阻约12 )D.电压表(量程03 V,内阻约3 k

15、)E.电压表(量程015 V,内阻约15 k)F.滑动变阻器(010,允许最大电流2、0A)G.滑动变阻器(0500 ,允许最大电流0、5 A)请在方框中画出测量这段导体电阻值的实验电路图(要求直接测量量的变化范围尽可能大一些)。根据测量数据画出该导体的伏安特性曲线如图8所示,发现MN段明显向上弯曲。若实验的操作、读数、记录与绘图描点等过程均正确无误,则出现这一弯曲现象的主要原因就是 。图8U/VI/AOMNP2、安安法测电阻(1)如图所示,当两电表所能测得的最大接近时,如果一直A1的内阻R1,则测得A2的内阻R2=I1R1/I2、(2)两电流表A1、A2的读数为I1、I2,待测电阻R1阻值的

16、计算公式就是R=I1 r /(I2-I1)、练习4:用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材(代号)与规格如下:电流表A1(量程300mA,内阻r1为5);标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为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10V,内阻r约为1);单刀单掷开关S,导线若干、(1)要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路图原理图,并表明每个器材的代号、(2)实验中,需要直接测量的物理量就是_,用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式就是R1=_、3、伏伏法测电阻:电压表内阻已知,则可当作电流表、电压表与定值电阻来使用、(1)如图所示,两

17、电表的满偏电流接近时,若已知V1的内阻R1,则可测出V2的内阻R2=U2 R1/U1(2)电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,电压表V1的内阻为r1,根据串联、并联电路的规律,算出RX的电阻为RX=(U2-U1)r1/U1练习5:用以下器材测量电阻RX的阻值(9001000):电源E,具有一定内阻,电动势约为9、0V;电压表V1,量程为1、5V,内阻r1=750;电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500;滑动变阻器R,最大阻值约为100;单刀单掷开关S,导线若干、(1) 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻RX的一种实验电路原理图。(原理图中的元件要用题图中

18、相应的英文字母标注)、 (2)若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量与测得量表示RX的公式为RX=_、4、电阻箱当电表测电阻:(1)电阻箱当做电压表使用:A1表、A2表就是示数I1、I2,可得RX=I2R1/I1、。如果考虑电表内阻的影响,则I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)(2)电阻箱当作电流表使用:若已知R及RV,则测得干路电流为I=U/R+U/RV5、等效法测电阻6、消除电流表与电压表内阻对测量结果的影响:(1)先将S1闭合、将S2与“1”闭合,调节R,读出电压表读数U1,安培表读数I1、(2)再将S2与“2”闭合,调节R,读出电压表读数U2,电流表

19、读数I2 (3)根据上述测量结果,算出RX=U1/I1-U2/I2 练习6:伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响,无论电流表内接还就是电流表外接都存在系统误差,为消除系统误差而设计的补偿电路如图21所示、完成下列实验步骤并写出待测电阻RX阻值的表达式、 先将S1闭合、 将S2与“1”闭合,调节R,读出电压表读数U1,安培表读数I1、 _、 根据上述测量结果,算出RX=_、练习7:实验室有一个破损的多量程动圈式支流电流表,有“1mA”、“10mA”两挡,有一个单调双掷开关S转换,其内部电路如图25所示、若电流表的G已烧坏,但两个精密分流电阻完好,测得R1=144,假如烧坏前表头G的内阻rg=160

20、,则表头G的实际满偏电流Ig=_,精密分流电阻R2=_、现有以下备选器材用于修复:A. 灵敏电流表G1,内阻为660,满偏电流为0、2mA;B. 灵敏电流表G2,内阻为120,满偏电流为0、5mA;C. 定值电阻r1,阻值为40;D. 定值电阻r2,阻值为100;现保留两个精密电阻不动,根据表头参数,用于修复的器材有_与_、(只填器材序号)在虚线框内画出修复后的直流电流表电路原理图。图257、半偏法测电表电阻(1)测量电流表内阻:如图所示,测量电流表A的内阻,操作步骤如下: 断开S2、闭合S1,调节R0,使A表满偏为I0; 保持R0不变,闭合S2,调节R,使A表读数为I0/2。由上可得RA=R

21、、练习 8、要测定一块电流表A的内阻(量程05mA,内阻r约为500),某同学在实验室找到了如下器材:电源E(3V,内阻未知)电压表V(015V,内阻约为5k)电阻箱R1(0999、9)滑动变阻器R2(010)电键开关一只、导线若干该同学想利用半偏法测该电流表的内阻,为了测量尽量精确,请帮忙在方框中画出设计电路图;简要说明测量操作步骤(1)(2)写出r的测量值的表达式,r。 (2)测量电压表内阻:如图所示,测量电压表V的内阻,操作步骤如下: 滑动变阻器的滑片滑至最右端,电阻箱的阻值调到最大; 闭合S1、S2,调节R0,使V表示数指到满刻度; 打开S2,保持R0不变,调节R,使V表指针指到满刻度

22、的一半,由上可得RV=R。8、电表内阻的测量(1)电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻 (两不同表)。 (2)两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测 另一只的内阻(两相同表)。(3)两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻 (两表一箱)。练习9、在图22中,R1、R2就是两定值电阻,R1的阻值很小,R2的阻值很大,G就是一灵敏电流计,S1、S2为开关、下列判断正确的就是( ) A、只闭合S1时,M、N之间就是一个电压表 B、S1、S2都闭合时,M、N间就是一个电流表C、只闭合S2时,M、N间就是一个电压表 D、S1、S2都断开时,M、N间就是一个电压表练习10、要测量一

23、只量程已知的电压表的内阻,现有如下器材: A、待测电压表(量程3V,内阻约为3k); B、电流表(量程3A,内阻约0、01); C、电制电阻(阻值R=2k,允许通过的最大电流0、5A); D、电源(电动势2V,内阻值可忽略); E、开关两只; F、导线若干;要求从图23甲、24乙电路中选择一个电路,利用这个电路完成测量、选_(填“甲”或“乙”)电路、您不选另一电路的理由就是_、实验中需要直接测量的物理量就是_、电压表内阻的公式RV=_、练习11、【2015新课标II】电压表满偏时通过该表的电流就是半偏就是通过该表的电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)实验室提供材料器材如下:

24、待测电压表(量程3V,内阻约为3000欧)电阻箱R0(最大阻值为99999、9欧) 滑动变阻器R1(最大阻值100欧,额定电压2A)电源E(电动势6V,内阻不计),开关两个,导线若干（1） 虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整(2)根据设计的电路写出步骤 (3)将这种方法测出的电压表内阻记为R1v与内阻的真实值Rv先比R1v Rv (添“”“=”或“”)主要理由就是 练习1、(1)C;E。(2)如图所示。练习2、 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D ACDFH 电路图如右图所示图AVRxSE5、2 练习3、甲ABEF如图所

25、示 随着导体中的电流增大,温度升高,电阻率增大,电阻增大RxV A 练习4 答案(1)实验电路如图7所示图7(2)两电流表A1、A2的读数为I1、I2,待测电阻R1阻值的计算公式就是R=I1 r /(I2-I1)、练习5:分析很多考生解析此题,首先考虑的就就是伏安法,由于本题没有电流表,思维受阻,当然做不正确、本题要运用“电压表(伏特表)算电流”这一创新思维、答案(1)测量电阻RX的实验电路如图10所示、图10 (2)电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,电压表V1的内阻为r1,根据串联、并联电路的规律,算出RX的电阻为RX=(U2-U1)r1/U1练习6:答案将S2与“2”闭合,调节R,读出电压表读数U2,电流表读数I2=U1/I1-U2/I2练习7:、(1)、R1、R2;R1、R2;U2、I2(2)、练习8:、设计图如图、 1)闭合开关,将电阻箱电阻调为零,调节滑动变阻器,使得电流表达到满偏;2)不改变滑动变阻器位置,调节电阻箱阻值,使得电流表半偏,读取电阻箱R、则电流表内阻测量值rR、9、BC10、乙,甲图中电流约为过小,使得A无法读数。S1闭合后,V的示数U1;再闭合S2,此时V的示数U2