实验二测金属丝的电阻率.docx
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实验二测金属丝的电阻率
实验二:
测金属丝的电阻率
实验电路图:
电阻的内外接法选取(由于待测电阻较小,一般选外接法)
电阻率的表达式
滑动变阻器可以选择限流法,也可以用分压法
电压表和电流表的选取和读数
螺旋测微器的读数、游标卡尺读数
实物图的连接
根据电压表和电流表读数计算待测电阻,或者根据U-I图像计算斜率求电阻,再计算电阻率或者长度
【典型例题剖析】
考点1:
实验原理和仪器选择
★★[例1]在探究决定导体电阻的因素的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:
Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:
V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表:
A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:
E1(电源电压为3V);
E2(电源电压为12V);
滑动变阻器:
R(最大阻值约20Ω);
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm.
(2)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选________,电源应选________(均填器材代号),在虚线框中完成电路原理图.
电压表最大量程3V,因此电源得选择3V,电流表得选0.6A
解析
(1)螺旋测微器的读数为:
1.5mm+27.4×0.01mm=1.774mm.
(2)在用伏安法测电阻的实验中,为使测量尽量精确,电流表、电压表指针需达到半偏以上,又因待测金属丝的额定电流为0.5A,所以电流表选A1,电源选E1即可.电路原理图如图所示.
答案
(1)1.774(1.772~1.776均正确)
(2)A1 E1 见解析图
[1-1]★★★在“探究决定导体电阻的因素”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测出金属丝的长度l,金属丝的电阻大约为5Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0~3V,内阻10kΩ
B.电压表0~15V,内阻50kΩ
C.电流表0~0.6A,内阻0.05Ω
D.电流表0~3A,内阻0.01Ω
E.滑动变阻器,0~10Ω
F.滑动变阻器,0~100Ω
①要求较准确地测出其阻值,电压表应选____________,电流表应选________________,滑动变阻器应选______________.(填序号)
滑动变阻器F接入电路会造成电流过小
②实验中某同学的实物接线如图所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误.
错误1:
________________________________________________________________________
错误2:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)若测得金属丝的直径用d表示,电阻用R表示,则该金属材料的电阻率ρ=__________.
答案
(1)0.680
(2)①A C E ②导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 (3)
解析
(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出,半毫米刻度线已经露出来,因此主尺上应读0.5mm,可动刻度上接近第18个刻度线,可以估读0.180mm,所以该金属丝直径应为0.5mm+0.180mm=0.680mm.
(2)①由电路图知电源是两节干电池,电动势是3V,用3V量程的电压表A;因为电阻丝的电阻大约为5Ω,如果把3V的电动势全加在电阻丝上,电流才是0.6A,因此用量程是0.6A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5Ω,为了减小实验误差,应选10Ω的滑动变阻器E.
(3)由R=ρ
可得:
ρ=
.
考点2:
数据处理及误差分析
★★【例2】某同学在一次“探究决定导体电阻的因素”的实验中,用刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为l=0.720m,用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示),用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5Ω),然后计算出该金属材料的电阻率.在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测金属丝外,还有如下实验器材:
A.直流电源E(输出电压为3V)
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表V(量程0~3V,内阻3kΩ)
D.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)
E.开关、导线等
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.
(2)根据所提供的器材,在虚线框中画出实验电路图.
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx=4.0Ω,则这种金属材料的电阻率为________Ω·m(保留两位有效数字).
答案
(1)0.600
(2)如图所示
(3)1.6×10-6
解析 (3)由R=ρ
得ρ=
=
,将Rx=4.0Ω、l=0.720m、d=0.600mm=0.600×10-3m代入得ρ≈1.6×10-6Ω·m.
[2-1]★★★在“探究决定导体电阻的因素”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表
(量程0~3V,内阻约为15kΩ)
B.电压表
(量程0~15V,内阻约为75kΩ)
C.电流表
(量程0~3A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表
(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)
E.变阻器R1(0~100Ω,0.6A)
F.变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
G.电池组E(电动势为3V,内阻约为0.3Ω)
H.开关S,导线若干
(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有________(填器材前面的序号).
小电阻外接法
(2)为减小实验误差,应选用如图中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把图中的实物图用线连接起来.
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm,螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示,则金属丝的直径为______mm,电阻值为______Ω.
答案
(1)ADEGH
(2)乙 实物图见解析
(3)0.637(0.636~0.638均可) 2.4
解析
(1)由于电源的电动势为3V,所以电压表应选A;被测电阻约为5Ω,电路中的最大电流约为I=
=
A=0.6A,电流表应选D;根据变阻器允许通过的最大电流可知,变阻器应选E;还要选用电池和开关,导线若干.故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.
(2)由于
>
,应采用电流表外接法,应选如图乙所示电路,实物连接如图所示.
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637mm,从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V,从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A,被测金属丝的阻值为
Rx=
=
Ω=2.4Ω.
考点:
仪器的选择(电压表、电流表、滑动变阻器)、内外接法选择、实物图连接、螺旋测微器读数、电压表与电流表的读数
【巩固训练】
1.【2013山东】★图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 (选填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为
mm。
【A;d=11mm+0.05mm×6=11.30mm】
2.★在测定金属的电阻率实验中,用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm。
【0.617mm】
3.【2012山东】★用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为_______mm。
【1.773】
4.【2014海南】★★现有一合金制成的圆柱体,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。
螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示。
由上图读得圆柱体的直径为mm,长度为cm.
【1.843mm;4.240cm】(化单位的时候注意有效数字)
5.【2014海南】★★现有一合金制成的圆柱体,为测量该合金的电阻率,现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻,若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别为D、L,测得D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=。
6.【2012山东】★★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4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:
V(量程3V,内阻约3KΩ);
电流表:
A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:
E1(电动势3V,内阻不计);
E2(电动势12V,内阻不计);
滑动变阻器:
R(最大阻值约20Ω);
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
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),在虚线框内(见答题卡)完成电路原理图。
【分析】:
电压表的量程最大为3V,因此电源选择E1;
通过电阻的额定电流为0.5A,因此,电流表选A1;
除此之外,还得判断电流表的内外接(看电阻之比)
答案:
A1 E1 电路图如图
考点:
仪器的选取(电流表、电源)、电路原理图
7.★★在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量3次,求出其平均值L;其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为 cm。
用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d;其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为 mm。
(2)采用图丙所示的电路测量金属丝的电阻,则金属丝电阻的测量值比真实值
(选填“偏大”或“偏小”)。
最后由公式ρ= 计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。
考点:
电流表外接法、误差分析、刻度尺读数、螺旋测微器读数、电阻率表达式
8.【2012广东】★★某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和图乙所示,长度为 cm,直径为 mm。
(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:
①将滑动变阻器R1的阻值置于最 (选填“大”或“小”)处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
②将电阻箱R2的阻值调至最 (选填“大”或“小”),将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为 Ω。
考点:
游标卡尺、螺旋测微器的读数、替代法测电阻
替代法测电阻在2011年新课标考察
9.【2014山东】★★★实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。
该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为
,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。
可供使用的器材有:
电流表:
量程0.6A,内阻约为0.2
;
电压表:
量程3v,内阻约9K
;
滑动变阻器R1:
最大阻值5
;
滑动变阻器R2:
最大阻值20
;
定值电阻:
R0=3Ω;
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- 实验 金属丝 电阻率
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