2019-2020年高二物理電學實驗六 測定金屬的電阻率 人教版.doc

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2019-2020年高二物理電學實驗六 測定金屬的電阻率 人教版 【實驗目的】 1．練習使用螺旋測微器；2．學會用伏安法測電阻；3．測定金屬的電阻率。 【實驗原理】 1．原理：根據(jù)電阻定律公式，只要測量出金屬導線的長度l和它的直徑d，計算出導線的橫截面積S，并用伏安法測出金屬導線的電阻R，即可計算出金屬導線的電阻率。 2．器材：螺旋測微器；毫米刻度尺；電池組；電流表；電壓表；滑動變阻器；電鍵；被測金屬導線；導線若干． 3．步驟：（1）用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導線的橫截面積S． （2）按圖86－1所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。 圖86－1 （3）用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值l。 （4）把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合電鍵S改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開電鍵S．求出導線電阻R的平均值． （5）將測得R、l、d的值，代人電阻率計算公式中，計算出金屬導線的電阻率． （6）拆去實驗線路．整理好實驗器材． 【注意事項】 1．本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電訪必須采用電流表外接法． 2．實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待洲金屬導線的兩端 3．測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩并入點間的部分待測導線長度．測量時應將導線拉直． 4．閉合電鍵S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置． 5．在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度正的值不宜過大（電流表用0～0．6A量程），通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大． 6．求R的平均值可用兩種方法：第一種是用R＝U／I算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖像（U－I圖線）的斜率來求出．若采用圖像法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要讓各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮． 【典型例題】 例1 在“測定金屬電阻率”的實驗中，若被測電阻絲的長度為80.00cm，電阻約為3Ω～4Ω，在下列器材中應選用的是 （寫代號）． A．電壓表（0～15V）；B．電壓表（0～3V）；C．電流表（0～0.6A）；D．電流表（0～3A）；E．滑動變阻器（0～50Ω，2A）； F滑動變阻器（0～500Ω，1A）； G．電源（E＝3V，r＝0.2Ω）；H電源（E＝10V，r＝lΩ）；I．開關；J．導線（若干）． 例2測定金屬電阻率的實驗中，（1）如圖86－2（a）為測金屬絲直徑時螺旋測微器的示意圖，則此金屬絲的直徑為 m；（2）如圖86－2（b）為用伏安法測金屬絲電阻的電路圖，其中M為 ， N為 ；若兩表示數(shù)分別如圖86－2（C）、（d）所示，則被測金屬絲的電阻R測＝ ；（ 3）用以上方法測得的金屬絲電阻率與其實際值比較是 ．（填“偏小”、“偏大”或“準確”） 圖86－2 例3 在測定金屬絲的直徑時，螺旋測微器的讀數(shù)如圖86－3所示，可知該金屬絲的直徑d=______10－3m。 圖86－3 86．實驗：測定金屬的電阻率 一、選擇題 1．某同學用螺旋測微器測量金屬線的直徑時，幾個主要操作情況如下，其中有哪些操作是不符合要求的 （ ） A．將金屬線放入小砧A、測微螺桿P的夾縫中，轉(zhuǎn)動旋鈕直至壓緊，讀出讀數(shù) B．選擇導線的中間部分測量一次直徑 C．讀數(shù)時，固定刻度尺上零刻度以右已露出半毫米刻度線，直徑一定大于0．5mm D．可動刻度上第16刻度線正好與固定刻度尺上標記線對齊，因此最后讀數(shù)為0.66mm 2．某實驗小組在測量金屬電阻率時，主要實驗步驟如下，其中哪些做法是不正確的（ ） A．用螺旋測微器在金屬線三個不同部位各測一次直徑，取其平均值為d B．用米尺量出整個金屬線的長度三次取其平均值為I C．選用電流表內(nèi)接線路來測電阻，多次測量取平均值為R D．將測得的d、l、R代人公式算出電阻率 3．在做本實驗時，下列操作中正確的是（） A若待測金屬導線是漆包線，應該用火燒去表面的漆皮，輕輕抹去灰塵后再測金屬絲的直徑，千萬不可用小刀去刮掉漆皮，而兩端接頭部分則要用砂市打磨干凈，以保證電路接觸良好． B．用米尺反復測量3次導線的總長，求出平均值l，然后將導線接入測量電路中． C．估計待測金屬導線的電阻值大小，選擇合適的儀器和實驗電路． D．合上電鍵S，不斷增大滑動變陽器接入電路的有效阻值，記錄幾組對應的電流強度和電壓的數(shù)值，計算出導線的電阻R。 4．用伏安法測電阻，應當用滑動變阻器改變通過待測電阻的電流強度，以便多測幾組數(shù)據(jù)．如圖86－1所示，變阻器有a、b兩種接法．關于這兩種接法，下列說法中正確的是（ ） 圖86－1 A．變阻器在a圖中作分壓器使用，在b圖中作限流器使用． B．若變阻器的全阻值比待測電阻小時，用b電路能較大范圍地調(diào)節(jié)Rx中的電流強度 C．若變阻器的全阻值比待測電阻大時，用a電路能較大范圍地調(diào)節(jié)Rx中的電流強度． D．若變阻器的全阻值比待測電阻小得多時，用a電路能較大范圍地調(diào)節(jié)Rx中的電流強度。 二、解答題 5．在“測定金屬電阻率”的實驗中，需要測定的物理量有哪些？用這些物理量來最后表示電阻率的表達式如何？ 6．如把實驗器材中的電壓表換成一個定值電阻，該怎樣進行實驗，才能測出金屬導線的電阻？ 7．如實驗中缺少電流表，換用一個定值電阻，能否測定金屬導線的電阻？該怎樣進行實驗？ 8. （96上海）圖86－2所示,P是一根表面均勻的鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長陶瓷管(其長度L為50cm左右，直徑D為10cm左右)，鍍膜材料的電阻率ρ已知，管的兩端有導電箍MN.現(xiàn)給米尺、電壓表V、電流表A、電源E、滑動變阻器R、電鍵S和若干導線，輕設計一個測定膜層厚度d的試驗方案。 ⑴實驗中應測定的物理量是 。 ⑵在虛線框內(nèi)用符號畫出測量電路圖。 ⑶計算膜層厚度的公式是 。 參考答案 1. B C E G I J 2. （1）5.910－2m （2）電流表 電壓表 5Ω （3）偏小 3. 0.900 ［練習］1.A B D 2.B C 3.A C 4.A C D 5.（1）需要測定的物理量有：電壓（U）、電流（I）、直徑D和長度L；（2） 6.略 7.略 8(1)LDUI;(2) 略(3)d=LρI/πDU