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,第七章 恒定電流,實驗七 測定金屬的電阻率,1．螺旋測微器 (1)構(gòu)造：如圖甲，S為固定刻度，H為可動刻度． (2)原理：可動刻度H上的刻度為50等份，旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，螺桿P前進(jìn)或后退0.5 mm，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm.,甲,乙,(3)讀數(shù) ①測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出． ②測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01 (mm) ③如圖乙所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米，從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.,2．游標(biāo)卡尺 (1)構(gòu)造(如圖所示)：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘． (2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑．,(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成. 不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，見下表：,(4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記 錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm. 3．常用電表的讀數(shù) 對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表 量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流 值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實 際位置進(jìn)行讀數(shù)即可．,(1)0～3 V的電壓表和0～3 A的電流表讀數(shù)方法相 同，此量程下的精確度分別是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位． (2)對于0～15 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀 數(shù)時 只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1 V. (3)對于0～0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀 到最小刻度的一半0.01 A.,4．電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較,電流表分壓 U測＝Ux＋UA,電壓表分流 I測＝Ix＋I(xiàn)V,RA?Rx,RV?Rx,一、實驗?zāi)康?1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法． 2．掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)方法． 3．會用伏安法測電阻，進(jìn)一步測定金屬的電阻率．,三、實驗器材 被測金屬絲，直流電源(4 V)，電 流 表(0～0.6 A)，電 壓 表(0～3 V)，滑動變阻器(50 Ω)，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺．,四、實驗步驟 1．用螺旋測微器在被測金屬絲的三個不同位置各 測 一 次直徑，求出其平均值d. 2．按實驗原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路． 3．用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo) 線的 有效 長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l. 4．把滑動變阻器的滑片調(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(rèn)無誤后，閉合電鍵S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記 錄表 格 內(nèi)，斷 開電 鍵S，求 出導(dǎo)線電阻 Rx的平均值． 5．整理儀器．,一、伏安法測電阻的電路選擇方法 1．阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法．,3．實驗試探法：按如圖所示電路圖接好電路，讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表 的示 數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表 外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示 數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法．,三、誤差分析 1．金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差． 2．若為內(nèi)接法，電流表分壓，若為外接法，電壓表分流．,四、注意事項 1．測量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進(jìn)行，測量金屬絲的長度，應(yīng)在連入電路后拉直的情況下進(jìn)行． 2．本實驗中被測金屬絲的阻值較小,故采用電流表外接法． 3．電流不宜太大(電流表用0～0.6 A量 程)，通電時間 不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大．,考點一 測量儀器、儀表的讀數(shù),考點二 儀器的選擇和數(shù)據(jù)處理,考點三 對誤差分析和實驗原理的考查,考點一 測量儀器、儀表的讀數(shù),17.7,23.85,3.18,2.150,0.02,0.44,0.1,2.20,0.1,1.70,0.5,8.5,(2014·高考山東卷)實驗室購 買了一捆 標(biāo) 稱長 度 為100 m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度．該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0 mm2，查 得 銅 的 電 阻率為1.7×10－8 Ω·m，再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實際長度．,考點二 儀器的選擇和數(shù)據(jù)處理,可供使用的器材有： 電流表：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω； 電壓表：量程3 V，內(nèi)阻約9 kΩ； 滑動變阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑動變阻器R2：最大阻值20 Ω； 定值電阻：R0＝3 Ω； 電源：電動勢6 V，內(nèi)阻可不計； 開關(guān)、導(dǎo)線若干．,回答下列問題： (1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________端(填“a”或“b”)． (2)在圖乙所示的實物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請 根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接． (3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為________________________V. (4)導(dǎo)線實際長度為________________________m(保留2位有效數(shù)字)．,R2,a,見解析圖,2.30(2.29～2.31均正確),94(93～95均正確),在“測定金屬的電阻率”的實驗中，若待測金屬絲的電阻約為5 Ω，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，提供以下器材供選擇： A．電池組(3 V，內(nèi)阻1 Ω) B．電流表(0～3 A，內(nèi)阻0.012 5 Ω) C．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻0.125 Ω) D．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻4 kΩ) E．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻15 kΩ) F．滑動變阻器(0～20 Ω，允許最大電流1 A) G．滑動變阻器(0～2 000 Ω，允許最大電流0.3 A) H．開關(guān)、導(dǎo)線若干,考點三 對誤差分析和實驗原理的考查,(1)實驗時應(yīng)從上述器材中選用____________(填寫儀器前的字母代號)； (2)測電阻時，電流表、電壓表、待測金屬絲電阻Rx在組成測量電路時，應(yīng)采 用電 流表________(選 填“外”或“內(nèi)”)接法，待測金屬絲電阻的測量值比真實值偏______(選填“大”或“小”)； (3)若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖所示，則讀數(shù)為________mm；,ACDFH,外,小,0.900,(4)若用L表示金屬絲的長度，d表示直徑，測得 電阻為R，請寫出計算金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ＝________.,“測定金屬的電阻率”實驗的核心是導(dǎo)線 電阻的測量，除伏安法外，還有幾種常用的方法，這也是本實驗的主要創(chuàng)新點．,1.(2015·陜西西工大附中適應(yīng)性訓(xùn)練)用以下器材可測量電阻Rx的阻值． A．待測電阻Rx，阻值約為600 Ω B．電源E，電動勢約為6.0 V，內(nèi)阻可忽略不計 C．毫伏表V1，量程為0～500 mV，內(nèi)阻r1＝1 000 Ω D．電壓表V2，量程為0～6 V，內(nèi)阻r2約為10 kΩ E．電流表A，量程為0～0.6 A，內(nèi)阻r3約為1 Ω F．定值電阻R0，R0＝60 Ω G．滑動變阻器R，最大阻值為150 Ω H．單刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干,方法一：伏伏法,(1)測量中要求兩塊電表的讀數(shù)都不小于其量程的1/3，并能測量多組數(shù)據(jù)，請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖．,[答案] 測量電路如圖所示,(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算Rx，則由已知量和測量量計算Rx的表達(dá)式為Rx＝____________，式中各符號的意義是：__________________________________________________ _________________________________________. (所有物理量用題中代數(shù)符號表示),U1為毫伏表V1的讀數(shù)，U2為電壓表V2的讀數(shù)，r1為毫伏表的內(nèi)阻，R0為定值電阻,[總結(jié)提升] 已知內(nèi)阻的電壓表可當(dāng)做電流表使用，若量程太小可以配合定值電阻增大其量程，這是設(shè)計電路中的高頻考點．,2.(2015·福建南安模擬)為測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω)，實驗室提供如下器材： 電池組E：電動勢3 V，內(nèi)阻不計 電流表A1：量程0～15 mA，內(nèi)阻約為100 Ω 電流表A2：量程0～300 μA，內(nèi)阻1 000 Ω 滑動變阻器R1：阻值范圍0～20 Ω，額定電流2 A 電阻箱R2：阻值范圍0～9 999 Ω，額定電流1 A 開關(guān)S、導(dǎo)線若干,方法二：安安法,要求實驗中盡可能準(zhǔn)確地測量Rx的阻值，請回答下面問題： (1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表________(填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到________Ω，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表； (2)在方框中畫出完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號；,A2,9 000,[答案],(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA，電流表A2的示數(shù)是________μA，測得待測電阻Rx的阻值是___________．本次測量存在一定的系統(tǒng)誤差，考慮這個原因測量值較真實值_______填“偏大”或“偏小”)．,8.0,150,187．5 Ω,偏小,[總結(jié)提升] 已知內(nèi)阻的電流表可當(dāng)做電壓表使用，若量程太小，配合定值電阻可以增大其量程，這也是電學(xué)設(shè)計電路的高頻考點．,方法三：等效法 如圖所示，先讓待測電阻與一電流表串 聯(lián)后接到 電動勢恒定的電源上，讀出電 流表示數(shù)I；然后將電阻箱與電流表串 聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)節(jié)電阻箱的 阻 值，使電流表的示數(shù)仍為I，則電阻箱的 讀數(shù)等于待測電阻的阻值．,3.某同學(xué)測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻． (1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測 微 器 測量 圓柱 體的長度和直徑，某次測量的示數(shù)如圖甲和乙所示，長度為________ cm，直徑為________________________ mm.,5.01,5.316(5.310～5.320),(2)按圖丙連接電路后，實驗操作如下： ①將滑動變阻器R1的阻值置于最__________處(填“大”或 “小”)；將S2撥向接點1，閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表示數(shù)為I0. ②將電阻箱R2的阻值調(diào)至最________(填“大”或“小”)，S2撥向接點2；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時R2阻值為1 280 Ω. (3)由此可知，圓柱體的電阻為________ Ω.,大,大,1 280,