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第七章 实验七 测定金属的电阻率
2012-09-22 | 阅:  转:  |  分享 
  
[解析]因为两节干电池的电动势是3V,用3V量程的电压表A;因为金属丝的电阻大约为5Ω,如果把3V的电动势全加在金属丝上,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.[答
案](1)ACE(2)错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上错误2:采用了电流表内接法一、实验目的1.掌握电流表、
电压表和滑动变阻器的使用方法.2.学会利用伏安法测电阻,进一步测出金属丝的电阻率.二、实验原理1.伏安法测电阻(1)电流表
的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV内接法外接
法电阻测量值R测==Rx+RA>Rx测量值大于真实值R测=<
Rx测量值小于真实值适用条件RA?RxRV?Rx适用于测量大电阻小电阻(2)两种电路的选择①阻值比较法:先将待测
电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小
外偏小”.②临界值法:令R0=,当Rx>R0时,用内接法;Rx如图实-7-1所示,将电压表分别接在a、c和b、c两点间时,若电流表示数变化较大,说明电压表分流较大,应选用内接法,若电压表
示数变化较大,则选用外接法.图实-7-12.电阻率的测定原理由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的
长度l,横截面积S和导线的电阻R,就可以求出金属丝的电阻率ρ.(1)根据部分电路的欧姆定律可知R=,故只要测出金属丝
两端的电压U和金属丝中的电流I,就可以得出金属丝的电阻.即用伏安法测出金属丝的电阻R.(2)金属丝的长度可以用毫米刻度尺测量.
(3)金属丝的横截面积S由金属丝的直径d算出,即S=πd2/4.其中金属丝的直径用螺旋测微器测出.若用实验中直接测出的物理量
来表示电阻率,则金属丝的电阻率的表达式为ρ=三、实验器材被测金属丝,螺旋测微器,毫米刻度尺,电池组,电流表,
电压表,滑动变阻器,开关,导线若干.四、实验操作1.实验步骤(1)将被测金属丝密绕在铅笔上,用mm刻度尺测出n
匝的总长度a,则金属丝的直径d=,然后计算出导线的横截面积S.(2)按如图实-7-2
所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路.图实-7-2(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,求出其平均值L.(4)把滑动变阻器的滑动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,改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S.(5)拆去实
验线路,整理好实验器材.2.数据处理测量数据填入下表中:实验次数长度L/cm平均长度L/cm直径d/mm平均直
径d/mm横截面积S/mm2123(1)金属丝的长度L=________cm=________m.(2)金属丝的横
截面积S=________mm2=____________m2.(3)金属丝的电阻R=________Ω.实验次数电压U/V
电流I/A电阻R/ΩR/Ω123(4)金属丝材料的电阻率ρ==________Ω·m.五、注意事
项1.为了方便,测量直径应在导线连入电路前进行,为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情
况下进行.2.本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法.3.开关S闭合前,滑动变阻器的阻值要
调至最大.4.电流不宜太大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验
过程中变大.5.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻
器连成干路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端.六、误差分析1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的
测量是产生误差的主要来源之一.2.采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小
.3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差.4.由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误
差.(2009·广东高考)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率.所用的器材包
括:输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝米尺、电阻箱、开关和导线等.(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺
上,并在金属丝上夹上一个小金属夹,金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图(图实-7-3甲所示).
图实-7-3(2)实验的主要步骤如下:①正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;②读出电流表的示数,记录金属夹的
位置;③断开开关,________,合上开关,重复②的操作.(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图实
-7-5乙所示的关系图线,其斜率为__________A-1·m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_
_______的电阻之和.(4)他们使用刻度尺测量金属丝的直径是0.2mm,图实-7-5乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横
截面积的乘积代表的物理量是________________,其数值和单位为________(保留三位有效数字).[解析](
3)k=A-1·m-1=10.5A-1·m-1.L=0时纵轴截距与电动势的乘积是
,表示此时电路中的总电阻.(4)d=0.01mm×20.0=0.200mm.由闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r+R
A),又有R=ρ,联立得,可知斜率为
,所以三者之积为电阻率ρ,其值ρ=9.99×10-7Ω·m.[答案](1)如图实-7-4所示图实-7-4
(2)改变金属丝上金属夹的位置(3)10.5~10.6金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱、电流表)(4)0.198~0.
202mm金属丝的电阻率9.69×10-7~1.02×10-6Ω·m(2010·江
门模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中,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.为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材:A.电压表0~3V,内阻10kΩB.
电压表0~15V,内阻50kΩC.电流表0~0.6A,内阻0.05ΩD.电流表0~3A,内阻0.01ΩE.滑动变
阻器,0~10ΩF.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)(2)实验中某同学的实物接线如图实-7-5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:_______________________________________.
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(本文系拈花微笑书...首藏)