2019-2020年高二物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)六 測(cè)定金屬的電阻率 人教版.doc

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2019-2020年高二物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)六 測(cè)定金屬的電阻率 人教版 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1．練習(xí)使用螺旋測(cè)微器；2．學(xué)會(huì)用伏安法測(cè)電阻；3．測(cè)定金屬的電阻率。 【實(shí)驗(yàn)原理】 1．原理：根據(jù)電阻定律公式，只要測(cè)量出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度l和它的直徑d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S，并用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R，即可計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 2．器材：螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；電池組；電流表；電壓表；滑動(dòng)變阻器；電鍵；被測(cè)金屬導(dǎo)線；導(dǎo)線若干． 3．步驟：（1）用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)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(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。 圖86－1 （3）用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l。 （4）把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(wú)誤后，閉合電鍵S改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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，記入記錄表格內(nèi)，斷開(kāi)電鍵S．求出導(dǎo)線電阻R的平均值． （5）將測(cè)得R、l、d的值，代人電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率． （6）拆去實(shí)驗(yàn)線路．整理好實(shí)驗(yàn)器材． 【注意事項(xiàng)】 1．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電訪必須采用電流表外接法． 2．實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)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(dǎo)線的兩端 3．測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩并入點(diǎn)間的部分待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度．測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直． 4．閉合電鍵S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置． 5．在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度正的值不宜過(guò)大（電流表用0～0．6A量程），通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)量值，再取平均值；第二種是用圖像（U－I圖線）的斜率來(lái)求出．若采用圖像法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮． 【典型例題】 例1 在“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，若被測(cè)電阻絲的長(zhǎng)度為80.00cm，電阻約為3Ω～4Ω，在下列器材中應(yīng)選用的是 （寫(xiě)代號(hào)）． 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(dòng)變阻器（0～50Ω，2A）； F滑動(dòng)變阻器（0～500Ω，1A）； G．電源（E＝3V，r＝0.2Ω）；H電源（E＝10V，r＝lΩ）；I．開(kāi)關(guān)；J．導(dǎo)線（若干）． 例2測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，（1）如圖86－2（a）為測(cè)金屬絲直徑時(shí)螺旋測(cè)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(cè)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(cè)金屬絲的電阻R測(cè)＝ ；（ 3）用以上方法測(cè)得的金屬絲電阻率與其實(shí)際值比較是 ．（填“偏小”、“偏大”或“準(zhǔn)確”） 圖86－2 例3 在測(cè)定金屬絲的直徑時(shí)，螺旋測(cè)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(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率 一、選擇題 1．某同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬線的直徑時(shí)，幾個(gè)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(cè)微螺桿P的夾縫中，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕直至壓緊，讀出讀數(shù) B．選擇導(dǎo)線的中間部分測(cè)量一次直徑 C．讀數(shù)時(shí)，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(dòng)刻度上第16刻度線正好與固定刻度尺上標(biāo)記線對(duì)齊，因此最后讀數(shù)為0.66mm 2．某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)量金屬電阻率時(shí)，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下，其中哪些做法是不正確的（ ） A．用螺旋測(cè)微器在金屬線三個(gè)不同部位各測(cè)一次直徑，取其平均值為d B．用米尺量出整個(gè)金屬線的長(zhǎng)度三次取其平均值為I C．選用電流表內(nèi)接線路來(lái)測(cè)電阻，多次測(cè)量取平均值為R D．將測(cè)得的d、l、R代人公式算出電阻率 3．在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操作中正確的是（） A若待測(cè)金屬導(dǎo)線是漆包線，應(yīng)該用火燒去表面的漆皮，輕輕抹去灰塵后再測(cè)金屬絲的直徑，千萬(wàn)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(fù)測(cè)量3次導(dǎo)線的總長(zhǎng)，求出平均值l，然后將導(dǎo)線接入測(cè)量電路中． C．估計(jì)待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值大小，選擇合適的儀器和實(shí)驗(yàn)電路． D．合上電鍵S，不斷增大滑動(dòng)變陽(yáng)器接入電路的有效阻值，記錄幾組對(duì)應(yīng)的電流強(qiáng)度和電壓的數(shù)值，計(jì)算出導(dǎo)線的電阻R。 4．用伏安法測(cè)電阻，應(yīng)當(dāng)用滑動(dòng)變阻器改變通過(guò)待測(cè)電阻的電流強(qiáng)度，以便多測(cè)幾組數(shù)據(jù)．如圖86－1所示，變阻器有a、b兩種接法．關(guān)于這兩種接法，下列說(shuō)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(cè)電阻小時(shí)，用b電路能較大范圍地調(diào)節(jié)Rx中的電流強(qiáng)度 C．若變阻器的全阻值比待測(cè)電阻大時(shí)，用a電路能較大范圍地調(diào)節(jié)Rx中的電流強(qiáng)度． D．若變阻器的全阻值比待測(cè)電阻小得多時(shí)，用a電路能較大范圍地調(diào)節(jié)Rx中的電流強(qiáng)度。 二、解答題 5．在“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定的物理量有哪些？用這些物理量來(lái)最后表示電阻率的表達(dá)式如何？ 6．如把實(shí)驗(yàn)器材中的電壓表?yè)Q成一個(gè)定值電阻，該怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，才能測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻？ 7．如實(shí)驗(yàn)中缺少電流表，換用一個(gè)定值電阻，能否測(cè)定金屬導(dǎo)線的電阻？該怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？ 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(zhǎng)陶瓷管(其長(zhǎng)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(dǎo)電箍MN.現(xiàn)給米尺、電壓表V、電流表A、電源E、滑動(dòng)變阻器R、電鍵S和若干導(dǎo)線，輕設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定膜層厚度d的試驗(yàn)方案。 ⑴實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定的物理量是 。 ⑵在虛線框內(nèi)用符號(hào)畫(huà)出測(cè)量電路圖。 ⑶計(jì)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(xí)］1.A B D 2.B C 3.A C 4.A C D 5.（1）需要測(cè)定的物理量有：電壓（U）、電流（I）、直徑D和長(zhǎng)度L；（2） 6.略 7.略 8(1)LDUI;(2) 略(3)d=LρI/πDU