1、第3讲实验：测定金属的电阻率知|识|梳|理微知识 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掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。微知识 实验原理1螺旋测微器(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度。甲 乙(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。(3)读数测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01 (mm)如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，可动刻度上的读数为15.
2、0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。2游标卡尺(1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0
3、.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm。3伏安法测电阻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UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx，测量值大于真实值R测Rx，测量值小于真实值4.电阻率的测定原理：把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据Rx计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积
4、S；根据电阻定律Rx，得出计算金属丝电阻率的公式。微知识 实验步骤1用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值。2按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。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，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值。5整理仪器。微知识 数据处理1在求Rx的平均值时可用两种方法(1)第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值。(
5、2)第二种是用UI图线的斜率求出。2计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式Rx。微知识 误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差。2测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测R真，由R，知测 30 ，因此采用电流表内接，可以减小电阻测量的误差；另外也可以采用多次测量求平均值的方法减小实验误差。答案(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)3有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60 cm，电阻大约为6 ，横截面如图甲所示。 甲 乙(1)用螺旋测微器测
6、量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为_ mm；(2)现有如下器材：A电流表(量程0.6 A，内阻约为0.1 )B电流表(量程3 A，内阻约为0.03 )C电压表(量程3 V，内阻约为3 k)D滑动变阻器(1 750 ，0.3 A)E滑动变阻器(15 ，3 A)F蓄电池(6 V，内阻很小)G开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_。(填选项字母) (3)请将如图所示的实际测量电路补充完整。(4)已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S
7、，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分横截面积的表达式为S_。解析(1)螺旋测微器的读数为：1 mm0.0112.5 mm1.125 mm。(2)因样品阻值约为6 ，电压表的量程为3 V，故电流最大约为0.5 A，电流表应选A。为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的E。(3)因Rx6 ， ，故测量电路应为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值，且实验中不需从零调节，故控制电路为限流接法，如图所示。(4)设金属管线长度为L，由导体电阻公式得R。可得S，所以需要测量金属管线的长度L。答案(1)1.1250.001(2)AE(
8、3)见解析图(4)管线的长度L4(2016全国卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统。电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_ ；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直到_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。答案(1)连线如图所示(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警