1、合格性考试讲义 必修三第十一章 电路及其应用第三节 实验：导体电阻率的测量实验1长度的测量及测量工具的选用一、游标卡尺1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。2精度：对应关系为10分度0.1 mm,20分度0.05 mm,50分度0.02 mm。3 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精度) mm。如图：主尺刻度为23mm，游标卡尺读数为7，最终读数=23+70.1=23.7mm.注意：游标卡尺不需要估读，
2、直接读取刻度线对得最整齐那个可读书即可。二、螺旋测微器1原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。2读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数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：固定刻度读数为6.5mm，可动刻度估读后为22.5，所以最终读数=6.5+22.50
3、.01mm=6.725mm。实验2金属丝电阻率的测量一、实验原理和方法由R得，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率=d2R4l。1把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R=UI)。电路原理如图所示。2用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S。3将测量的数据代入公式求金属丝的电阻率。二、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。三、实验步骤1直径测定用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S。2电路连接按如图
4、所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3长度测量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。4U、I测量把上图中滑动变阻器的滑动片调节到最左端，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。四、数据处理1在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用Rx分别算出各次的数值，再取平均值。(2)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式Rx。五、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
5、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。六、注意事项1本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。2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、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。3测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测
6、量三次，求其平均值。4测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。5闭合开关S之前，一定要将原理图中滑动变阻器的滑片移到最左端(阻值最大处)。6在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。7求Rx的平均值时可用两种方法：第一种是用Rx算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图像(UI图线)来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。【学考演练】1在“测定金属的电阻率”的实
7、验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是()A金属丝直径d的测量B电压U的测量C电流I的测量 D金属丝长度l的测量解析：选A四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方。2在“测定金属丝的电阻率”实验中，以下操作中错误的是()A用米尺测量金属丝的全长三次，算出其平均值B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值D实验中保持金属丝的温度不变解析：选A应测量出金属丝连入电路的有效长度三次，求平均值，而不是全长，故A错误；为了减小实验误差，应用螺旋测微器在金属丝三个不同部
8、位各测量一次直径，算出其平均值，B正确；金属丝电阻很小，与电压表内阻相差很大，使电压表和金属丝并联，电压表的分流作用很小，应采用电流表外接法，故C正确；金属丝的电阻率随温度的改变而改变，为保持电阻率不变，应保持温度不变，故D正确；故选A。3在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是()解析：选：D金属阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确。4在“测定金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是()A用米尺测量金属丝的全长，且测量三
9、次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变解析：选A实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法。故A操作错误。5用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数为_mm。用游标卡尺测量某些工件的外径时，示数如图乙所示，则读数为_mm。解析：题图甲读数为1 mm19.50.01 mm1.195 mm，题图乙读数为11 mm100.0
10、5 mm11.50 mm。答案：(1)1.195(1.1941.196均可)11.506.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为3 ，实验室备有下列实验器材：A电压表V(量程3 V，内阻约为3 k)B电流表A(量程0.6 A，内阻约为1 )C滑动变阻器R(010 ，额定电流0.5 A)D电源E(电动势为3 V，内阻约为0.3 )E开关S，导线若干甲乙丙丁(1)为减小实验误差，应选用图中 (选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图。(2)现用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得其直径示数如丙图，则直径为 mm。图丁为两电表的示数，则该金属丝的电阻率为 m(
11、结果保留三位有效数字)。解析：(1)根据可知，电流表外接，乙图符合题意。(2)螺旋测微器读数由固定刻度和可动刻度两部分组成，d0.5 mm0.0110.8 mm0.608 mm；电压表量程为3 V，分度值为0.1 V，示数为1.20 V，电流表量程为0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.50 A，根据欧姆定律得，R2.4 ；金属丝的电阻率1.16106 m。答案：(1)乙(2)0.6081.161067在“测定金属丝的电阻率”的实验中，(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为_mm。(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为_V，电流表的读数为_A。(3)用米尺测量金属丝的长度L0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为_ m(保留两位有效数字)。解析：(1)螺旋测微器的读数为：d2.5 mm43.50.01 mm2.935 mm。(2)因电压表的每小格读数为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U2.60 V；同理，电流表的每小格读数为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为：I0.52 A。(3)根据R得：代入数据得：4.2105m。答案：(1)2.935(2)2.600.52(3)4.2105第 8 页 共 8 页
