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第
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实验二:测金属丝的电阻率
实验电路图:电阻的内外接法选取(由于待测电阻较小,一般选外接法)
电阻率的表达式
滑动变阻器可以选择限流法,也可以用分压法
电压表和电流表的选取和读数
螺旋测微器的读数、游标卡尺读数
实物图的连接
根据电压表和电流表读数计算待测电阻,或者根据U-I图像计算斜率求电阻,再计算电阻率或者长度
【典型例题剖析】
考点1:实验原理和仪器选择
★★[例1]在探究决定导体电阻的因素的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:Rx(阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A);
电压表:V(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω);
A2(量程3 A,内阻约0.05 Ω);
电源:E1(电源电压为3 V);
E2(电源电压为12 V);
滑动变阻器:R(最大阻值约20 Ω);
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm.
(2)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选________,电源应选________(均填器材代号),在虚线框中完成电路原理图.
电压表最大量程3V,因此电源得选择3V,电流表得选0.6A
解析 (1)螺旋测微器的读数为:
1.5 mm+27.4×0.01 mm=1.774 mm.
(2)在用伏安法测电阻的实验中,为使测量尽量精确,电流表、电压表指针需达到半偏以上,又因待测金属丝的额定电流为0.5 A,所以电流表选A1,电源选E1即可.电路原理图如图所示.
答案 (1)1.774(1.772~1.776均正确) (2)A1 E1 见解析图
[1-1]★★★在“探究决定导体电阻的因素”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测出金属丝的长度l,金属丝的电阻大约为5 Ω,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.
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0~3 V,内阻10 kΩ
B.电压表0~15 V,内阻50 kΩ
C.电流表0~0.6 A,内阻0.05 Ω
D.电流表0~3 A,内阻0.01 Ω
E.滑动变阻器,0~10 Ω
F.滑动变阻器,0~100 Ω
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)
滑动变阻器F接入电路会造成电流过小
②实验中某同学的实物接线如图所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误.
错误1:________________________________________________________________________
错误2:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)若测得金属丝的直径用d表示,电阻用R表示,则该金属材料的电阻率ρ=__________.
答案 (1)0.680 (2)①A C E ②导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 (3)eq \f(πRd2,4l)
解析 (1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出,半毫米刻度线已经露出来,因此主尺上应读0.5 mm,可动刻度上接近第18个刻度线,可以估读0.180 mm,所以该金属丝直径应为0.5 mm+0.180 mm=0.680 mm.
(2)①由电路图知电源是两节干电池,电动势是3 V,用3 V量程的电压表A;因为电阻丝的电阻大约为 5 Ω,如果把3 V的电动势全加在电阻丝上,电流才是0.6 A,因此用量程是0.6 A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5 Ω,为了减小实验误差,应选10 Ω的滑动变阻器E.
(3)由R=ρeq \f(l,S)可得:ρ=eq \f(πRd2,4l).
考点2:数据处理及误差分析
★★【例2】某同学在一次“探究决定导体电阻的因素”的实验中,用刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为l=0.720 m,用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示),用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 Ω),然后计算出该金属材料的电阻率.在用伏安法测定金属丝的电阻时,
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