2016届高考物理一轮复习第8章第3课实验：测定金属的电阻率练习解决方案.doc

第二单元　实验与探究 第3课　实验：测定金属的电阻率 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．掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法． 3．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 由R＝ρlS得ρ＝RSl，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ. 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ρ＝RSl求金属丝的电阻率． 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、螺旋测微器、游标卡尺的使用 1．螺旋测微器的构造原理及读数． (1)螺旋测微器的构造． 如图所示是常用的螺旋测微器．它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上． (2)螺旋测微器的原理． 测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P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． (3)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) 如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm. 2．游标卡尺(如图所示)． (1)构造：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 (分度) 刻度总长度 每小格与 1 mm的差值 精确度 (可准确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 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(x＋K×精确度) mm. 五、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 电阻测量值 R测＝U测I测＝ Rx＋RA＞Rx 测量值大于真实值 R测＝U测I测＝ RxRVRx＋RV＜Rx 测量值小于真实值 适用条件 RA?Rx RV?Rx 适用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻 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)临界值计算法． Rx＜RVRA时，用电流表外接法； Rx＞RVRA时，用电流表内接法． (3)实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法． 六、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＝πd24. 2．电路连接． 按如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．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. 4．U、I测量． 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． 七、数据处理 1．在求Rx的平均值时可用两种方法． (1)用Rx＝UI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ρ＝RxSl＝πd2U4lI. 八、注意事项 1．本实