内容正文:
实验十二 测量金属的电阻率
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1.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。
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3.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。
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(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。
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2.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(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
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(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,一定要使滑动变阻器的滑片处在接入电路的电阻值最大的位置。
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(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0~0.6 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。
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3.误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,直径的测量是产生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)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。
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命题点一 教材原型实验
角度1 实验原理与操作
典例1 在测金属丝的电阻率的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(a),
其示数为________mm。
[解析] (1)金属丝的直径为0.01 mm×36.0=0.360 mm。
0.360
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(2)实验电路如图(b),请用笔画线代替导线,完成图(c)的实物连线。
[答案] 图见解析
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[解析] (2)实物连线如图:
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(4)若稳压电源输出电压为U,金属丝的横截面积为S,则该金属丝的电阻率ρ=________(用k、U、S表示)。
kUS
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角度2 数据处理与分析
典例2 一探究小组要测量2B铅笔芯的电阻率,所用的实验器材有:电源E(9 V),铅笔芯(最大阻值约6 Ω),滑动变阻器(最大阻值20 Ω),电流表A(最大量程为0.3 A,内阻约为0.5 Ω),电压表V(最大量程为3 V,内阻约为1 000 Ω),开关S。
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(1)将虚线框内测量铅笔芯电阻的实验电