2017-2018学年高中物理选修3-1（人教版 课件+练习）:第二章6第二课时实验:伏安法测电阻和金属电阻率 （2份打包）

第二章　恒定电流 6 导体的电阻 第二课时　实验：伏安法测电阻和金属电阻率 【实验目的】 1．学会用伏安法测量电阻的阻值． 2．测定金属的电阻率． 【实验原理】 用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律，金属的电阻率ρ＝eq \f(RS,L)＝eq \f(πd2R,4L). 【实验器材】 金属丝、千分尺、安培表、伏特表、电源(3 V)、滑动变阻器(20 Ω)、电键一个、导线几根． 【实验步骤】 1．用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D求出其横截面积S＝eq \f(πD2,4). 2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L，测三次，求出平均值L. 3．根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大． 4．检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计表格把多次测量的D、L、U、I记录下来． 5．拆除实验电路，整理好实验器材． 【数据处理】 1．计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果． 2．图象法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率来求出电阻值R. 【误差分析】 1．采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大． 2．仪表量程太大且读数不准． 3．计算未遵从有效数字运算法则． 【注意事项】 1．测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字． 2．金属导线的电阻和电流表的内阻相差不是很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化． 类型一　仪器的选择 【典例1】　欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材： A．电池组(3 V，内阻约为1 Ω) B．电流表(0～3 A，内阻约为0.012 5 Ω) C．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω) D．电压表(0～3 V，内阻约为3 kΩ) E．电压表(0～15 V，内阻约为15 kΩ) F．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A) H．开关、导线 (1)上述器材中，电流表应选用的是________；电压表应选用的是________(填写器材的字母代号)． (2)实验电路应采用电流表________接法(填“内”或“外”)． 解析：伏安法测电阻丝电阻，需要：电池组(3 V，内阻1 Ω)；电路最大电流约为：I＝eq \f(U,R)＝eq \f(3,5) A＝0.6 A，电流表应选C；电源电动势为3 V，因此电压表选D. (2)因待测电阻阻值约为5 Ω，电流表内阻约为0.125 A，电压表内阻约为3 kΩ，待测电阻相对于电压表内阻来说很小，故为小电阻，应选用电流表外接法． 答案：(1)C　D　(2)外 类型二　误差分析 【典例2】　在测定一根粗细均匀合金丝Rx的电阻率的实验中，待测合金丝Rx的电阻约为6 Ω.提供的仪器有： A．电压表V(内阻约为10 kΩ，量程为3 V) B．电流表A1(内阻约为3 Ω，量程为0.6 A) C．电流表A2(内阻约为0.1 Ω，量程为3 A) D．滑动变阻器R(阻值为0～5 Ω，额定电流为2 A) E．电源E(电动势为5 V，内电阻为1 Ω) F．一个开关、若干导线 (1)要求较准确地测出其阻值，电流表应选________．(填序号) (2)某同学根据以上仪器，按图连接实验线路，在实验中发现电流表示数变化范围较窄，现请你用笔在图中画一条线对电路进行修改，使电流表示数变化范围变宽． (3)考虑到电路中所用电表不是理想电表，其测量结果比真实值偏________(填“大”或“小”)． 解析：(1)由Im＝eq \f(Um,Rx)＝0.5 A，则电流表选A1，则选B. (2)使电流表示数变化范围变宽可采用分压式，如下图． (3)外接法电阻测量值偏小． 答案：(1)B　(2)见解析　(3)小 类型三 数据处理 【典例3】　实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度． 可供使用的器材有： 电流表：量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω； 电压表：量程0～3 V，内阻约9 kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω； 定值电阻：R0＝3 Ω； 电源：电动势6