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- 2021-05-24 发布
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实验六 决定导线电阻的因素
1.(2017苏州调研)(1)如图所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左至右分别为10等分、20等分、50等分,它们的读数依次为 mm, mm, mm。
(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图所示,则图(a)、(b)金属丝的直径分别为 mm, mm。
(3)①图甲用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表 A,表针的示数是 A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表 A,图中表针示数为 A。
②图乙使用较小量程时,每小格表示 V,图中指针的示数为 V,若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示 V,图中表针指示的是 V。
答案 (1)17.6 23.85 3.20
(2)2.150 0.048
(3)①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5
2.(2019扬州中学月考)为测量一根金属丝(电阻约5 Ω)的电阻率ρ,选用的电学器材:电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),电流表(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω),滑动变阻器(0~15 Ω),学生电源(稳定输出3 V),开关,导线若干。
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量金属丝的直径时,为了防止金属丝发生明显形变,同时防止损坏螺旋测微器,转动旋钮C至测砧、测微螺杆与金属丝将要接触时,应调节旋钮 (选填“A”“B”或“D”)发出“喀喀”声时停止;某次的测量结果如图乙所示,其读数为 mm。
(2)请用笔画线代替导线将电路图补充完整。
(3)如图所示,实验数据已描在坐标纸上,作出U-I图线并求出该金属丝的电阻值为 Ω(结果保留两位有效数字)。
(4)有人认为用图像法求金属丝的电阻是为了减小系统误差,他的观点是否正确?请说明理由。 。
答案 (1)D 0.540(0.539或0.541也对)
(2)如图所示
(3)如图所示 4.5(4.3~4.8均可)
(4)不正确,多次测量取平均值只能减小偶然误差,不能减小系统误差
3.(2018南京调研)图1是用来测量某电阻丝材料的电阻率的电路图。实验中把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上,移动滑片改变接触点P的位置,可改变接入电路中电阻丝的长度。实验可供选择的器材还有:
器材编号
器材名称
规格与参数
A
电池E
电动势3.0 V,内阻未知
B
电流表A1
量程0~100 mA,内阻约为5 Ω
C
电流表A2
量程0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω
D
电阻箱R
0~999.9 Ω
E
开关、导线
若干
实验操作如下:
a.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d;
b.将选用的实验器材,按照图1连接实验电路;
c.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大;
d.接触点P在电阻丝上某位置时,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关。记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度l;
e.改变接触点P的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏;重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度l;
f.断开开关,整理好器材,进行实验数据分析。
(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图2所示,d= mm;
(2)实验中电流表应选择 (选填供选器材前的编号);
(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度l的数据,绘出了如图3所示的R-l关系图线,图线在R轴的截距为R0,在l轴的截距为l0,那么电阻丝的电阻率表达式ρ= (用R0、l0、d表示);
(4)本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果 (选填“有”或“无)影响,这是因为 。
答案 (1)0.730(0.728~0.732) (2)B
(3)πR0d24l0 (4)无 根据闭合电路欧姆定律解得R=EIg-4ρπd2l-(r+RA)(其中RA为电流表内阻,即电流表内阻可视为电源内阻),可见电流表内阻对图像的斜率没有影响,即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响
解析 (1)由螺旋测微器的读数方法可知d=0.5 mm+23.0×0.01 mm=0.730 mm。
(2)本题要测量电阻丝材料的电阻率,电路中的电流不宜过大,否则温度升高可能带来误差,故电流表选B。
(3)由闭合电路欧姆定律可知,E=IgR+ρ·4lπd2+RA+r,整理得R=EIg-4ρπd2l-(r+RA),即R-l关系图线的斜率k=R0l0=4ρπd2,所以ρ=πR0d24l0。
4.(2018清江中学月考)如图甲为一段粗细均匀的新型导电材料棒,现测量该材料的电阻率。
(1)首先用多用电表的欧姆挡(倍率为“×100”)粗测其电阻,指针位置如图乙所示,其读数R= Ω。
(2)用螺旋测微器测量此新型导电材料的直径d,测量结果如图丙所示,则d= mm;用游标卡尺测量此新型导电材料的长度L,测量结果如图丁所示,则L= mm。
(3)采用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻:
A.电流表:量程为0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω
B.电压表:量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ
C.滑动变阻器:最大值为20 Ω,额定电流为1 A
D.电源电动势6 V
E.开关S,导线若干
在虚线框中画出实验电路图。
(4)某同学设计了如下的实验电路,但是在实验过程中却发现新型导电材料棒电阻率的测量值明显偏小,经检查发现实物图中有一根导线连接错误,该导线是: (用导线的序号表示)。
(5)如果(3)问实验电路中电流表示数为I,电压表示数为U,并测出该棒的长度为L、直径为d,则该材料的电阻率ρ= (用I、U、L、d表示)。
答案 (1)2 000 (2)3.203 50.15 (3)见解析图 (4)⑤ (5)Uπd24LI
解析 (1)多用电表的读数:R=20×100 Ω=2 000 Ω。
(2)d=3 mm+0.01 mm×20.3=3.203 mm;
L=5 cm+0.05 mm×3=50.15 mm。
(3)如图所示
(4)因待测电阻的阻值较大,则采用电流表内接法,故导线⑤接错位置。
(5)根据欧姆定律及电阻定律:R=UI=ρLS=ρL14πd2,解得ρ=Uπd24LI。
5.(2017扬州中学模拟)某同学为测定金属丝的电阻率ρ,设计了如图甲所示电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,保护电阻R0=4.0 Ω,电源的电动势E=3.0 V,电流表内阻忽略不计,滑片P与电阻丝始终接触良好。
(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d= mm。
(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I,实验数据如表所示:
x(m)
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
I(A)
0.49
0.43
0.38
0.33
0.31
0.28
1I(A-1)
2.04
2.33
2.63
3.03
3.23
3.57
①将表中数据描在1I-x坐标纸中,如图丙所示。请作出其关系图线,图线斜率的表达式k= (用题中字母表示),由图线求得电阻丝的电阻率ρ= Ω·m(保留两位有效数字)。
②根据图中1I-x关系图线纵轴截距的物理意义,可求得电源的内阻为r= Ω(保留两位有效数字)。
答案 (1)0.400
(2)①见解析图 4ρπEd2 1.1×10-6 ②1.3
解析 (1)由题图所示螺旋测微器可知,其示数为0 mm+40.0×0.01 mm=0.400 mm。
(2)①1I-x图线如图所示,由闭合电路欧姆定律有,I=ER0+R+r,那么1I=r+R0E+RE,由电阻定律可知R=ρxS=ρxπd22=ρ4xπd2,则1I=r+R0E+4ρπd2Ex,则1I-x图像的斜率k=4ρπd2E,由图示图像可知k=Δ1IΔx=3,电阻率ρ=kEπd24,代入数据得ρ=1.1×10-6 Ω·m。
②由1I-x关系图线知纵轴截距为1.76 A-1,则r+R0E=1.76 A-1,解得:r=1.3 Ω。
6.(2017南京、盐城二模)有一只量程为3 V的电压表,内阻约为5~8 kΩ,某同学要精确地测量该电压表的内阻,设计的测量电路如图甲所示,其中R2为最大电阻9 999 Ω的电阻箱,R1为滑动变阻器,电源电动势为4.5 V,内阻很小。实验步骤如下:
①按电路图连接电路;
②闭合S2;
③将滑动变阻器滑片调至最左端;
④闭合S1;
⑤调节滑动变阻器,使电压表满偏;
⑥再打开S2,调节电阻箱,调至电压表半偏,记下电阻箱的读数,并认为此时电阻箱的电阻为该电压表的内阻。
(1)图乙中电阻箱的读数为 kΩ。
(2)实验室中有两个滑动变阻器:
a.最大阻值为20 Ω,额定电流为1 A;
b.最大阻值为10 kΩ,额定电流为20 mA。
为了能精确测量电压表内阻,实验中应选择 滑动变阻器(填变阻器前的字母代号)。
(3)实验中S2从闭合到打开(打开S2之前,电阻箱置于9 999 Ω),打开后A、B两点的电压UAB 3 V(选填“>”“<”或“=”)。
(4)实验中由于电路设计所存在的实验误差(系统误差),导致测量值 真实值(选填“>”“<”或“=”)。
答案 (1)7.5 (2)a (3)> (4)>
解析 (4)电阻箱的接入使电压表与电阻箱的分压大于原来电压表的分压,则电阻箱的分压大于电压表的分压,其阻值要大于电压表的内阻。