![2021届高三物理二轮复习实验部分测量导体电阻率实验专题(含解析)01](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/15307684/0-1706627394668/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2021届高三物理二轮复习实验部分测量导体电阻率实验专题(含解析)02](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/15307684/0-1706627394723/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2021届高三物理二轮复习实验部分测量导体电阻率实验专题(含解析)03](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/15307684/0-1706627394732/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2021届高三物理二轮复习实验部分测量导体电阻率实验专题(含解析)
展开在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝直径约为1mm,接入电路部分的长度约为50 cm。
(1)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图(1)中的________图(选填“甲”或“乙”)。
(2)如图(2)是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成下图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。
(3)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图(3)所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U−I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=________Ω(保留两位有效数字)。
(4)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为____________(填选项前的符号)。
A.1×10−2Ω·m B.1×10−3Ω·m
C.1×10−6Ω·m D.1×10−8Ω·m
(5)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是________(有多个正确选项)。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U−I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
如图甲为某同学设计的一个检测河水电阻率的实验装置.他用一根均匀的长玻璃管装满待测的河水,两端装上橡胶塞和铂电极,两电极相距L=0.314 m.安装前他用如图乙所示的游标卡尺(图为卡尺的背面)测量玻璃管的内径,测量结果如图丙所示.他还选用了以下仪器:
量程15 V,内阻约300 kΩ的电压表;量程300 μA,内阻约50 Ω的电流表;
最大阻值1 kΩ的滑动变阻器; 电动势E=12 V,内阻r=6 Ω的电池组
开关一只,导线若干.
通过连接好的电路,把测得的9组I、U值在图丁坐标系中描出9个点.
请根据以上材料完成以下问题:
(1)测量玻璃管的内径时,应将图乙所示游标卡尺中的A、B、C三部分中的________与玻璃管内壁接触.(填代号)
(2)玻璃管的内径d=________ mm.
(3)请把U−I图像补充完整,并求出水柱的电阻值为_______Ω;则水的电阻率ρ=________.(结果均保留两位有效数字)
(4)图戊中的实物仪器有一部分已连线,用笔画线代替导线将其它连线补充完整.
“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,提供的实验器材有:
A.小灯泡(额定电压为3.8V,额定电流约为0.3A)
B.电流表A(0~0.6A,内阻约为0.5Ω)
C.电压表V(0~6V,内阻约为5kΩ)
D.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,0.2A)
F.电源(6V,内阻不计)
G.开关及导线若干
(1)实验中滑动变阻器选________(选填“R1”或“R2”)。
(2)该同学设计了实验测量电路,通过改变滑动变阻器滑片的位置,使电流表的读数从零开始变化,记录多组电压表的读数U和电流表的读数I。
该同学根据实验数据作出了如图的U−I图象,根据图象可知小灯泡的电阻随着电流的增大而________(选填“增大”“减小”或“不变”),灯丝的电阻率________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
2010年暑假期间,某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告,设计了一个测量电阻率(被测电阻丝的阻值约为25Ω)的实验方案,可提供的器材有:
A.电流表G,内阻Rg=120Ω,满偏电流Ig=3mA B.电流表A,内阻约为0.2Ω,量程为0~0.1A
C.螺旋测微器 D.电阻箱R0(0~9999Ω,0.5A)
E.滑动变阻器R(5Ω,1A) F.干电池组(3V,0.05Ω)
G.一个开关和导线若干
他进行了以下操作:
(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,其示数部分如图所示,则该次测量测得直径d=__________mm;
(2)把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用,最大测量电压为3V,则电阻箱的阻值应调为R0=__________Ω
(3)请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路,根据提供的器材和实验需要,请将图中电路图补画完整__________;
(4)实验数据的测量与电阻率的计算:如果电阻丝的长度用L表示,电路闭合后,调节滑动变阻器的滑片到合适位置,电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2,请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式ρ=____________________.
某同学在“描绘一小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,所用器材如下:
A.小灯泡⊗(标有“3 V 0.6 W”)
B.电流表(量程为0~0.3 A,内阻约为1 Ω)
C.灵敏电流表(量程为0~1.0 mA,内阻为100 Ω)
D.电阻箱(阻值范围0~9999.9 Ω)
E.电源E(4.5 V,内阻不计)
F.滑动变阻器R0(阻值范围0~5.0 Ω)
G.开关一个,导线若干
(1)先将灵敏电流表改装为量程为3 V的电压表,需将电阻箱与灵敏电流表_________(选填“串联”或“并联”)并调至电阻为__________Ω。
(2)请在图甲中补全电路图。
(3)小灯泡伏安特性曲线如图乙所示,可知小灯泡实际功率越大,电阻率_________(选填“越大”或“越小”)。
某科学小组做新型材料的课题研究,要测量新材料的电阻率。取一均匀新材料制成的圆柱体进行测量,实验步骤如下:
(1)用刻度尺测出圆柱体的长度为L。
(2)用螺旋测微器测量其直径如图甲所示,由图可知其直径D=________mm;
(3)用多用电表粗测金属棒的阻值:当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用______挡(填“×1Ω”或“×100Ω”),换挡并进行一系列正确操作后,指针静止时图乙所示,则金属棒的阻值约为______
(4)用伏安法可以更加精确地测量该圆柱体的电阻,若在测量待测圆柱体电阻时,电压表和电流表示数分别用U和I表示,则该圆柱体材料的电阻率ρ=________(用题中所给字母L、D、U、I表示)。
用电流表和电压表测定某圆柱体的电阻率,实验室提供了以下实验器材:
(1)
A. 一节干电池及电池夹
B. 直流电流表(量程0.6A内阻0.100Ω、3A内阻0.025Ω)
C. 直流电压表(量程3V内阻5kΩ、15V内阻25kΩ)
D. 待测圆柱体
E. 电阻箱(阻值范围0∼9999Ω,最大允许电流为1A)
F.多用电表
G.游标卡尺
H.螺旋测微器
I.导线若干根
(2)
①粗测圆柱体的电阻,选择多用电表“×1”倍率的电阻挡,调零后将表笔分别与待测圆柱体两端相连,示数如图(a)所示,结果为_______Ω。
②用最小分度为毫米的刻度尺测量圆柱体的长度L,示数如图(b)所示,结果为L=_______cm。
③用螺旋测微器测量圆柱体的直径D,如图(c)所示,D=_______mm。
④将电流表和电压表接在图(d)的电路中A、B、C、D等接线柱上,请完成实验电路。
⑤闭合开关S前,应将电阻箱的电阻R调到_________(填“最大”或“最小”)。
⑥改变电阻箱的电阻值,测得多组电流和电压值,做完实验后断开电键开关,拆除线路。若电流表和电压表的示数分别为I、U,则圆柱体的电阻率为____________(用题中的物理量符号表示)。
温度有时能明显地影响导体的导电性能。
(1)在实际应用中,常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画出导体的伏安特性曲线。如图甲所示为某导体的伏安特性曲线
①由图甲可知,随着电压升高,该导体的电阻逐渐______(选填“变大”或“变小”);
②若将该导体与电动势E=3V,内阻r=1Ω的电源、阻值R=9Ω的定值电阻连接成图乙所示电路,电路闭合后导体的实际功率为______;
(2)如图丙所示为一个简单恒温箱的温控装置的原理电路图,电磁铁与热敏电阻R、滑动变阻器R′串联接在电源E两端。当通过电磁铁的电流大于或等于15mA时,吸引衔铁,使触点断开,加热器停止工作。已知电磁铁的电阻R0=20Ω,热敏电阻在不同温度下的阻值如表所示
①现有下列实验器材可供选择:电源E1(电动势为3V,内阻1Ω)、电源E2(电动势6V,内阻2Ω)、滑动变阻器R1(0~500Ω)、滑动变阻器R2(0~2000Ω),为使该装置实现对30~80℃之间任意温度的控制且便于调节,电源E应选用______(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R′应选用______(选填“R1”或“R2”);
②如果要使恒温箱内的温度保持在50℃,滑动变阻器连入电路的阻值为多少?
某同学要测定某金属丝的电阻率。
(1)先用多用电表粗测其电阻,选择开关打到“×1”挡,指针偏转如图甲所示,则所测阻值为______Ω。
(2)为了精确地测定该金属丝的电阻,实验室提供了以下器材:
A.电压表0~3V~15V,内阻约为10kΩ,50kΩ
B.电流表0~0.6A~3A,内阻约为0.5Ω,0.1Ω
C.滑动变阻器0~5Ω
D.滑动变阻器0~50Ω
E.两节干电池
F.开关及导线若干
本实验要借助图象法测定金属丝的电阻,电压表的量程应该选______V,电流表的量程应该选______A;滑动变阻器应该选______(填序号).请在如图乙所示的实线框内画出实验电路图。
(3)调节滑动变阻器,测量多组电压、电流的值,作出U−I图象,由图象求得金属丝的电阻R,若测得金属丝的长为L,金属丝的直径d,则金属丝的电阻率ρ=______(用字母表示)。
导电玻璃是制造LCD的主要材料之一.为测量导电玻璃的电阻率,某小组同学选取长度L=25.00 cm、直径d=0.900 mm的圆柱体导电玻璃进行实验,用欧姆表粗测其电阻Rx,电阻约12.0 Ω. (1)为精确测量Rx的阻值,该小组设计了如图所示的实验电路.可供使用的主要器材如下:
电源E(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω);
定值电阻R0(阻值为20 Ω);
电压表V1(量程0∼3 V,内阻约3 kΩ);
电压表V2(量程0∼15 V,内阻约15 kΩ);
电流表A1(量程0∼200 mA,内阻约1.5 Ω);
电流表A2(量程0∼3 A,内阻约0.5 Ω);
滑动变阻器R1(阻值范围0∼1 kΩ);
滑动变阻器R2(阻值范围0∼20 Ω).
①图中电压表应选用__;电流表应选用___;滑动变阻器应选用___.(填器材代号)
②该小组进行了如下操作:
A.将滑动变阻器的滑片移到最右端,将S1拨到位置1,闭合S2,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表的示数分别为0.185 A和2.59 V;
B.将滑动变阻器的滑片移到最右端,将S1拨到位置2,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表的示数分别为0.125 A和2.65 V;
C.将滑动变阻器的滑片移到最右端,断开S1、S2.可求得Rx=____Ω.
(2)由以上实验可求得该导电玻璃的电阻率ρ=____Ω·m.
用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的.某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图1虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围.为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值,测量电路如图1所示,图中的电压表内阻很大.RL的测量结果如表所示.
回答下列问题:
(1)根据图1所示的电路,在图2所示的实物图上连线.
(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作RL−t关系图线.
(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图所示.电流表的读数为______,电压表的读数为______,此时等效电阻RL的阻值为_____,热敏电阻所处环境的温度约为______。
答案和解析
1.【答案】(1)甲;(2); (3);4.5(4.3~4.7均可);
(4)C; (5)CD。
【解析】
【分析】
本题考查测定金属的电阻率实验中,电流表的内外接法、滑动变阻器的限流式还是分压式接法;还考查了据电路图连接实物、据U−I图求电阻、电阻定律的运用、误差等相关知识,可谓考点众多。关键是深刻理解实验原理,明确电流表、滑动变阻器的接法要求、图像的斜率的含义,明确什么是系统误差和偶然误差等知识方法。
【解答】
(1)用伏安法测金属丝的电阻Rx时,由记录数据根据欧姆定律,可知金属丝的电阻Rx约5Ω.则有RxRA=50,RVRx=600,比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小;又由(图3)知是用伏安特性曲线来测量电阻的,就要求电压电流从接近0开始调节,所以应该采用分压接法甲;
(2)电路图如图(a): ;
(3)描绘出的U−I图线如图(b),由图线得到金属丝的阻值Rx为图像的斜率。故Rx= Ω =4.5Ω;
(4)根据电阻定律R=ρlS有:
ρ=RSl,带入数据金属丝电阻率约为1×10−6Ω·m ,故C正确;
(5)螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于偶然误差;由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差,答案为CD。
故答案为:(1)甲;(2); (3);4.5(4.3~4.7均可); (4)C; (5)CD。
2.【答案】(1)A;(2)5.50;(3)1.0×105 ;7.6 Ω·m;(4)
【解析】
【分析】
(1)应用游标尺中的内测脚A测量玻璃管的内径。
(2)游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数,游尺为20分度,精度值为0.05mm;
(3)在坐标图中画出U−I图线,由U−I图象可求出水柱电阻R,再根据电阻定律求解ρ。
(4)关于伏安法测量电阻的实验,要注意当待测电阻阻值远小于电压表内阻是电流表应用外接法,当待测电阻与电压表内阻接近时,电流表应用内接法,本题显然水柱的电阻很大所以应用内接法;当滑动变阻器的全电阻较小时应用分压式接法,由于水柱的电阻很大即变阻器的电阻远小于待测电阻,所以变阻器应用分压式接法。
对实验问题,关键是明确实验原理,然后根据相应规律求解即可。
【解答】
(1)测量玻璃管内径时,应将游标卡尺中的A部分与玻璃管的内径接触.
(2)游标卡尺的读数为d=5 mm+120×10 mm=5.50 mm.
(3) U−I图象如图所示,
图象的斜率表示水柱的电阻,即R=ΔUΔI=12−0120×10−6 Ω=1.0×105 Ω,又因为R=ρLS,S=πd24,联立解得ρ=Rπd24L,则ρ=1×105×3.14×(5.5×10-3)24×0.314 Ω·m≈7.6 Ω·m.
(4)根据U−I图象可知电流从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法,由U−I图象可算出水柱的电阻远大于电流表内阻,所以电流表采用内接法,实物连线图如图所示.
3.【答案】(1)R1;
(2)增大;增大
【解析】
【分析】
(1)当要求电流从零调节时滑动变阻器应用分压式,此时应选阻值小的变阻器;
(2)根据U−I图象,结合R=UI可知,随着电流的增大,小灯泡的电阻增大;灯丝的电阻率随温度的升高而增大。。
本实验应熟记测定小灯泡伏安特性曲线实验电流表用外接法,变阻器用分压式接法。
【解答】
(1)因描绘小灯泡伏安特性曲线的实验要求电流从零开始调节,故变阻器应用分压式,应选阻值小的变阻器误差小,故应选R1;
(2)该同学根据实验数据作出了如图乙的U−I图象,根据R=UI,由图象可知,随着电流的增大,小灯泡的电阻增大;灯丝的电阻率随温度的升高而增大。
故答案为:(1)R1;(2)增大;增大。
4.【答案】(1)0.265;(2)880;(3);
(4)πd2I1(Rg+R0)4L(I2−I1)
【解析】
【分析】
(1)螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读;
(2)电流表改装为电压表,串联电阻起分压作用,根据欧姆定律求出电阻箱的电阻大小;
(3)为得到较大的电压调节范围,滑动变阻器用分压式接法;由于待测电阻的电阻值较小,根据“小外偏小”的规律,用电流表外接法;
(4)根据欧姆定律计算出电阻,再根据电阻定律计算电阻率。
本题考查测量金属导体的电阻率实验;解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法,以及知道电流表内外接的区别,滑动变阻器分压和限流接法的区别。
【解答】
(1)螺旋测微器的读数等于0+0.01×26.5mm=0.265mm.
(2)根据欧姆定律得,R0=UIg−Rg=30.003−120=880Ω.
(3)为得到较大的电压调节范围,滑动变阻器用分压式接法;由于待测电阻的电阻值较小,电流表采用外接法.
如图所示.
(4)通过待测电阻的电流为:I=I2−I1
待测电阻两端的电压为:U=I1(Rg+R0)
根据欧姆定律有:R=UI
根据电阻定律,有:R=ρLs
解得:ρ=sULI=πd2I1(Rg+R0)4L(I2−I1).
故答案为:(1)0.265~0.268
(2)880
(3)如图所示
(4)πd2I1(Rg+R0)4L(I2−I1)
5.【答案】(1)串联;2900;(2);(3)越大
【解析】
【分析】
该题主要考查描绘一小灯泡的伏安特性曲线实验相关知识。熟知实验原理、操作方法和步骤、注意事项是解决本题的关键。
(1)电流表改装成电压表需串联电阻分压,由此分析;
(2)根据实验原理、操作方法、注意事项分析实验电路图;
(3)根据伏安特性曲线和电阻定律分析电阻率大小变化情况。
【解答】
(1)电流表改装成电压表串联电阻分压,串联电阻越大,量程越大.改装后的量程为U=Ig(Rg+R),即:3V=1.0×10−3×(100+R),计算得出:R=2900Ω;
(2)电流计与电阻箱串联后接在小灯泡两端,描绘灯泡的伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器采用分压式接法;由于灯泡电阻为:R灯=U灯2P灯=15Ω,电流表改装成的电压表内阻远大于灯泡内阻,电流表应采用外接法,电路图如图所示:
;
(3)由小灯泡伏安特性曲线可知,灯泡的实际功率越大,灯泡的电阻也越大,根据R=ρLS,则ρ=RSL,在灯泡电阻的横截面积和长度一定情况下,电阻越大,说明电阻率就越大。
故答案为:(1)串联;2900;(2);(3)越大
6.【答案】(2)3.203;(3)×1Ω; 6Ω;(4)πUD24IL。
【解析】
【分析】
(2)螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数,根据图示螺旋测微器可以读出其示数。
(3)用欧姆表测电阻要选择合适的挡位,使指针指在中央刻度线附近,欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数。
(4)根据欧姆定律与电阻定律求出电阻率的表达式。
本题考查了螺旋测微器读数、欧姆表使用及实验数据处理;要掌握常用器材的使用及读数方法,应用欧姆定律与电阻定律可以求出金属棒的电阻率。
【解答】
(2)由图示螺旋测微器可知,直径:D=3mm+20.3×0.01mm=3.203mm。
(3)当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大,说明所选挡位太大,为准确测量电阻阻值,应该换用×1Ω档;由图乙所示可知,金属棒的阻值约为6×1=6Ω。
(4)由欧姆定律可知,电阻阻值:R=UI,由电阻定律可知:R=ρLS=ρLπ(D2)2,电阻率:ρ=πUD24IL。
故答案为:(2)3.203;(3)×1Ω; 6Ω;(4)πUD24IL。
7.【答案】①3∼3.5 ②1.10 ③3.752∼3.754 ④ ⑤最大或9999Ω ⑥πUD24IL
【解析】
【分析】
多用电表根据电阻值等于倍率乘上示数即可;刻度尺的读数需要估读到最小刻度下一位.螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读;由图示电表确定电表量程与分度值,读出电表示数,由欧姆定律求出电阻阻值;最后由电阻定律求出金属导线的电阻率;
测量电阻最基本的原理是伏安法,对电表读数时,要先确定电表量程与分度值,然后再读数,读数时实验要与电表刻度线垂直。
【解答】
①粗测圆柱体的电阻,选择多用电表“×1”倍率的电阻挡,结果为3∼3.5Ω;
②圆柱体的长度L=2.10cm−1.00cm=1.10cm;
③螺旋测微器的固定刻度读数为3.5mm,可动刻度读数为0.01×25.2=0.252mm,所以最终读数为3.752mm(3.752∼3.754 )。
④电流表串联在电路中,接在AB端;电压表并联在圆柱体两端,接在CD端,如图:
。
⑤由于采用限流接法,故闭合开关前,应将电阻箱阻值调到最大或9999Ω;
⑥电阻定律可知:R=ρLS,S=π(d2)2;得:ρ=πUD24IL
故答案为:①3∼3.5 ②1.10 ③3.752∼3.754 ④ ⑤最大或9999Ω ⑥πUD24IL
8.【答案】变大 0.2W E2 R1
【解析】解:(1)①I−U图象的斜率表示电阻的倒数,由图甲可知,随着电压升高,该导体的电阻逐渐变大;
②若将该导体与电动势E=3V,内阻r=1Ω的电源、阻值R=9Ω的定值电阻连接成图乙所示电路,可以将R看成内电阻,则等效电源为E=3V,内电阻r′=10Ω,根据闭合电路欧姆定律可得:E=U+Ir′
解得:U=E−Ir′,如图所示:
此时导体两端电压U=1.0V,电流I=0.1A,
电路闭合后导体的实际功率为P=UI=0.2W;
(2)①要想控制30℃时的情况,此时热敏电阻的阻值约为208Ω,需要的最小电动势E=0.015×(208+20)V=3.42V;
由于还要考虑滑动变阻器的阻值,因此3V的电源电动势太小,应选择6V的电源E2;
滑动变阻器采用限流接法,继电器的电流为15mA时,总电阻R总=EI=615×10−3Ω=400Ω;
由表中数据可知,当温度为80℃时,滑动变阻器阻值应为R′=400Ω−49Ω−20Ω−2Ω=329Ω,为了操作方便,因此滑动变阻器应采用R1;
②由题知,50°C时热敏电阻的阻值R=108Ω,
根据闭合电路欧姆定律I=ER0+R+R′+r;
解得滑动变阻器连入电路的阻值为R′=270Ω。
故答案为:(1)①变大;②0.2W;(2)①E2;R1;②滑动变阻器连入电路的阻值为270Ω。
(1)①I−U图象的斜率表示电阻的倒数,由此分析;
②根据闭合电路欧姆定律结合图象得到电路闭合后导体的实际功率;
(2)①求出需要的最小电动势选取电源;求出滑动变阻器接入电路的阻值进行选取;
②由题知,50°C时热敏电阻的阻值R=108Ω,根据闭合电路欧姆定律求解滑动变阻器连入电路的阻值。
对于实验题,要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题,一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展,延伸,所以一定要熟练掌握教材中的重要实验。
9.【答案】(1)6;
(2)3;0.6;C;
;
(3)πRd24L
【解析】
【分析】
(1)图甲所示位置为欧姆×1档,欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数;
(2)据电源电动势选择电压表,根据通过待测电阻的最大电流选择电流表,在保证安全的前提下,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器;为准确测量电阻阻值,根据待测电阻粗测值确定内外接,作出实验电路图;
(3)根据金属丝直径求出其横截面积,再利用电阻定律,即可求出金属电阻率。
本题考查金属电阻率的测量实验。解决本题的关键掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法,游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读。内外接选择的方法为:大电阻选内接测量结果偏大,小电阻选外界测量结果偏小,即:口诀“大内大,小外小”。
【解答】
解:(1)由图甲所示多用电表可知,所测电阻阻值为:6×1Ω=6Ω;
(2)电源为两节干电池,电动势为3V,电压表应选择3V量程,电压表内阻约为10kΩ,金属丝电阻约为6Ω,电路最大电流约为:I=UR=0.5A,
电流表应选择0.6A量程,内阻约为0.5Ω,电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应采用外接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选择C,
滑动变阻器最大阻值为5Ω,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压式接法,电路图如图所示,
(3)根据电阻定律可得:R=ρLS,
圆柱体导体材料的横截面积:S=π(d2)2,
联立可得金属电阻率:ρ=πRd24L。
故答案为:(1)6;
(2)3;0.6;C;
;
(3)πRd24L。
10.【答案】(1)①V1 A1 R2 ②12.8
(2)3.26×10−5
【解析】
【分析】
(1)根据实验原理和实验所给的电源、电阻等选择仪器;
(2)根据电阻定律推导导电玻璃电阻率的公式,代入数据进行求解。
此题考查螺旋测微器的使用方法,掌握电表与滑动变阻器的选取规则,理解欧姆定律与电阻定律的内容,注意求得电流表内阻,是确定所测电阻阻值的前提。
【解答】
(1)电源电动势为4.5V,选0~15V量程的电压表读数误差较大,电压表应选V1量程为0~3V;根据I=UR=312A=0.25A,电流表只能选择量程为200mA的电流表A1;为方便实验操作,滑动变阻器应选R2、阻值为0~20Ω;当将滑动变阻器的滑片移到最右端,将S1拨到位置2,根据R=UI,求得RA=Ω−20Ω=1.2Ω;当将滑动变阻器的滑片移到最右端,将S1拨到位置1,闭合S2,则有:Rx=Ω−1.2Ω=12.8Ω;
(2)根据电阻定律,则有导电玻璃电阻率的值ρ=RxSL=Rxπd24L
代入数据,解得:ρ=3.26×10−5Ω·m。
故答案为(1)①V1;A1;R2;②12.8;(2)3.26×10−5。
11.【答案】
115mA 5.00V 43.5Ω 64.0℃
【解析】
【分析】
(1)根据原理图连接即可,注意电表的正负极不要和电源连反了.
(2)用直线将在坐标上描述的点连接,直线尽量多穿过点.
(3)从电表中读出电压和电流表示数,然后根据欧姆定律求出等效电阻阻值,结合图象可求出此时的温度.
本题通过实验考查了温度对电阻率的影响,注意连接实物图的方法和作图原则等基本知识理解和应用.
【解答】
解:(1)根据电路图连接电路,电路图如下所示;
(2)根据数据描出点,连接成直线,图象如下所示.
(3)根据电表示数可知,电流大小为:I=23.030×150=115.0mA,
电压大小为:U=50.060×6=5.00V
由部分电路欧姆定律得:R=5.00115.0×10−3=43.5Ω,对照图找出相应的温度为64.0℃.
故答案为:115mA,5.00V,43.5Ω,64.0℃.
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R/Ω
208
145
108
82
62
49
t(℃)
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
RL(Ω)
54.3
51.0
47.5
44.3
41.0
37.9
34.7
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