2019高中物理 第二章 恒定电流 实验 测定金属的电阻率练习 新人教版选修3-1.doc
1实验实验: :测定金属的电阻率测定金属的电阻率知识点一 实验器材选择与注意事项 1.(多选)在“探究决定金属丝电阻的因素”的实验中,以下操作中错误的是( ) A.用毫米刻度尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中 B.用螺旋测微器在金属丝的三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值 C.用伏安法测电阻时采用电流表内接法,多次测量后算出平均值 D.实验中应保持金属丝的温度不变 2.在做“测定金属的电阻率”实验时,需要对金属丝的电阻进行测量,已知金属丝的电阻值 Rx约为 20.一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量,这位同学想使被 测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能大.他选用的器材为: 电源E:电动势为 8V,内阻为 1.0; 电流表 A:量程为 0.6A,内阻约为 0.50; 电压表 V:量程为 10V,内阻约为 10k; 滑动变阻器R:最大电阻值为 5.0; 开关一个,导线若干. (1)根据上述条件,测量时电流表应采用 (选填“外接法”或“内接法”). (2)在下面的虚线框内画出实验电路图. (3)若在上述实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,且电流表内阻RA和电压表内阻 RV均为已知量,用测量的物理量和电表内阻计算金属丝电阻的表达式为Rx= . 知识点二 实验数据处理与误差分析 3.现在要测量一段电阻丝的电阻率,电阻丝的阻值Rx0.5,允许通过的最大电流为 0.5A.现提供如下器材:电流表 A(量程 0.6A,内阻约 0.6)电压表 V(量程 3V,内阻约 3k)待测的电阻丝Rx(阻值约为 0.5)标准电阻R0(阻值 5)滑动变阻器R1(5,2A)滑动变阻器R2(200,1.5A) 直流电源E(电动势 6V)开关 S、导线若干 (1)图 LS2-1 为四位同学分别设计的“测量部分”的电路,你认为合理的是 . 图 LS2-1 (2)实验中滑动变阻器应该选择 (选填“R1”或“R2”),并采用 接法. (3)根据你在(1)、(2)中的选择,在图 LS2-2 上完成实验电路的连接.2图 LS2-2(4)实验中,如果两电表的读数分别为U和I,测得拉直后电阻丝的长度为L,直径为D,则待 测电阻丝的电阻率的计算式为= ; (5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图 LS2-3 所示,则该电阻丝的直径D= mm. 图 LS2-34. 2017·哈尔滨三中期中 某同学在“测金属丝电阻率”的实验中,取一根粗细均匀、长度 为L的康铜丝,先用螺旋测微器测出康铜丝的直径d,然后由伏安法测出康铜丝的电阻,最后 求出康铜丝的电阻率. (1)测康铜丝的直径时螺旋测微器的示数如图 LS2-4 所示,可知康铜丝的直径d= mm. (2)图 LS2-5 甲是测量康铜丝电阻的原理图,根据原理图在图乙的实物图中画出正确连线.甲图 LS2-4 乙图 LS2-5 (3)利用上面的电路图测出的电阻比真实值 (选填“偏大”或“偏小”),这种误差 叫作 (选填“偶然”或“系统”)误差. (4)若调节滑动变阻器,通过多次测量求平均值的方法得到康铜丝的电阻为R,请写出求康铜 丝的电阻率的表达式为 (用L、d、R等已知字母表示). 5.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体尺寸和电阻.3图 LS2-6(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图 LS2-6 甲和乙所示,长度为 cm,直径为 mm. (2)按图丙连接电路后,实验操作如下: 将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最 (选填“大”或“小”)处,将 S2拨向接点 1, 闭合 S1,调节R1,使电流表示数为I0. 将电阻箱R2的阻值调到最 (选填“大”或“小”),S2拨向接点 2,保持R1不变, 调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2的阻值为 1280. (3)由此可知,圆柱体的电阻为 . 6.在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长 度约为 50cm. (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图 LS2-7 所示,其读数应为 mm,该值接近多次测量的平均值. 图 LS2-7 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势为 3V,内阻约为 1)、电 流表(内阻约为 0.1)、电压表(内阻约为 3k)、滑动变阻器R(020,额定电流为 2A)、 开关、导线若干.某同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下表: 次数1234567 U/V0.100.300.701.001.501.702.30 I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520 由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图 LS2-8 中的 (选填“甲”或“乙”)图.图 LS2-8 (3)图 LS2-9 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)中所选的电路图,完成图中实物间的连线.4图 LS2-9 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图 LS2-10 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 1、5、7 次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线.由 图线得到金属丝的电阻值Rx= .(保留两位有效数字) 图 LS2-10 (5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为 (填选项前的字母). A.1×10-2·mB.1×10-3·m C.1×10-6·mD.1×10-8·m (6)任何实验测量都存在误差,下列关于误差的说法中正确的是 (填选项前的字母).A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由读数引起的误差属于系统误差 B.由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51.AC 解析实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;金属丝的电阻很 小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它的分流作用很小,应采用电 流表外接法.故 A、C 操作错误. 2.(1)外接法 (2)如图所示 (3) 解析(1)待测电阻约为 20,R<,故采用电流表外接法. (2)因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能大,所以滑动变阻器要采用分压式接法,电路图 如图所示.(3)电压表分得的电流为IV=,所以Rx中的电流为 Ix=I-IV=I-,则Rx=. 3.(1)C (2)R1 分压 (3)如图所示 (4) (5)1.205(1.2031.207 均可) 解析(1)电阻丝Rx两端的最大电压U=IRx=0.25V,比电压表量程小得多,需要串联一分压电 阻,即串联一标准电阻R0,此时R0+Rx<,电流表采用外接法,选项 C 正确; (2)滑动变阻器若选用R2或采用限流接法,调控范围小,应选择R1,并采用分压接法; (3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法,实物连线如图所示;(4)待测电阻Rx=-R0,由电阻定律得Rx=,联立解得=; (5)螺旋测微器的读数为 1mm+0.01×20.5mm=1.205mm. 4.(1)0.282(0.2810.283 均可) (2)如图所示(3)偏小 系统 (4)=6解析(1)螺旋测微器的读数为d=28.2×0.01mm=0.282mm. (2)连线如图所示. (3)电流表采用外接法,测出的电阻比真实值偏小,这种误差叫作系统误差. (4)由电阻定律R=,则康铜丝的电阻率=. 5.(1)5.03 5.315(5.3135.317 均可) (2)大 大 (3)1280 解析(1)游标卡尺读数为 5.0cm+0.1×3mm=50.3mm=5.03cm,螺旋测微器读数为 5mm+0.01×31.5mm=5.315mm. (2)考虑电路安全性,闭合开关前R1应调为最大值.为防止烧坏电流表,R2应从最大值开 始逐渐调小,所以最初R2应调到最大值. (3)此电路利用等效替代法测电阻,所以R圆柱体=R2=1280. 6.(1)0.397(0.3950.399 均可) (2)甲 (3)如图甲所示 (4)如图乙所示 4.5(4.34.7 均可) (5)C (6)CD 解析(2)通过给定的数据发现电压接近从 0 开始,故滑动变阻器采用分压式接法. (3)实物连线图如图甲所示.甲(4)图线应过原点,且使大多数点在一条直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,明显 偏离的点应舍去,如图乙所示,由图像可知,Rx=4.5.乙(5)R=,S=,取d4×10-4m,l=0.5m,R=4.5,解得1×10-6·m. (6)系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的,其测量结果总是偏大或 偏小;偶然误差具有随机性,可以通过多次测量取平均值来减小偶然误差.
