2014年高考物理復習 第7章 實驗7 測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)訓練題(含解析) 新人教版
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1、實驗七 測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器) 考綱解讀1.掌握螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法.2.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法.3.會用伏安法測電阻,并能測定金屬絲的電阻率. 一、螺旋測微器的使用 1.構(gòu)造:如圖1所示,B為固定刻度,E為可動刻度. 圖1 2.原理:測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,F(xiàn)前進或后退0.5 mm,而可動刻度E上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動一小格,F(xiàn)前進或后退0.01 mm,即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺.
2、3.讀數(shù):(1)測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出,不足半毫米部分由可動刻度讀出. (2)測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm). (3)如圖2所示,固定刻度示數(shù)為2.0 mm,半毫米刻度線未露,而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm. 圖2 二、游標卡尺 1.構(gòu)造:主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺.(如圖3所示) 圖3 2.用途:測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑. 3.原理:利用主尺的最小
3、分度與游標尺的最小分度的差值制成. 不管游標尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的,其讀數(shù)見下表: 刻度格數(shù)(分度) 刻度總長度 每小格與1 mm的差值 精確度(可準確到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm 4.讀數(shù):若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù),則記錄結(jié)果表達為(x+K×精確度)mm
4、. 三、常用電表的讀數(shù) 對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值,然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度,按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可. (1)0~3 V的電壓表和0~3 A的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度是0.1 V或 0.1 A,看清楚指針的實際位置,讀到小數(shù)點后面兩位. (2)對于0~15 V量程的電壓表,精確度是0.5 V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位,即讀到0.1 V. (3)對于0~0.6 A量程的電流表,精確度是0.02 A,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位,這時要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0
5、.01 A. 基本實驗要求 1.實驗原理 根據(jù)電阻定律公式知道只要測量出金屬絲的長度和它的直徑d,計算出橫截面積S,并用伏安法測出電阻Rx,即可計算出金屬絲的電阻率. 2.實驗器材 被測金屬絲,直流電源(4 V),電流表(0~0.6 A),電壓表(0~3 V),滑動變阻器(50 Ω),開關(guān),導線若干,螺旋測微器,毫米刻度尺. 3.實驗步驟 (1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d. (2)接好用伏安法測電阻的實驗電路. (3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復測量三次,求出其平均值l. (4)把滑動變阻器的滑片調(diào)
6、節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置.
(5)改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi).
(6)將測得的Rx、l、d值,代入公式ρ=Rx=中,計算出金屬絲的電阻率.
4.電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較
電流表內(nèi)接法
電流表外接法
電路圖
誤差原因
電流表分壓U測=Ux+UA
電壓表分流I測=Ix+IV
電阻測量值
R測==Rx+RA>Rx測量值大于真實值
R測== 7、與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法.
(2)臨界值計算法
Rx<時,用電流表外接法;
Rx>時,用電流表內(nèi)接法.
(3)實驗試探法:按圖4接好電路,讓電壓表一根接線柱P先后
與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流
表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù) 圖4
有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法.
2.注意事項
(1)先測直徑,再連電路:為了方便,測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量.
(2)電流表外接法:本實驗中被測金屬絲的阻值較小,故采用電流表外接法. 8、
(3)電流控制:電流不宜過大,通電時間不宜過長,以免金屬絲溫度過高,導致電阻率在實驗過程中變大.
3.誤差分析
(1)若為內(nèi)接法,電流表分壓.
(2)若為外接法,電壓表分流.
(3)長度和直徑的測量.
考點一 測量儀器、儀表的讀數(shù)
例1 (1)如圖5所示的三把游標卡尺,它們的游標尺從上至下分別為9 mm長10等分、
19 mm長20等分、49 mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為________mm,________mm,________mm.
(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖6所示,則金屬絲的直徑是________mm.
圖5 圖6
9、(3)①圖7使用0.6 A量程時,對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A,圖中表針示數(shù)是________A;當使用3 A量程時,對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A,圖中表針示數(shù)為________A.
②圖8使用較小量程時,每小格表示________V,圖中表針的示數(shù)為________V.若使用的是較大量程,則這時表盤刻度每小格表示________V,圖中表針示數(shù)為________ V.
圖7 圖8
(4)旋鈕式電阻箱如圖9所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為________Ω.今欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最簡單的操作方法是_ 10、_______.若用兩個這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍為________.
圖9
解析 (1)最上面圖讀數(shù):整毫米是17,不足1毫米數(shù)是7×0.1 mm=0.7 mm,最后結(jié)果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm.
中間圖讀數(shù):整毫米是23,不足1毫米數(shù)是17×0.05 mm=0.85 mm,最后結(jié)果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm.
最下面圖讀數(shù):整毫米是3,不足1毫米數(shù)是9×0.02 mm=0.18 mm,最后結(jié)果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm.
(2)固定刻度示數(shù)為2.0 mm,不足半毫米的從可動刻度上讀,其示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù):2 11、.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm.
(3)①使用0.6 A量程時,刻度盤上的每一小格為0.02 A,表針示數(shù)為0.44 A;當使用3 A量程時,每一小格為0.1 A,表針示數(shù)為2.20 A.
②電壓表使用3 V量程時,每小格表示0.1 V,表針示數(shù)為1.70 V;使用15 V量程時,每小格為0.5 V,表針示數(shù)為8.5 V.
(4)電阻為1 987 Ω.最簡單的操作方法是將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0.每個電阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×
9 999 Ω=19 998 Ω.故用兩個這樣的電阻箱,可 12、得到的電阻值范圍為0~19 998 Ω.
答案 (1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150 (3)①0.02 0.44 0.1 2.20?、?.1 1.70 0.5 8.5 (4)1 987 將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0 0~19 998 Ω
游標卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點:
(1)看清精確度
例如(圖10)
圖10
易錯成(11+4×0.1) mm=11.40 mm
正確的應(yīng)為11.4 mm,游標卡尺不需估讀,后面不能隨意加零.
例如(圖11)
圖11
易錯成(10+12×0.05) mm=10.6 mm,正確的應(yīng)為10.60 13、 mm.
(2)主尺上的單位應(yīng)為厘米
主尺上標識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米,讀數(shù)時應(yīng)將毫米和厘米分清,游標
卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.
例如(圖12)
圖12
易錯成(5+4×0.05) mm=5.20 mm,正確的應(yīng)為(50+4×0.05) mm=50.20 mm
(3)區(qū)分零刻度與標尺最前端
例如(圖13)
圖13
易錯成(13+10×0.05) mm=13.50 mm
正確讀數(shù)為(14+10×0.05) mm=14.50 mm
考點二 對實驗操作及實驗數(shù)據(jù)處理的考查
例2 (2012·北京理綜·21)在“測定金屬的電阻率”實驗中,所用測 14、量儀器均已校準.待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm.
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖14所示,其讀數(shù)應(yīng)為________mm(該值接近多次測量的平均值).
圖14
(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx.實驗所用器材為:電池組(電動勢3 V,內(nèi)阻約1 Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1 Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、滑動變阻器R(0~20 Ω,額定電流2 A)、開關(guān)、導線若干.某小組同學利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下:
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50 15、
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上實驗數(shù)據(jù)可知,他們測量Rx是采用圖15中的______圖(選填“甲”或“乙”).
圖15
(3)圖16是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端.請根據(jù)(2)所選的電路圖,補充完成圖中實物間的連線,并使閉合開關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞.
圖16
(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖17所示,圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標點.請在圖中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標 16、點,并描繪出U-I圖線.由圖線得到金屬絲的阻值Rx=________Ω(保留兩位有效數(shù)字).
圖17
(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為________(填選項前的符號).
A.1×10-2 Ω·m B.1×10-3 Ω·m
C.1×10-6 Ω·m D.1×10-8 Ω·m
(6)任何實驗測量都存在誤差.本實驗所用測量儀器均已校準,下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是________(有多個正確選項).
A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時,由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差
B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差
C.若將電流表和 17、電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差
D.用U-I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差
答案 (1)0.398(0.395~0.399均正確) (2)甲 (3)見解析圖 (4)見解析圖 4.4(4.3~4.7均正確) (5)C
(6)CD
解析 (1)螺旋測微器的讀數(shù)為0 mm+39.8×0.01 mm=0.398 mm.
(2)由實驗記錄的數(shù)據(jù)可知Rx的阻值大約為5 Ω.由題知Rx?RV,故電流表外接.若滑動變阻器接為限流的形式,則Rx兩端電壓的最小值Umin=E≈0.6 V,而從實驗數(shù)據(jù)可知Rx兩端電壓可為0.10 V,因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓的形式.
( 18、3)如圖所示.
(4)選盡可能多的點連成一條直線,不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè),如圖所示.
圖線的斜率反映了金屬絲的電阻,因此金屬絲的電阻值Rx=4.4 Ω.
(5)根據(jù)Rx=ρ得金屬絲的電阻率ρ===
Ω·m≈1.09×10-6 Ω·m,故選項C正確,選項A、B、D錯誤.
(6)由讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差,選項A錯誤;由電流表、電壓表內(nèi)阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差,若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),則可以消除系統(tǒng)誤差,選項B錯誤,選項C正確;利用U-I圖象處理數(shù)據(jù),相當于多次測量取平均值,可以減小偶然誤差,選項D正確.
考點三 對測電阻的方法的考查
例3 實際電流表有 19、內(nèi)阻,可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián).測量實際電流表G1的內(nèi)阻r1的電路如圖18所示.供選擇的儀器如下:
圖18
①待測電流表G1(0~5 mA,內(nèi)阻約300 Ω);
②電流表G2(0~10 mA,內(nèi)阻約100 Ω);
③定值電阻R1(300 Ω);
④定值電阻R2(10 Ω);
⑤滑動變阻器R3(0~1 000 Ω);
⑥滑動變阻器R4(0~20 Ω);
⑦干電池(1.5 V);
⑧電鍵S及導線若干.
(1)定值電阻應(yīng)選________,滑動變阻器應(yīng)選________.(在空格內(nèi)填寫序號)
(2)用線條在圖19中把實物圖補充連接完整.
圖19
(3)補全實驗 20、步驟:
①按電路圖連接電路,將滑動變阻器的滑動觸頭移至最____端(填“左”或“右”);
②閉合電鍵S,移動滑動觸頭至某一位置,記錄G1、G2的讀數(shù)I1、I2;
③多次移動滑動觸頭,記錄相應(yīng)的G1、G2讀數(shù)I1、I2;
④以I2為縱坐標,I1為橫坐標,作出相應(yīng)圖線,如圖20所示.
圖20
(4)根據(jù)I2-I1圖線的斜率k及定值電阻,寫出待測電流表內(nèi)阻的表達式_______________.
解析 (1)根據(jù)所給電路圖知,定值電阻應(yīng)與G1并聯(lián),再與G2串聯(lián),由于R2=10 Ω,與G1、G2內(nèi)阻相差太多,因此不選R2,而選用R1=300 Ω;同時從題圖I2-I1圖象知,I2、I1 21、要有多組數(shù)據(jù)才能描點連線畫I2-I1圖象,因此滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法;為方便調(diào)節(jié),滑動變阻器應(yīng)選較小的R4.
(3)將滑動變阻器的滑動觸頭移至最左端時,加在G1、G2上的電壓為零.
(4)由電路圖可知:(I2-I1)R1=I1r1,變形可得I2=I1(+1),即I2-I1圖線的斜率k=+1,所以r1=(k-1)R1.
答案 (1)③?、蕖?2)如圖所示
(3)左 (4)r1=(k-1)R1
1.儀器選擇的基本思路
(1)優(yōu)先考慮安全因素
各電表的實際讀數(shù)不能超過其量程,電阻類元件中的實際電流(或電壓)不能
超過其允許的最大電流(或電壓).實際處理過程中,需要估算回路中 22、的最大
電流(一般假設(shè)滑動變阻器采用限流接法時進行估算).如:用伏安法作出標有
“6 V,0.6 W”字樣的小燈泡的U-I圖象,而實際加在小燈泡兩端的電壓的最
大值不能超過6 V.
(2)考慮讀數(shù)誤差因素
一般要求各電表的實際讀數(shù)不小于其量程的,以減小讀數(shù)誤差.
(3)儀器選擇的一般步驟
①首先選擇唯一性的器材;
②粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表);
③估算回路中電流和電壓的最大值,在電表的指針有較大幅度偏轉(zhuǎn)但不超過其量
程的情況下,結(jié)合已知器材的規(guī)格,確定實驗電路和實驗器材.
2.處理實驗圖象題目的方法
(1)根據(jù)題給實驗原理與規(guī)律,嘗試寫出表示圖象縱、橫坐標物理量 23、的函數(shù)關(guān)系式.
(2)結(jié)合函數(shù)關(guān)系式,找出圖象的斜率、截距對應(yīng)的數(shù)值或表達式,進而求出未知量.
電阻測量方法薈萃
1.伏安法:
電路圖
特點:大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大,測大電阻應(yīng)用內(nèi)接法測量)
2.安安法
若電流表內(nèi)阻已知,則可將其當做電流表、電壓表以及定值電阻來使用.
(1)如圖21甲所示,當兩電表所能測得的最大電壓接近時,如果已知的內(nèi)阻R1,則可測得的內(nèi)阻R2=.
(2)如圖乙所示,當兩電表的滿偏電壓UA2?UA1時,串聯(lián)一定值電阻R0后,同樣可測得的電阻R2=.
圖21
3.伏伏法
若電壓表內(nèi)阻已知,則可將其當做電流表、電壓表和定值電阻來使用.
( 24、1)如圖22甲所示,兩電表的滿偏電流接近時,若已知的內(nèi)阻R1,則可測出的內(nèi)阻R2=R1.
(2)如圖乙所示,兩電表的滿偏電流IV1?IV2時,并聯(lián)一定值電阻R0后,同樣可得的內(nèi)阻R2=.
圖22
4.比較法測電阻
如圖23所示,測得電阻箱R1的阻值及表、表的示數(shù)I1、I2,可得Rx=.
圖23
如果考慮電表內(nèi)阻的影響,則I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2).
5.半偏法測電流表內(nèi)阻
電路圖如圖24所示
圖24
步驟:
a.斷開S2,閉合S1,調(diào)節(jié)R0,使表滿偏為I0;
b.保持R0不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R,使表讀數(shù)為;
c.由上可得RA=R.
特別提 25、醒 當R0?RA時,測量誤差小,此方法比較適合測小阻值的電流表的內(nèi)阻,且阻值的測量值偏??;電源電動勢應(yīng)選大些的,這樣表滿偏時R0才足夠大,閉合S2時總電流變化才足夠小,誤差才小.
38.等效替代法測電阻
如圖25所示,先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定的
電源上,讀出電流表示數(shù)I;然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同
一電源上,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表的示數(shù)仍為I,則電阻箱
的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值.
例4 (2012·廣東理綜·34(1))某同學測量一個圓柱體的電阻率,需要 圖25
測量圓柱體 26、的尺寸和電阻.
①分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑,某次測量的示數(shù)分別如圖26(a)、(b)所示,長度為____ cm,直徑為________ mm.
圖26
②按圖(c)連接電路后,實驗操作如下.
(a)將滑動變阻器R1的阻值置于最____處(填“大”或“小”);將S2撥向接點1,閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表示數(shù)為I0.
(b)將電阻箱R2的阻值調(diào)至最______(填“大”或“小”),S2撥向接點2;保持R1不變,調(diào)節(jié)R2,使電流表示數(shù)仍為I0,此時R2阻值為1 280 Ω.
③由此可知,圓柱體的電阻為________Ω.
解析?、匍L度l=5.0 cm 27、+1× mm=5.01 cm;直徑d=5 mm+31.5× mm=
5.315 mm.
②(a)為保護電路使電路中電流不會超出電流表量程,應(yīng)將滑動變阻器接入電路的阻值置于最大處.
(b)為使電路中電流較小,使電流表示數(shù)逐漸變大,電阻箱阻值也應(yīng)先調(diào)至最大.
③將S1閉合,S2撥向接點1時,其等效電路圖如圖甲所示.
甲 乙
將S2撥向接點2時,其等效電路圖如圖乙所示.
由閉合電路歐姆定律知I=,當兩次I相同均為I0時,R2=R圓柱體,所以R圓柱體=1 280 Ω.
答案?、?.01 5.315 ②(a)大 (b)大 ③1 280
1.(2012·課標全國 28、·22)某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度.該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖27(a)所示,測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖(b)所示.圖(a)所示讀數(shù)為________mm,圖(b)所示讀數(shù)為______ mm,所測金屬板的厚度為______mm.
圖27
答案 0.010 6.870 6.860
解析 題圖(a)的讀數(shù)為1.0×0.01 mm=0.010 mm.題圖(b)的讀數(shù)為6.5 mm+37.0×
0.01 mm=6.870 mm,故金屬板的厚度d=6.870 mm-0.010 mm=6.860 mm.
2.在“測定金屬的電阻率”的實驗中,以下操作錯誤的是 ( ) 29、
A.用米尺測量金屬絲的全長,且測量三次,算出其平均值,然后再將金屬絲接入電路中
B.用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑,算出其平均值
C.用伏安法測電阻時采用電流表內(nèi)接法,多次測量后算出平均值
D.實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變
答案 AC
解析 實驗中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度,而不是全長;金屬絲的電阻很小,與電壓表內(nèi)阻相差很大,使金屬絲與電壓表并聯(lián),電壓表對它的分流作用很小,應(yīng)采用電流表外接法,故A、C操作錯誤.
3.(2012·山東理綜·21(2))在測量金屬絲電阻率的實驗中,可供選用的器材如下:
待測金屬絲:Rx(阻值約4 Ω,額定電流約0.5 A) 30、;
電壓表:V(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ);
電流表:A1(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Ω);
A2(量程3 A,內(nèi)阻約0.05 Ω);
電源:E1(電動勢3 V,內(nèi)阻不計);
E2(電動勢12 V,內(nèi)阻不計);
滑動變阻器:R(最大阻值約20 Ω);
螺旋測微器;毫米刻度尺;開關(guān)S;導線.
①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖28所示,讀數(shù)為________mm.
圖28
②若滑動變阻器采用限流接法,為使測量盡量精確,電流表應(yīng)選________,電源應(yīng)選________(均填器材代號),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖.
答案?、?.773(1.771~1.77 31、5均正確)?、贏1 E1 電路原理圖見解析圖
解析?、俾菪郎y微器的讀數(shù)為1.5 mm+27.3×0.01 mm=1.773 mm.
②在用伏安法測電阻的實驗時,為使測量盡量精確,則電流表、
電壓表指針需達到半偏以上,又因待測金屬絲的額定電流為
0.5 A,所以電流表選A1,電源選E1即可.電路原理圖如圖所示.
4.(2011·新課標全國·22)為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻,某同學設(shè)計了如圖29所示的電路.圖中,A0是標準電流表,R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱,S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀開關(guān),E是電池.完成下列實驗步驟中的填空:
圖29
(1)將S撥向接點1,接通S1, 32、調(diào)節(jié)________,使待測微安表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置,記下此時________的讀數(shù)I;
(2)然后將S撥向接點2,調(diào)節(jié)________,使________,記下此時RN的讀數(shù);
(3)多次重復上述過程,計算RN讀數(shù)的________,此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值.
答案 (1)R0 標準電流表(或A0)
(2)RN 標準電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I (3)平均值
解析 本題方法為替代法.當S接1與接2時通過電路的電流I相同,可知待測微安表頭的內(nèi)阻與RN的電阻相同.
5.現(xiàn)要測量一待測電阻的阻值,所用器材如下:
標準電流表A1(量程250 mA,內(nèi)阻r1=5 Ω);
電流表 33、A2(量程300 mA,內(nèi)阻r2約為5 Ω);
待測電阻R1(阻值約為100 Ω);
滑動變阻器R2(最大阻值10 Ω);
電源E(電動勢約為6 V,內(nèi)阻r約為1 Ω);
單刀單擲開關(guān),導線若干.
(1)要求方法簡捷,并能測量多組數(shù)據(jù),畫出實驗電路原理圖,并標明每個器材的代號.
(2)實驗中,需要直接測量的物理量有________________,用測得的量表示待測電阻R1的阻值R1=________.
答案 (1)實驗電路原理圖見解析圖
(2)兩電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2 r1
解析 (1)由于A1的內(nèi)阻已知,可當做電壓表來用;又給了另一個電流表A2,可結(jié)合兩電流表示 34、數(shù)之差,利用歐姆定律測R1的阻值;題目要求測多組數(shù)據(jù),滑動變阻器應(yīng)接成分壓式;電路圖如圖所示:
(2)實驗中,測出兩電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2之后,則(I2-I1)R1=I1r1,所以R1=.
6.為了測定電流表A1的內(nèi)阻,某同學采用如圖30所示的實驗電路.其中:
圖30
A1是待測電流表,量程為300 μA,內(nèi)阻約為100 Ω;
A2是標準電流表,量程是200 μA;
R1是電阻箱,阻值范圍是0~999.9 Ω;
R2是滑動變阻器;
R3是保護電阻;
E是電池組,電動勢為6 V,內(nèi)阻不計;
S1是單刀單擲開關(guān),S2是單刀雙擲開關(guān).
(1)①實驗中滑動變阻器 35、采用________接法(填“分壓”或“限流”).
②根據(jù)如圖所示電路的實物圖,請在下面虛線框中畫出實驗電路圖.
(2)請將該同學的操作補充完整:
①連接好電路,將滑動變阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”);將開關(guān)S2扳到接點a處,接通開關(guān)S1;調(diào)節(jié)滑動變阻器R2,使電流表A2的示數(shù)是150 μA.
②將開關(guān)S2扳到接點b處,________________,使電流表A2的示數(shù)仍是150 μA.
③若此時電阻箱各旋鈕的位置如圖31所示,則待測電流表A1的內(nèi)阻Rg=________Ω.
圖31
(3)上述實驗中,無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器R2的滑片位置, 36、都要保證兩只電流表的安全.在下面提供的四個電阻中,保護電阻R3應(yīng)選用________.(填寫阻值前相應(yīng)的字母)
A.300 kΩ B.30 kΩ C.15 kΩ D.150 kΩ
答案 (1)①限流?、谌鐖D所示
(2)①左端 ②保持R2不變,調(diào)節(jié)變阻箱R1 ③86.3
(3)B
解析 (2)①閉合開關(guān)之前,應(yīng)使滑動變阻器的阻值最大,滑片移到最左端;②本實驗使用替代法測量電流表的內(nèi)阻,因此開關(guān)S2接a和接b時電流表A2的讀數(shù)應(yīng)該相同,開關(guān)接b時,需保持R2不變,調(diào)節(jié)電阻箱R1.③電阻箱表示的阻值大小等于被測電流表的內(nèi)阻,讀數(shù)為86.3 Ω.
(3)當滑動變 37、阻器R2的阻值為零時,電路中的電流不能超過兩個電流表的量程,即I=≤200×10-6 A,解得R3≥20 kΩ.
7.某興趣小組欲通過測定工業(yè)污水(含多種重金屬離子)的電阻率來
判斷某工廠廢水是否達到排放標準(一般工業(yè)廢水電阻率的達標
值ρ≥200 Ω·m).如圖32所示為該同學所用盛水容器,其左、
右兩側(cè)面為金屬薄板(電阻極小),其余四面由絕緣材料制成, 圖32
左右兩側(cè)帶有接線柱.容器內(nèi)表面長a=40 cm,寬b=20 cm,高c=10 cm.將水樣注滿容器后,進行以下操作:
(1)分別用多用電表歐姆擋的“×100”、“×1 k”兩擋粗測水樣的電阻值時,表盤上指針分別如圖 38、33所示,則所測水樣的電阻約為________ Ω.
圖33
(2)為更精確地測量所取水樣的電阻,該小組從實驗室中找到如下實驗器材:
A.電流表(量程5 mA,電阻RA為50 Ω)
B.電壓表(量程15 V,電阻RV約為10 kΩ)
C.滑動變阻器(0~20 Ω,額定電流1 A)
D.電源(12 V,內(nèi)阻約10 Ω)
E.開關(guān)一只、導線若干
請在實物圖34中完成電路連接.
圖34
(3)正確連接電路后,閉合開關(guān),測得一組U、I數(shù)據(jù);再調(diào)節(jié)滑動變阻器,重復上述測量步驟,測出一系列數(shù)據(jù)如表所示,請在如圖35所示的坐標紙中作出U-I關(guān)系圖線.
U/V
2.0
3 39、.8
6.8
8.0
10.2
11.6
I/mA
0.73
1.36
2.20
2.89
3.66
4.15
圖35
(4)由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為____ Ω·m.據(jù)此可知,所得水樣在電阻率這一指標上________(選填“達標”或“不達標”).
答案 (1)1 750 (2)見解析圖 (3)見解析圖 (4)137.2(120~145) 不達標
解析 (2)因為要精確測量電阻值,需要電路中電壓有較大的變化范圍,而滑動變阻器阻值又遠小于待測電阻,所以連線時滑動變阻器要用分壓式接法;又因為電流表內(nèi)阻已知,則采用電流表內(nèi)接法,電路連接如圖所示.
(3)讓絕大多數(shù)的點在直線上,其余各點均勻地分布在直線兩側(cè),如圖所示.
(4)由圖線斜率可知,總電阻為2 794 Ω,又R=R總-RA=2 744 Ω,根據(jù)電阻定律R=ρ,代入數(shù)據(jù)得ρ=137.2 Ω·m,小于200 Ω·m,故不達標.
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