2019高中物理 第二章 恒定電流 實(shí)驗 測定金屬的電阻率練習(xí) 人教版選修3-1

初高中精品文檔 實(shí)驗:測定金屬的電阻率 知識點(diǎn)一 實(shí)驗器材選擇與注意事項 1.(多選)在“探究決定金屬絲電阻的因素”的實(shí)驗中,以下操作中錯誤的是( ) A.用毫米刻度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的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(shí)驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變 2.在做“測定金屬的電阻率”實(shí)驗時 ,需要對金屬絲的電阻進(jìn)行測量 ,已知金屬絲的電阻值 Rx 約為 20Ω .一位同學(xué)用伏安法對這個電阻的阻值進(jìn)行了比較精確的測量,這位同學(xué)想使被 測電阻 Rx 兩端的電壓變化范圍盡可能大.他選用的器材為: 電源 E:電動勢為 8V,內(nèi)阻為 1.0Ω ; 電流表 A:量程為 0.6A,內(nèi)阻約為 0.50Ω ; 電壓表 V:量程為 10V,內(nèi)阻約為 10kΩ ; 滑動變阻器 R:最大電阻值為 5.0Ω ; 開關(guān)一個,導(dǎo)線若干. (1)根據(jù)上述條件,測量時電流表應(yīng)采用 (選填“外接法”或“內(nèi)接法”). (2)在下面的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗電路圖. (3)若在上述實(shí)驗中,電流表的示數(shù)為 I,電壓表的示數(shù)為 U,且電流表內(nèi)阻 RA 和電壓表內(nèi)阻 RV 均為已知量,用測量的物理量和電表內(nèi)阻計算金屬絲電阻的表達(dá)式為 Rx= . 知識點(diǎn)二 實(shí)驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析 3.現(xiàn)在要測量一段電阻絲的電阻率ρ,電阻絲的阻值 Rx≈0.5Ω ,允許通過的最大電流為 0.5A. 現(xiàn)提供如下器材: 電流表 A(量程 0.6A,內(nèi)阻約 0.6 Ω )  電壓表 V(量程 3V,內(nèi)阻約 3kΩ ) 待測的電阻絲 Rx(阻值約為 0.5Ω ) 標(biāo)準(zhǔn)電阻 R0(阻值 5Ω ) 滑動變阻器 R1(5Ω ,2A) 滑動變阻器 R2(200Ω ,1.5A) 直流電源 E(電動勢 6V) 開關(guān) S、導(dǎo)線若干 (1)圖 LS2-1 為四位同學(xué)分別設(shè)計的“測量部分”的電路,你認(rèn)為合理的是 . 圖 LS2-1 (2)實(shí)驗中滑動變阻器應(yīng)該選擇 (選填“R1”或“R2”),并采用 接法. (3)根據(jù)你在(1)、(2)中的選擇,在圖 LS2-2 上完成實(shí)驗電路的連接. 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 圖 LS2-2 (4)實(shí)驗中,如果兩電表的讀數(shù)分別為 U 和 I,測得拉直后電阻絲的長度為 L,直徑為 D,則待測 電阻絲的電阻率ρ 的計算式為ρ = ; (5)用螺旋測微器測量待測電阻絲的直徑時讀數(shù)如圖 LS2-3 所示 ,則該電阻絲的直徑 D= mm. 圖 LS2-3 4.[2017·哈爾濱三中期中]某同學(xué)在“測金屬絲電阻率”的實(shí)驗中,取一根粗細(xì)均勻、長度 為 L 的康銅絲,先用螺旋測微器測出康銅絲的直徑 d,然后由伏安法測出康銅絲的電阻,最后 求出康銅絲的電阻率. (1) 測 康 銅 絲 的 直 徑 時 螺 旋 測 微 器 的 示 數(shù) 如 圖 LS2-4 所 示 , 可 知 康 銅 絲 的 直 徑 d= mm. (2)圖 LS2-5 甲是測量康銅絲電阻的原理圖,根據(jù)原理圖在圖乙的實(shí)物圖中畫出正確連線. 甲 圖 LS2-4 乙 圖 LS2-5 (3)利用上面的電路圖測出的電阻比真實(shí)值 (選填“偏大”或“偏小”),這種誤差叫 作 (選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差. (4)若調(diào)節(jié)滑動變阻器,通過多次測量求平均值的方法得到康銅絲的電阻為 R,請寫出求康銅 絲的電阻率的表達(dá)式為 (用 L、d、R 等已知字母表示). 5.某同學(xué)測量一個圓柱體的電阻率,需要測量圓柱體尺寸和電阻. 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 圖 LS2-6 (1)分別使用游標(biāo)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)如圖 LS2-6 甲和乙所示,長度為 cm,直徑為 mm. (2)按圖丙連接電路后,實(shí)驗操作如下: ①將滑動變阻器 R1 的滑片置于阻值最 (選填“大”或“小”)處,將 S2 撥向接點(diǎn) 1, 閉合 S1,調(diào)節(jié) R1,使電流表示數(shù)為 I0. ②將電阻箱 R2 的阻值調(diào)到最 (選填“大”或“小”),S2 撥向接點(diǎn) 2,保持 R1 不變,調(diào) 節(jié) R2,使電流表示數(shù)仍為 I0,此時 R2 的阻值為 1280Ω . (3)由此可知,圓柱體的電阻為 Ω . 6.在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗中,所用測量儀器均已校準(zhǔn).待測金屬絲接入電路部分的長度 約為 50cm. (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 LS2-7 所示 ,其讀數(shù)應(yīng)為 mm,該值接近多次測量的平均值. 圖 LS2-7 (2)用伏安法測金屬絲的電阻 Rx.實(shí)驗所用器材為:電池組(電動勢為 3V,內(nèi)阻約為 1Ω )、電流 表(內(nèi)阻約為 0.1Ω )、電壓表(內(nèi)阻約為 3kΩ )、滑動變阻器 R(0~20Ω ,額定電流為 2A)、開 關(guān)、導(dǎo)線若干.某同學(xué)利用以上器材正確連接好電路,進(jìn)行實(shí)驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下表: 次數(shù) 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 由以上實(shí)驗數(shù)據(jù)可知,他們測量 Rx 是采用圖 LS2-8 中的 (選填“甲”或“乙”)圖. 圖 LS2-8 (3)圖 LS2-9 是測量 Rx 的實(shí)驗器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線,滑動變阻器的滑片 P 置于 變阻器的一端.請根據(jù)(2)中所選的電路圖,完成圖中實(shí)物間的連線. 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 圖 LS2-9 (4)這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立 U、I 坐標(biāo)系,如圖 LS2-10 所示,圖中已標(biāo)出了與測量數(shù) 據(jù)對應(yīng)的 4 個坐標(biāo)點(diǎn).請在圖中標(biāo)出第 1、5、7 次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn),并描繪出 U-I 圖線.由 圖線得到金屬絲的電阻值 Rx= Ω .(保留兩位有效數(shù)字) 圖 LS2-10 (5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為 (填選項前的字母). A.1×10-2Ω ·m B.1×10-3Ω ·m C.1×10-6Ω ·m D.1×10-8Ω ·m (6)任何實(shí)驗測量都存在誤差 ,下列關(guān)于誤差的說法中正確的是 (填選項前的字 母). A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時,由讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B.由電流表和電壓表內(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 圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 1.AC [解析]實(shí)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. 2.(1)外接法 (2)如圖所示 (3) [解析](1)待測電阻約為 20Ω,R< ,故采用電流表外接法. (2)因為要使 Rx 兩端的電壓變化范圍盡可能大,所以滑動變阻器要采用分壓式接法,電路圖如 圖所示. (3)電壓表分得的電流為 IV= ,所以 Rx 中的電流為 Ix=I-IV=I- ,則 Rx= = = . 3.(1)C (2)R1 分壓 (3)如圖所示 (4) (5)1.205(1.203~1.207 均可) [解析](1)電阻絲 Rx 兩端的最大電壓 U=IRx=0.25V,比電壓表量程小得多,需要串聯(lián)一分壓電 阻,即串聯(lián)一標(biāo)準(zhǔn)電阻 R0,此時 R0+Rx< ,電流表采用外接法,選項 C 正確; (2)滑動變阻器若選用 R2 或采用限流接法,調(diào)控范圍小,應(yīng)選擇 R1,并采用分壓接法; (3)根據(jù)測量電路圖和滑動變阻器的分壓式接法,實(shí)物連線如圖所示; (4)待測電阻 Rx= -R0,由電阻定律得 Rx= = ,聯(lián)立解得ρ = ; (5)螺旋測微器的讀數(shù)為 1mm+0.01×20.5mm=1.205mm. 4.(1)0.282(0.281~0.283 均可) (2)如圖所示 (3)偏小 系統(tǒng) (4)ρ = 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 [解析](1)螺旋測微器的讀數(shù)為 d=28.2×0.01mm=0.282mm. (2)連線如圖所示. (3)電流表采用外接法,測出的電阻比真實(shí)值偏小,這種誤差叫作系統(tǒng)誤差. (4)由電阻定律 R= = ,則康銅絲的電阻率ρ = . 5.(1)5.03 5.315(5.313~5.317 均可) (2)①大 ②大 (3)1280 [解析](1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為 5.0cm+0.1×3mm=50.3mm=5.03cm,螺旋測微器讀數(shù)為 5mm+0.01× 31.5mm=5.315mm. (2)①考慮電路安全性,閉合開關(guān)前 R1 應(yīng)調(diào)為最大值.②為防止燒壞電流表,R2 應(yīng)從最大值開 始逐漸調(diào)小,所以最初 R2 應(yīng)調(diào)到最大值. (3)此電路利用等效替代法測電阻,所以 R 圓柱體=R2=1280Ω . 6.(1)0.397(0.395~0.399 均可) (2)甲 (3)如圖甲所示 (4)如圖乙所示 4.5(4.3~4.7 均可) (5)C (6)CD [解析](2)通過給定的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電壓接近從 0 開始,故滑動變阻器采用分壓式接法. (3)實(shí)物連線圖如圖甲所示. 甲 (4)圖線應(yīng)過原點(diǎn),且使大多數(shù)點(diǎn)在一條直線上 ,不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè) ,明顯 偏離的點(diǎn)應(yīng)舍去,如圖乙所示,由圖像可知,Rx=4.5Ω . 乙 (5)R= ,S=π ,取 d≈4×10-4m,l=0.5m,R=4.5Ω ,解得ρ ≈1×10-6Ω ·m. (6)系統(tǒng)誤差是由儀器的某些不完善或?qū)嶒灧椒ú粔蛲晟频犬a(chǎn)生的 ,其測量結(jié)果總是偏大或 偏小;偶然誤差具有隨機(jī)性,可以通過多次測量取平均值來減小偶然誤差. 歡迎使用下載！ 貫徹全國農(nóng)村衛(wèi)生工作會議精神，掌握新形勢