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实验: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20Ω.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1.0Ω;
电流表A:量程为0.6A,内阻约为0.50Ω; 电压表V:量程为10V,内阻约为10kΩ; 滑动变阻器R:最大电阻值为5.0Ω; 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ρ,电阻丝的阻值Rx≈0.5Ω,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3kΩ) Ω) 待测的电阻丝Rx(阻值约为0.5Ω) 标准电阻R0(阻值5Ω) 滑动变阻器R1(5Ω,2A) 滑动变阻器R2(200Ω,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.
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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ρ的计算式为ρ= ;
(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LS2-3
4.[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.
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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:
①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.
②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1280Ω. (3)由此可知,圆柱体的电阻为 Ω. 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1Ω)、电流表(内阻约为0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,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 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.