1、1第 3 讲 实验：测定金属的电阻率基础巩固1.现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图 a 和图 b 所示。(1)由图读得圆柱体的直径为 mm,长度为 cm。 (2)若流经圆柱体的电流为 I,圆柱体两端之间的电压为 U,圆柱体的直径和长度分别用 D、L 表示,则用 D、L、I、U 表示的电阻率的关系式为 = 。 2.(2017 北京东城期末,15)实验室有一捆规格为“100 m,0.5 mm 2”的铜导线,已经用去了一部分,一同学想用伏安法测量剩余导线的电阻。
2、(1)他查得铜的电阻率为 1.710-8 m。他可以用公式 计算出整捆导线的电阻为 ; (2)他从实验室借来如下器材,想分别用电流表内接法和外接法测量铜导线的电阻:电流表:量程 00.6 A,内阻约为 0.2 ;电压表:量程 03 V,内阻约 9 k;滑动变阻器 R1:最大阻值 5 ;滑动变阻器 R2:最大阻值 200 ;电源:电动势 4.5 V,内阻可不计;开关、导线若干。2回答下列问题:请你用笔画线代替导线在图 1 中完成电路连线。要求用电流表外接法、滑动变阻器分压式接法。图 1按中所连电路实验时滑动变阻器应选 (填“R 1”或“R 2”),闭合开关前应将滑片移至 端(填“a”或“b”)。
3、 他将分别用电流表内接法和外接法得到的电流、电压数据描到 U-I 图上,如图 2 所示。在图 2 中由电流表外接法得到测量图线是 (填“甲”或“乙”),你的判断依据是 。 图 23.(2017 北京朝阳期末,15)某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的器材如下:待测小灯泡(2.5 V,1.25 W)电源(电动势 3 V,内阻不计)电流表(00.6 A,内阻约 0.125 ;03 A,内阻约 0.025 )电压表(03 V,内阻约 3 k;015 V,内阻约 15 k)单刀单掷开关及导线若干(1)为减小误差,在本实验中电流表应选用 0 A 量程;电压表应选用 0 V 量程。 (2)
4、如图是本实验器材的实物图,图中已连接了部分导线,为了满足实验要求并尽可能减小误差,请补充实物图中的连线。34.某实验小组要描绘一只小灯泡 L(2.5 V 0.3 A)的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:电源 E(3.0 V,内阻约 0.5 )电压表 V1(03 V,内阻约 3 k)电压表 V2(015 V,内阻约 15 k)电流表 A1(00.6 A,内阻约 0.125 )电流表 A2(03 A,内阻约 0.025 )滑动变阻器 R(05 )(1)电压表应选择 ,电流表应选择 。 (2)应选择图 1 中哪一个电路图进行实验? 。 图 1(3)根据正确的实验电路图,该小组
5、同学测得多组电压和电流值,并在图 2 中画出了小灯泡 L 的伏安特性曲线。由图可知,随着小灯泡两端电压的增大,灯丝阻值也增大,原因是 。当小灯泡两端电压为 1.40 V 时,其电阻值约为 (结果保留 2 位有效数字)。 图 24(4)若将如图 3 所示的交变电压直接加在这个小灯泡 L 的两端,则小灯泡的电功率约为 W(结果保留 1 位有效数字)。 (5)将小灯泡 L 接入图 4 所示电路,通过实验采集数据,得到了电压表示数 U 随电流表示数 I 变化的图像,图 5 中能正确反映 U-I 关系的是 。 图 5综合提能1.(2017 北京丰台一模,19)某同学想要描绘标有“2.5 V,0.3 A”
6、字样的小灯泡的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确,绘制曲线完整。实验室提供的器材除了开关、导线外,还有电压表(03 V,内阻约 3 k)、电流表(00.6 A,内阻约 0.1 )、滑动变阻器 R(010 ,额定电流 1 A)、滑动变阻器R(0100 ,额定电流 1 A)。图甲是该同学实验中的实物连线图,图乙是测得数据后绘出的小灯泡的伏安特性曲线。下列选项中说法正确的是( )图甲5图乙A.图甲中的滑动变阻器选择 R调节效果较好B.为了减小电表内阻带来的误差,图甲中导线应该连接 b 处C.为了满足实验数据的测量要求,图甲中导线应该连接 d 处D.由图乙可知,拐点两侧区域小灯泡阻值分别恒定,但两定值
7、不等2.(2017 北京西城二模,21)(1)用 10 分度的游标卡尺测量小球的直径,测量的示数如图 1 所示,读出小球直径 d 的值为 mm。 图 1(2)某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,用标有“2.5 V,0.3 A”的小灯泡,采用如图 2 所示的电路进行实验。图 2 图 3 他选择了学生电源、电流表和电压表。现有两个滑动变阻器 R1(010 )和 R2(01 k),实验中应选用的滑动变阻器是 。 请根据图 2 所示的电路,在图 3 中进行实物连线。6图 4如图 4 是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线。从图线可以得出小灯泡灯丝的电阻率随温度变化的特点是 。 在实验中,
8、当小灯泡两端加 2.5 V 的电压时,小灯泡的电阻为 (保留两位有效数字)。 若实验室现只有一个电动势为 6 V 的铅蓄电池,为了调节方便,同时确保实验过程的安全,某同学设计在电路中某位置增加一个阻值合适的定值电阻 R0。在如图 5 给出的 A、B、C 三个位置中,更合理的位置是哪一个,并简要说明理由。图 5答案精解精析基础巩固1.答案 (1)1.844(在 1.8421.846 范围内均可) 4.240 (2)247解析 (1)由题图 a 知,圆柱体的直径为 1.5 mm+34.40.01 mm=1.844 mm,长度为 42 mm+80.05 mm=42.40 mm=4.240 cm。(2
9、)由 I= ,R= 及 S= 得 = 。 (2)2 242.答案 (1)R= 3.4 (2) 图见解析 R 1 b 乙 电流表外接时,测得的电阻值偏小解析 (1)由公式 R= ,代入数值得电阻阻值 R=3.4 ;(2)如图所示由于用滑动变阻器采用分压式接法,所以从方便调节的角度考虑,滑动变阻器选最大阻值较小的R1;为保护电路中元件,闭合开关前,滑片应移至 b 端,使导线两端电压为零。因为电流表外接时,测得的电流值偏大,由 R= 可知电阻值偏小,对应图线乙。3.答案 (1)0.6 3 (2)见解析解析 (1)根据小灯泡规格“2.5 V,1.25 W”可以知道,额定电压 U=2.5 V,额定电流
10、I= = A=0.5 A,可1.252.5以知道电流表应选“00.6 A”量程,电压表应选“03 V”量程;(2)因为实验要求减小误差,需要尽可能多的测量数据,所以滑动变阻器应采用分压式接法;小灯泡阻值较小,在额定电压下工作时 Rx= = =5 ,因 =600, =40,则电流表应采用外接法,如图所示。 2.50.5 4. 答案 (1)V 1 A 1(2)A(3)灯丝的电阻率随温度的升高而增大 7.0(4)0.38(5)C解析 (1)在满足测量要求的前提下,小量程的电表精度更高,故电压表选择 V1,而电流表选择 A1。(2)电压表的内阻远大于灯泡的电阻,选择电流表外接法可减小系统误差,为使灯泡
11、两端的电压从 0开始调节,滑动变阻器应采用分压式接法,故选 A。(3)小灯泡两端电压增大时,灯丝的电功率增大导致温度升高,灯丝的电阻率增大,灯丝的电阻增大。由图 2 读出灯泡两端电压是 1.40 V 时,灯丝中的电流是 0.20 A,由欧姆定律知此时灯泡灯丝的电阻R= = =7.0 。 1.400.20(4)由图 3 知该交流电压的有效值 U0= V= V。由图 2 读出 U0= V1.4 V 时的电流 I 0=0.20 22 2 2A,则灯泡的电功率 P=U0I0=1.40.20 W0.3 W。(5)由图 4 知 U=E-Ir,式中 E 为电源电动势,r 为电源内电阻,故 C 选项正确。综合
12、提能1.C 滑动变阻器应用于分压电路时,总阻值较小的调节方便,故 A 项错误;因电压表内阻远大于灯泡电阻,电压表的分流作用可忽略,故选用电流表外接法以减小测量误差,故 B 项错误;为使灯泡两端电压从零开始测量以满足绘制完整曲线的要求,变阻器应采用分压接法,故 C 项正确;由欧姆定律和图线可知,拐点两侧区域图线上对应点各处 U 和 I 比值不恒定,故 D 项错误。2. 答案 (1)18.4(2)R 1 如图所示随着温度的升高,小灯泡灯丝的电阻率增大10是 C 位置。理由是:当滑动变阻器的滑片滑到最左端时,能保证小灯泡两端的电压为零;当滑片滑到最右端时,能保证小灯泡两端的电压不超过它的额定电压 2.5 V。这样既方便了操作,又确保了小灯泡的安全。解析 (1)主尺读数为 18 mm,游标尺读数为 40.1 mm=0.4 mm,小球直径 d=18 mm+0.4 mm=18.4 mm。(2)分压电路中滑动变阻器用总电阻小的方便调节。9由 I-U 图像知,当 U=2.5 V 时,电流 I=0.25 A,R= = =10 。 2.50.25
