可供使用的器材有:
电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 Ω; 电压表:量程3 V,内阻约9 kΩ; 滑动变阻器R1:最大阻值5 Ω; 滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω; 定值电阻:R0=3 Ω;
电源:电动势6 V,内阻可不计; 开关、导线若干. 回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至________端(填“a”或“b”).
(2)在图乙所示的实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表示数如图丙所示,读数为________V.
(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字).
l
[解析] (1)根据R=ρ,得铜导线的阻值约为Rx=1.7 Ω,即Rx+R0=4.7 Ω.实验中的滑
S动变阻器若选R1,则当滑动变阻器滑片移至a端时,电压表的示数约为3 V,若滑动变阻器滑片向右移动,电压表示数变大,超过电压表量程,故实验中的滑动变阻器应选R2.闭合开关S前应使电路中的电阻最大,故滑动变阻器滑片应移至a端.
(2)连线如图所示.
(3)电压表的示数为2.30 V.
U2.30
(4)根据欧姆定律,铜导线与R0的串联电阻R== Ω=4.6 Ω,所以铜导线的电阻
I0.50Rx=R-R0=1.6 Ω.
1.0×10lRxS1.6×
根据Rx=ρ得导线长度l== m≈94 m. -
Sρ1.7×108[答案] (1)R2 a (2)见解析图 (3)2.30(2.29~2.31均正确) (4)94(93~95均正确)
考点三 对误差分析和实验原理的考查 [学生用书P134]
在“测定金属的电阻率”的实验中,若待测金属丝的电阻约为5 Ω,要求测量结
果尽量准确,提供以下器材供选择:
A.电池组(3 V,内阻1 Ω)
B.电流表(0~3 A,内阻0.012 5 Ω) C.电流表(0~0.6 A,内阻0.125 Ω) D.电压表(0~3 V,内阻4 kΩ) E.电压表(0~15 V,内阻15 kΩ)
F.滑动变阻器(0~20 Ω,允许最大电流1 A) G.滑动变阻器(0~2 000 Ω,允许最大电流0.3 A) H.开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用________(填写仪器前的字母代号);
(2)测电阻时,电流表、电压表、待测金属丝电阻Rx在组成测量电路时,应采用电流表________(选填“外”或“内”)接法,待测金属丝电阻的测量值比真实值偏________(选填“大”或“小”);
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图所示,则读数为________mm;
-6
(4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ=________.
E
[解析] (1)电池组电压是3 V,流过金属丝的最大电流Im==0.5 A,故电流表选C,
r+Rx
电压表选D;滑动变阻器选总阻值小的,便于调节,故选F;另外要选导线、开关.
RxRV
(2)因为=40,=800,故电流表选择外接法,外接法测量值偏小.
RARx
(3)根据螺旋测微器的读数规则知,读数是0.5 mm+40.0×0.01 mm=0.900 mm. L4LπRd2
(4)由于R=ρ=ρ2,解得ρ=.
Sπd4L
πRd2
[答案] (1)ACDFH (2)外 小 (3)0.900 (4)
4L
[学生用书P134]
“测定金属的电阻率”实验的核心是导线电阻的测量,除伏安法外,还有几种常用的方法,这也是本实验的主要创新点.
方法一:伏伏法
1.(2015·陕西西工大附中适应性训练)用以下器材可测量电阻Rx的阻值.
A.待测电阻Rx,阻值约为600 Ω
B.电源E,电动势约为6.0 V,内阻可忽略不计 C.毫伏表V1,量程为0~500 mV,内阻r1=1 000 Ω D.电压表V2,量程为0~6 V,内阻r2约为10 kΩ E.电流表A,量程为0~0.6 A,内阻r3约为1 Ω F.定值电阻R0,R0=60 Ω
G.滑动变阻器R,最大阻值为150 Ω H.单刀单掷开关S一个,导线若干
(1)测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的1/3,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图.
(2)若选测量数据中的一组来计算Rx,则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx=________,式中各符号的意义是:
________________________________________________________________________.
(所有物理量用题中代数符号表示)
6 V
[解析] (1)电路的最大电流为I==0.01 A,电流表量程太大,可以把毫伏表并联
600 Ω一个定值电阻改装成电流表,电压表选择V2即可,要求测量多组数据,滑动变阻器需用分压式接法,电路如图.
(2)流过被测电阻的电流为I=?U2-U1?R0r1
. U1?R0+r1?
[答案] (1)测量电路如解析图所示
?U2-U1?R0r1(2) U1为毫伏表V1的读数,U2为电压表V2的读数,r1为毫伏表的内
U1?R0+r1?阻,R0为定值电阻
[总结提升] 已知内阻的电压表可当做电流表使用,若量程太小可以配合定值电阻增大其量程,这是设计电路中的高频考点.
方法二:安安法
2.(2015·福建南安模拟)为测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验
室提供如下器材:
电池组E:电动势3 V,内阻不计
电流表A1:量程0~15 mA,内阻约为100 Ω 电流表A2:量程0~300 μA,内阻1 000 Ω 滑动变阻器R1:阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A 电阻箱R2:阻值范围0~9 999 Ω,额定电流1 A 开关S、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下面问题:
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到________Ω,这样可以改装成一个量程为3.0 V的电压表;
(2)在方框中画出完整测量Rx阻值的电路图,并在图中标明器材代号;
U2-U1U1U1U1?R0+r1?
+=,被测电阻阻值为Rx==r1R0R0r1I
(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是________mA,电流表A2的示数是________μA,测得待测电阻Rx的阻值是________.本次测量存在一定的系统误差,考虑这个原因测量值较真实值________(填“偏大”或“偏小”).
[解析] (1)题目未给出电压表,把A2和R2串联起来充当电压表,此电压表量程为3 V, 3 VR=-1 000 Ω=9 000 Ω. -
300×106A(2)电路图如图所示.
(3)由图示可知,电流表A1的示数为8.0 mA,电流表A2的示数是150 μA,电流表A2
U1.5 V
的电压读数为1.5 V,待测电阻阻值为Rx===187.5 Ω.
I18.0 mA
测量的电流值偏大,因此测量的电阻偏小. [答案] (1)A2 9 000 (2)见解析图 (3)8.0 150 187.5 Ω 偏小
[总结提升] 已知内阻的电流表可当做电压表使用,若量程太小,配合定值电阻可以增大其量程,这也是电学设计电路的高频考点.
方法三:等效法
如图所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上,读出电流表示数I;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值.
3.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.
(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甲
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