物理人教版选修3-1作业第二章实验测量金属的电阻率（练习使用螺旋测微器）

实验:测量金属的电阻率(练习使用螺旋测微器)课后篇巩固提升1.用伏安法测金属电阻Rx(约为5Ω)的值,已知电流表内阻为1Ω,量程为0.6A,电压表内阻为几千欧,量程为3V,电源电动势为9V,滑动变阻器的阻值为0~6Ω,额定电流为5A,试画出测量Rx的原理图。解析待测金属电阻Rx≪RA·RV,应采用电流表外接法。如果采用变阻器限流接法,负载Rx的电压Umin=56+5×9V=4511V,Umax=9V,调节范围4511答案见解析图2.用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:A.待测电阻Rx:范围在5~8Ω,额定电流0.45AB.电流表A1:量程0~0.6A(内阻0.2Ω)C.电流表A2:量程0~3A(内阻0.05Ω)D.电压表V1:量程0~3V(内阻3kΩ)E.电压表V2:量程0~15V(内阻15kΩ)F.滑动变阻器R:0~100ΩG.蓄电池:电动势12VH.导线,开关为了较准确地测量,并保证器材安全,电流表应选,电压表应选,并画出电路图。

解析待测电阻Rx的额定电流为0.45A,应选电流表A1;额定电压Umax=0.45×8V=3.6V,应选电压表V1;由于RVRx=30008=375,RxRA=80.2=40,故RV≫Rx,因此选用电流表的外接法测电阻;答案A1V1电路见解析3.如图所示为用伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:A.待测电阻Rx(约100Ω);B.直流毫安表(量程0~20mA,内阻50Ω);C.直流电压表(量程0~3V,内阻5kΩ);D.直流电源(输出电压6V,内阻不计);E.滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A);F.开关1个,导线若干。根据器材规格及实验要求,在本题的实物图上连线。解析先确定电路是采用电流表内接电路还是外接电路,因为RxRA=100Ω50Ω=再确定滑动变阻器是采用限流还是分压接法。若采用限流接法,则滑动变阻器阻值达到最大时,电路中电流最小,I=URx+R+RA=6100+15+50A≈36mA,实验电路如图甲所示,实物连线如图乙所示。答案见解析4.在“测定金属的电阻率”的实验中,提供的电源是一节内阻可不计的干电池,待测金属丝的直径小于1mm,长度约为80cm,阻值约为3Ω,使用的电压表有0~3V(内阻约为3kΩ)和0~15V(内阻约为15kΩ)两个量程,电流表有0~0.6A(内阻约为0.1Ω)和0~3A(内阻约为0.02Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有~~~1500Ω三种,可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种。用螺旋测微器测金属丝的直径如图丙所示,则:(1)螺旋测微器的示数是mm。

(2)为减小测量电阻的误差,应选用图所示的电路。

(3)为了便于调节,应选用编号为的滑动变阻器。

(4)电压表的量程应选用V。

(5)电流表的量程应选用A。

解析(1)螺旋测微器的读数为0.5mm+30.6×0.01mm=0.806mm;(2)根据电源电动势为1.5V可知,电压表应选0~3V的量程;根据I=UR可求出通过待测电阻的最大电流为Imax=ERx=0.5A,所以电流表应选0~0.6A的量程;由于待测电阻满足RVR(3)为使实验时调节方便,滑动变阻器应选A;(4)根据(2)的分析可知,电压表应选0~3V的量程;(5)根据(2)的分析可知,电流表应选0~0.6A的量程。答案(1)0.806(0.804~0.808均正确)(2)乙(3)A(4)0~3(5)0~0.65.甲(2020全国Ⅰ,22)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1kΩ,电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图乙所示的两条UI图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题:(1)图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。

乙(2)根据所用实验器材和图乙可判断,由图线(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为Ω(保留1位小数)。

(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为Ω(保留1位小数)。

解析找清楚误差产生的原因,在电流相等的情况下,跨接在“O、Q”两点间的电压表的示数比跨接在“O、P”两点间的电压表的示数大。(1)在电流相等的情况下,跨接在“O、P”两点间的电压表的示数比跨接在“O、Q”两点间的电压表的示数小,所以题图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在“O、P”两点间的方案测量得到的。(2)由R=ΔUΔI,根据图线Ⅰ,可知电阻阻值为50.5Ω