实验七 测定金属的电阻率
1.某同学做“测定金属电阻率”的实验.
(1)需要通过实验直接测量的物理量有:__________________________________________
__________________________________________________________(写出名称和符号).
(2)这位同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如实图7-1所示.由图中电流表、
电压表的读数可计算出金属丝的电阻为________ Ω.
实图7-1
解析 (1)由R=ρ、R=得ρ=.需要直接测量的物理量有U、I、l、d.
(2)电压表读数是2.40 V,电流表读数是0.46 A,电阻R== Ω≈5.22 Ω.
答案 (1)加在金属丝两端的电压U,通过金属丝的电流I,金属丝的长度l,金属丝的直
径d (2)5.22
2.“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如实图7-2所示,a、b、c、d是四种不同的金属丝.现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝,其规格如下表所示.
实图7-2
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.8
0.8
B
镍铬合金
0.5
0.5
C
镍铬合金
0.3
0.5
D
镍铬合金
0.3
1.0
E
康铜合金
0.3
0.5
F
康铜合金
0.8
0.8
(1)电路中四种金属丝应分别选用上表中的________(用编号表示).
(2)某学生对实验数据分析归纳出:电路图中四种金属丝的电阻R与长度L、横截面积S
的关系可用比例式R∝来表示.你认为是否正确,为什么?
________________________________________________________________________.
(3)在交流合作时,有位同学提出用如实图7-3所示的电路,只要将图中P端分别和1、
2、3、4相接,读出电流,利用电流跟电阻成反比的关系,也能探究出导体电阻与其影
响因素的定量关系,请你对其作出评价.
实图7-3
解析 (1)本实验采用的是控制变量法,分别选用导体材料相同、横截面积相同时,导体
的长度不同,B、C符合要求;选用导体材料相同、长度相同时,导体的横截面积不同,
C、D符合要求;选用导体横截面积相同、长度相同时,导体的材料不同,C、E符合要
求.故选BCDE.
答案 (1)BCDE (2)不正确,因为它们的材料不完全相同.
(3)不能探究出. ①实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等;②电流表的内阻与
金属丝相比不能忽略,对实验影响较大.
3.在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如实图7-4所示,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5 Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
实图7-4
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.
(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材:
A.电压表0~3 V,内阻10 kΩ
B.电压表0~15 V,内阻50 kΩ
C.电流表0~0.6 A,内阻0.05 Ω
D.电流表0~3 A,内阻0.01 Ω
E.滑动变阻器,0~10 Ω
F.滑动变阻器,0~100 Ω
①要求较准确地测出其阻值,电压表应选________,电流表应选________,滑动变阻器
应选________.(填序号)
②实验中某同学的实物接线如实图7-5所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错
误.
实图7-5
错误1:_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
错误2:_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
(3)若测得金属丝的直径用d表示,电阻用R表示,则该金属材料的电阻率ρ=________.
解析 (1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出,半毫米刻度线已经露出来,因此主尺上
应读0.5 mm,可动刻度上接近第18个刻度线,可以估读0.180 mm(或0.179 mm),所以
该金属丝直径应为0.5 mm+0.180 mm(或0.179 mm)=0.680 mm(或0.679 mm).
(2)①由电路图知电源是两节干电池,电动势是3 V,用3 V量程的电压表A;因为电阻[ ]
丝的电阻大约为5 Ω,如果把3 V的电动势全加在电阻丝上,电流才是0.6 A,因此用量
程是0.6 A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5 Ω,为了减小实验误差,应选10 Ω
的滑动变阻器E.(3)由R=ρ可得:ρ=.
答案 (1)0.680(或0.679) (2)①A C E ②错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上
错误2:采用了电流表内接法 (3)
4.(1)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如实图7-6所示,该金属丝的直径是________mm.
(2)某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx,现备有下列器材:
A.电流表(量程100 μA,内阻约2 kΩ);
B.电流表(量程500 μA,内阻约300 Ω);
C.电压表(量程15 V,内阻约100 kΩ);
D.电压表(量程50 V,内阻约500 kΩ);
E.直流电源(20 V,允许最大电流1 A);
F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W);
G.开关和导线若干.
电流表应选________,电压表应选________.(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路,如实图7-7所示,为保证实验顺利进行,并
使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在连线上存在的问题:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
实图7-7
解析 (1)D=1 mm+0.5 mm+20.6×0.01 mm=1.706 mm.
(2)由于电源电压为20 V,为测量精确应选电压表C,此时电路中电流表的最大电流Im
==0.6 mA=600 μA,为保证安全,需选电流表B.≈,≈,故Rx是大电
阻,故电流表应采用内接式接法.滑动变阻器最大阻值1 kΩ,待测电阻约25 kΩ,限流
式接法变阻器调节范围很小,起不到应有作用,故应采用分压式接法.
答案 (1)1.706(1.704~1.708均可)
(2)B C ①电流表应采用内接的方式 ②滑动变阻器应采用分压式接法
5.如实图7-8所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格列表如下:
器 材
规 格
待测电阻Rx
阻值在900 Ω~1 000 Ω之间
电源E
具有一定内阻,电动势约9.0 V
电压表V1
量程2.0 V,内阻r1=1 000 Ω
电压表V2
量程5.0 V,内阻r2=2 500 Ω
电流表A
量程3.0 A,内阻r=0.10 Ω
滑动变阻器R
开关S、导线若干
最大阻值约100 Ω,额定电流0.5 A
为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的
一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代替导线,在所给
的实验器材中选择合适的器材,连成满足要求的测量Rx阻值的电路.
实图7-8
解析 由于待测电阻约1 000 Ω,滑动变阻器最大电阻为100 Ω,要使电表读数发生变化,
滑动变阻器必须使用分压式接法.当电源电动势全部加在待测电阻上时,流过的电流约
为I== A=9 mA<3.0 A,显然不能用电流表来测电流,而应该把其中一个电压
表V1当电流表来使用.根据比值法容易判断出待测电阻是大电阻,伏安法应使用内接法.
答案
6.为了测量电流表A1的内阻,某同学采用如实图7-9所示的实验电路.其中:
实图7-9
A1是待测电流表,量程为300 μA,内阻约为100 Ω;
A2是标准电流表,量程是200 μA;
R1是电阻箱,阻值范围是0~999.9 Ω;
R2是滑动变阻器;
R3是保护电阻;[ ]
E是电池组,电动势为4 V,内阻不计;
S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关.
(1)①实验中滑动变阻器采用________接法(填“分压”或“限流”);
②根据如实图7-9所示电路的实物图,请在下面方框中画出实验电路图.
(2)请将该同学的操作补充完整:
①连接好电路,将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”);将开
关S2扳到接点a处,接通开关S1;调整滑动变阻器R2,使电流表A2的读数是150 μA;
②将开关S2扳到接点b处,________,使电流表A2的读数仍是150 μA.
③若此时电阻箱各旋钮的位置如实图7-10所示,则待测电流表A1的内阻Rg=
________Ω.
实图7-10
(3)上述实验中,无论怎样调整滑动变阻器R2的滑片位置,都要保证两只电流表的安全.在
下面提供的四个电阻中,保护电阻R3应选用________.(填写阻值前相应的字母)
A.200 kΩ B.20 kΩ C.15 kΩ D.150 kΩ
解析 (1)①该电路为限流接法 ②电路图如答案图所示.
(2)①闭合开关之前,应使滑动变阻器的阻值最大,滑片在最左端;本实验使用替代法测
量电流表的内阻,因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同,开关接b时,
需调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻,读数为86.3 Ω.
(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时,电路中的电流不能超过两个电流表的量程,即I=
≤200×10-6A,解得R3≥20 kΩ.
答案 (1)①限流
②如图所示
(2)①左端 ②保持R2不变,调整变阻箱R1 ③86.3
(3)B
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