2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 实验 测定金属的电阻率练习 新人教版选修3-1.doc

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20.一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1.0;电流表A:量程为0.6A,内阻约为0.50;电压表V:量程为10V,内阻约为10k;滑动变阻器R:最大电阻值为5.0;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,电阻丝的阻值Rx0.5,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3k)待测的电阻丝Rx(阻值约为0.5)标准电阻R0(阻值5)滑动变阻器R1(5,2A)滑动变阻器R2(200,1.5A)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.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的计算式为=;(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LS2-34.2017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.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: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.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1280.(3)由此可知,圆柱体的电阻为.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1)、电流表(内阻约为0.1)、电压表(内阻约为3k)、滑动变阻器R(020,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1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520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.图LS2-9(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图LS2-10所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第1、5、7次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线.由图线得到金属丝的电阻值Rx=.(保留两位有效数字)图LS2-10(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为(填选项前的字母).A.110-2mB.110-3mC.110-6mD.110-8m(6)任何实验测量都存在误差,下列关于误差的说法中正确的是(填选项前的字母).A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差1.AC解析实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它的分流作用很小,应采用电流表外接法.故A、C操作错误.2.(1)外接法(2)如图所示(3)解析(1)待测电阻约为20,R,故采用电流表外接法.(2)因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能大,所以滑动变阻器要采用分压式接法,电路图如图所示.(3)电压表分得的电流为IV=,所以Rx中的电流为Ix=I-IV=I-,则Rx=.3.(1)C(2)R1分压(3)如图所示(4)(5)1.205(1.2031.207均可)解析(1)电阻丝Rx两端的最大电压U=IRx=0.25V,比电压表量程小得多,需要串联一分压电阻,即串联一标准电阻R0,此时R0+Rx,电流表采用外接法,选项C正确;(2)滑动变阻器若选用R2或采用限流接法,调控范围小,应选择R1,并采用分压接法;(3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法,实物连线如图所示;(4)待测电阻Rx=-R0,由电阻定律得Rx=,联立解得=;(5)螺旋测微器的读数为1mm+0.0120.5mm=1.205mm.4.(1)0.282(0.2810.283均可)(2)如图所示(3)偏小系统(4)=解析(1)螺旋测微器的读数为d=28.20.01mm=0.282mm.(2)连线如图所示.(3)电流表采用外接法,测出的电阻比真实值偏小,这种误差叫作系统误差.(4)由电阻定律R=,则康铜丝的电阻率=.5.(1)5.035.315(5.3135.317均可)(2)大大(3)1280解析(1)游标卡尺读数为5.0cm+0.13mm=50.3mm=5.03cm,螺旋测微器读数为5mm+0.0131.5mm=5.315mm.(2)考虑电路安全性,闭合开关前R1应调为最大值.为防止烧坏电流表,R2应从最大值开始逐渐调小,所以最初R2应调到最大值.(3)此电路利用等效替代法测电阻,所以R圆柱体=R2=1280.6.(1)0.397(0.3950.399均可)(2)甲(3)如图甲所示(4)如图乙所示4.5(4.34.7均可)(5)C(6)CD解析(2)通过给定的数据发现电压接近从0开始,故滑动变阻器采用分压式接法.(3)实物连线图如图甲所示.甲(4)图线应过原点,且使大多