微专题86实验测定金属丝的电阻率.docx

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微专题86实验测定金属丝的电阻率

微专题86实验：

测定金属的电阻率

【方法点拨】

伏安法测金属丝电阻时，电压不要求从0开始，仪器合适时滑动变阻器一般用限流式接法．金属丝电阻一般较小，电流表选用外接法．

【微专题训练】

现要测定一段粗细均匀、电阻约为60Ω的合金丝的电阻率，若已测得其长度，要尽量精确的测量其电阻值R，器材有：

电池组（电动势3.0V，内阻约为1Ω）

电流表（量程0～100mA，内阻约0.5Ω）

电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）

滑动变阻器R1（0～10Ω，允许最大电流2.0A）；

滑动变阻器R2（0～500Ω，允许最大电流0.5A）；

开关一个、导线若干．

图7

（1）以上器材中，所用的滑动变阻器应选．（填“R1”或“R2”）

（2）用螺旋测微器测量合金丝直径时的刻度位置如图7甲所示，读数为mm.

（3）如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应移到．（填“最左端”或“最右端”）

（4）为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应改进的是．（填选项前的字母）

A．电流表连接方式改为内接法

B．滑动变阻器连接方式改为限流式

【解析】

（1）为测多组实验数据，滑动变阻器需要采用分压式接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择R1　

（2）由图示螺旋测微器可知，其示数为：

0.5mm＋20.3×0.01mm＝0.703mm　（3）由图示电路可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于最右端；（4）＝＝120，＝＝50，＞，因此电流表应采用内接法，故选A.

【答案】

（1）R1　

（2）0.703　（3）最右端　（4）A

用一段长80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验．

（1）用多用表粗测电阻丝的电阻，结果如图1甲所示，由此可见电阻丝电阻的测量值约为________Ω.

（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图乙所示，由此可知金属丝直径的测量结果为________mm.

（3）在用电压表和电流表测金属丝的电阻时，提供下列供选择的器材：

A．直流电源（电动势约为4.5V，内阻很小）

B．电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）

C．电压表（量程0～15V，内阻约15kΩ）

D．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.125Ω）

E．电流表（量程0～3A，内阻约0.025Ω）

F．滑动变阻器（阻值范围0～15Ω，最大允许电流1A）

G．滑动变阻器（阻值范围0～200Ω，最大允许电流2A）

H．开关、导线若干

要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，在供选择的器材中，电流表应选择________，电压表应选择______，滑动变阻器应选择________．（填字母代号）

（4）根据上面选择的器材，在图丙中完成实验电路的连接．

【答案】

（1）6.0　

（2）0.935（0.933～0.936均可）　（3）D　B　F

（4）如图所示

导电玻璃是制造LCD的主要材料之一．为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取长度L＝25.00cm的圆柱体导电玻璃进行实验，主要步骤如下，完成下列填空：

（1）首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图2a所示，则直径d＝________mm.

图2

（2）然后用欧姆表粗测该导电玻璃的电阻Rx，发现其电阻约为12.0Ω.

（3）为精确测量Rx的阻值，该小组设计了图b所示的实验电路．可供使用的主要器材有：

器材

规格

电源E

电动势4.5V，内阻约1Ω

定值电阻R0

阻值为20Ω

电压表V1

量程3V，内阻约3kΩ

电压表V2

量程15V，内阻约15kΩ

电流表A1

量程200mA，内阻约1.5Ω

电流表A2

量程0.6A，内阻约0.5Ω

滑动变阻器R1

阻值范围0～1kΩ

滑动变阻器R2

阻值范围0～20Ω

①图中电压表应选用________；电流表应选用________；滑动变阻器应选用________．（填器材代号）

②该小组进行了如下操作：

a．将滑动变阻器的滑片移到最右端，将S1拨到位置1，闭合S2，调节滑动变阻器使电流表和电压表的示数尽可能大，稳定后读出电流表和电压表的示数分别为0.185A和2.59V；

b．将滑动变阻器的滑片移到最右端，将S1拨到位置2，调节滑动变阻器使电流表和电压表的示数尽可能大，稳定后读出电流表和电压表的示数分别为0.125A和2.65V；

c．将滑动变阻器的滑片移到最右端，断开S2.可求得Rx＝________Ω.

（4）由以上实验可求得，该导电玻璃电阻率的值ρ＝________Ω·m.

【解析】（3）根据待测电阻Rx的粗测阻值，题图b中电压表应选用量程为3V的电压表V1；电流表应选用量程为200mA的电流表A1；滑动变阻器应选用最大阻值与待测电阻阻值差不多的滑动变阻器R2.设电流表内阻为RA，对操作步骤a，由欧姆定律可得U1＝I1（RA＋Rx）；对操作步骤b，由欧姆定律可得U2＝I2（RA＋R0）；联立解得Rx＝－＋R0＝12.8Ω.（4）由电阻定律得Rx＝，S＝，解得该导电玻璃电阻率的值ρ＝2.512×10－4Ω·m.

【答案】

（1）2.500（2.498～2.502均可）

（3）①V1　A1　R2　②12.8　（4）2.512×10－4（2.508×10－4～2.517×10－4均可）

常见测电阻的方法有：

伏安法、伏阻法、安阻法、替代法、半偏法、欧姆法等．现实验桌上有下列器材：

A．待测电阻R（阻值约10kΩ）

B．滑动变阻器R1（0～1kΩ）

C．电阻箱R0（99999.9Ω）

D．电流计G（500μA，内阻不可忽略）

E．电压表V（3V，内阻约3kΩ）

F．直流电源E（3V，内阻不计）

G．开关、导线若干

图3

（1）甲同学设计了如图3a所示的测量电路，请指出他的设计中存在的问题：

①________________________________________________________________________

②______________________________________________________________（指出两处即可）．

（2）乙同学用图b所示的电路进行实验．

①请在图c中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接；

②将滑动变阻器的滑动头移到________（填“左”或“右”）端，再接通开关S；保持S2断开，闭合S1，调节R1使电流计指针偏转至某一位置，并记下电流I1；

③断开S1，保持R1不变，闭合S2，调节R0使得电流计读数为________时，R0的读数即为待测电阻的阻值．

（3）丙同学查得电流计的内阻为Rg，采用图d进行实验，改变电阻箱电阻，读出电流计相应的示数I，由测得的数据作出－R0图象如图e所示，图线纵轴截距为m，斜率为k，则待测电阻R的阻值为________．

【解析】

（1）题图a采用伏安法测电阻，当待测电阻远大于灵敏电流计的内电阻时，灵敏电流计应内接以减小实验误差；由于滑动变阻器全值电阻远小于待测电阻，采用限流式接法时，调节滑片位置，电路总电阻变化不大，因此电压表、灵敏电流计示数变化不大，无法用图象法处理实验数据，因此滑动变阻器应采用分压式接法．

（2）②滑动变阻器采用分压式接法时，接通电路前应使待测电路两端电压为零，所以R1滑片初始位置应在左端；③应用替代法测电阻时，应使电流值不变，所以调节R0使得电流计读数为I1以达到等效替代的作用．（3）由闭合电路欧姆定律可知，I＝，变形后可得：

＝R0＋（R＋Rg），结合图象可知，图象斜率k＝，纵轴截距m＝（R＋Rg），解两式得：

R＝－Rg.

【答案】

（1）①灵敏电流计不应外接　②滑动变阻器不应采用限流式接法

（2）①如图所示　②左　③I1

（3）－Rg

用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，所用器材如下：

电源E（电动势约为3V，内阻可忽略）

电压表V1（量程为3V，内阻很大）

电压表V2（量程为3V，内阻很大）

定值电阻R1（阻值为400Ω）

定值电阻R2（阻值为200Ω）

电阻箱R（最大阻值为999.9Ω）

单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干

（1）请将图乙中的实物按图甲所示的电路进行连线．

（2）开关S1闭合，将S2拨到1位置，记录电压表V1示数；再将S2拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R，电阻箱示数如图丙所示，则R＝________Ω.

（3）根据以上操作可算出未知电阻Rx＝________Ω（结果保留两位有效数字）．

【解析】（3）根据串并联电路的特点可得，×（R＋R2）＝×（Rx＋R1），解得Rx≈2.7×102Ω.

【答案】

（1）如图所示　

（2）300.0　（3）2.7×102

要测定一个未知电阻Rx，实验室提供以下器材：

待测电阻Rx，阻值约为2Ω，额定电流为2A

电流表A1量程为0.6A，内阻r1＝0.5Ω

电流表A2量程为3.0A，内阻r2约为0.1Ω

变阻器R1，电阻变化范围为0～10Ω

变阻器R2，电阻变化范围为0～1kΩ

定值电阻R3＝10Ω

定值电阻R4＝100Ω

电源电动势E约为9V，内阻很小

开关S，导线若干

要求实验时测量尽可能准确，改变滑动变阻器的阻值，在尽可能大的范围内测得多组A1、A2的读数I1、I2，然后利用I1—I2图象求出未知电阻的阻值Rx.

（1）实验中定值电阻应该选________，滑动变阻器应选择________．

（2）请在图5中补充完整实物连线电路．

（3）I1—I2图象如图6所示，若图线斜率为k，则电阻Rx＝________.（用题中所给字母表示）

【解析】

（1）电流表A1与定值电阻串联作为电压表使用，可串联定值电阻R3＝10Ω，改装成量程为6.3V的电压表．根据实验要求，滑动变阻器应采用分压接法，故选择滑动变阻器阻值变化范围小的R1.

（2）由于待测电阻较小，应采用电流表外接法．（3）待测电阻两端电压U＝I1（r1＋R3），待测电阻中电流I＝I2－I1，由欧姆定律得Rx＝，联立解得I1＝I2.对比题给的I1－I2图象，I1－I2图象的斜率大小k＝，解得Rx＝.

【答案】

（1）R3　R1　

（2）如图所示

（3）

物理兴趣小组的同学要探究一质地均匀的圆柱形热敏电阻的电阻率随温度变化的规律．

（1）利用以下实验器材设计实验研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律：

A．热敏电阻（常温下约300Ω）

B．温度计

C．电流表A1（60mA，约10Ω）

D．电流表A2（3A，约0.1Ω）

E．电压表V（6V，约15kΩ）

F．滑动变阻器R1（500Ω，0.5A）

G．滑动变阻器R2（5Ω，2A）

H．蓄电池（9V,0.05Ω）

I．开关一个，导线若干

①要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________．（填器材前的字母标号）

②请你将图7中的实验器材连接成测量电路．

（2）实验的主要步骤：

a．在烧杯中加入适量冷水和冰块，形成冰水混合物，正确连接电路，闭合开关，记录电流表、电压表的示数和温度计的示数，断开开关；

b．在烧杯中添加少量热水，闭合开关，记录电流表、电压表示数和温度计的示数，断开开关；

c．重复b的操作若干次，测得多组数据．

①若某次测量中，温度计的示数为t，电流表、电压表的示数分别为I、U，则温度为t时热敏电阻的阻值为______．

②若他们得到的热敏电阻的阻值随温度变化