可知ρ测<ρ真,A对;虽然电压表的并联引起电阻丝分得电压减小,但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系,只是由于电压表的分流会使电流I的测量值偏大,电阻测量值偏小,引起误差,B错;由ρ=
可知每一个物理量测量都会引起ρ的误差,但由于直径的指数为2,所以对结果影响最大的是d的测量,C、D对。
3.
(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为________mm,合金丝的直径为________mm。
(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。
解析:
(1)由于螺旋测微器开始起点有误差,估读为0.007mm,测量后要去掉开始误差。
(2)将电表连入电路时注意电流要从正接线柱流入,掌握滑动变阻器的分压接法。
答案:
(1)0.007 0.638
(2)如图所示
4.某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中,用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l=0.720m,用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示),用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5Ω),然后计算出该金属材料的电阻率。
在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测金属丝外,还有如下实验器材:
A.直流电源(输出电压为3V)
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表V(量程0~3V,内阻3kΩ)
D.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
E.开关、导线等
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm。
(2)根据所提供的器材,在虚线框中画出实验电路图。
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx=4.0Ω,则这种金属材料的电阻率为________Ω·m。
(保留两位有效数字)
解析:
(3)由R=ρ
得ρ=
=
,将Rx=4.0Ω、l=0.720m、d=0.600mm=0.600×10-3m代入得ρ≈1.6×10-6Ω·m。
答案:
(1)0.600
(2)如图所示
(3)1.6×10-6
5.某实验小组在“测定金属的电阻率”的实验过程中,获得的金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图所示,则它们的值分别是________mm,________A,________V。
已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20kΩ。
电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电动势E=4.5V,内阻很小。
则图中________(填电路图下方的字母)电路为本次实验应当采用的最佳电路。
用此电路测得的金属丝电阻Rx比真实值________(选填“大”或“小”)。
若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω,那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是图中的________电路。
若此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Rx=________(用题中各物理量符号表示)。
解析:
根据螺旋测微器读数规则可知金属丝直径为0.998mm;电流表读数是0.42A,电压表读数是2.26V。
由于金属丝电阻一般不太大,应采用电流表外接法。
干电池不宜在长时间、大功率状况下使用,应采用限流电路,所以本次实验应当采用的最佳电路为图A。
用此电路测得的金属丝电阻Rx实质是电阻丝与电压表并联后的等效电阻值,比真实值小。
若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω,那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是题图中的B电路。
若此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Rx=
-RA。
答案:
0.998 0.42 2.26 A 小 B
-RA
6.有一根细而均匀的导电材料样品(如图甲所示),截面为同心圆环(如图乙所示),此样品长约为5cm,电阻约为100Ω,已知这种材料的电阻率为ρ,因该样品的内径太小,无法直接测量。
现提供以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电压表V(量程3V,内阻约3kΩ)
D.电流表A1(量程50mA,内阻约20Ω)
E.电流表A2(量程0.3A,内阻约1Ω)
F.滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)
G.直流电源E(约4V,内阻不计)
H.开关一只,导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图丙所示,其示数L=_________mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图丁所示,其示数D=_________mm。
(2)设计电路测量导电材料样品的电阻Rx。
在设计时电流表应选择________(填“内接法”或“外接法”)。
这样设计后实验电阻Rx的测量值将________(填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
(3)若某次实验中,电压表和电流表的读数分别为U和I,则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d=_______________。
解析:
(1)根据游标卡尺,其主尺读数为50mm,游标尺部分读数为0.05×11mm=0.55mm,故游标卡尺的读数为L=50mm+0.55mm=50.55mm;
由题图所示螺旋测微器可知,固定刻度示数为6mm,可动刻度示数为12.3×0.01mm=0.123mm,螺旋测微器示数D=6mm+0.123mm=6.123mm。
(2)由所给实验器材可知,应采用伏安法测电阻阻值,由于待测电阻阻值约为100Ω,滑动变阻器最大阻值为20Ω,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法;电路最大电流约为I=
=
A=0.03A=30mA,电流表应选A1,电流表内阻约为20Ω,电压表内阻约为3000Ω,相对来说电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应采用外接法,实验电路图如图所示;
电流表采用外接法,由于电压表分流,电流测量值大于真实值,电阻测量值小于真实值。
(3)由欧姆定律可知,样品电阻:
R=
,由电阻定律可知:
R=ρ
=ρ
,
解得:
d=
。
答案:
(1)50.55 6.123(±0.002)
(2)外接法 小于
(3)