届人教版实验八测定金属丝的电阻率单元测试.docx
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届人教版实验八测定金属丝的电阻率单元测试
1.某同学在学完“测量金属的电阻率”实验后,找到一个柱状导体材料,想利用实验测量其电阻率,利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量该导体的长度和粗细。
(1)用螺旋测微器测量导体直径如图甲,则该材料的直径为________mm;利用20分度的游标卡尺测量导体长度如图乙,但该游标卡尺的游标尺前面部分刻度值被污渍覆盖看不清,该导体材料长度为________cm。
(2)在本实验中,为了减小电流表和电压表内阻引起的系统误差,采用了如图丙所示的电路。
测电阻过程中,首先,闭合开关S1,将开关S2接2,调节滑动变阻器RP和R,使电压表读数尽量接近满量程,读出这时电压表和电流表的示数U1、I1;然后,将开关S2接1,读出这时电压表和电流表的示数U2、I2。
则待测材料的电阻可以表示为________。
(3)若本实验中,测得导体的长度为L,直径为D,电阻为Rx,则该导体电阻率的表达式为________。
答案
(1)1.783(1.782~1.784均正确) 10.155
(2)
(3)
解析
(1)螺旋测微器的读数为D=1.5mm+28.3×0.01mm=1.783mm;游标卡尺的读数为L=101mm+11×0.05mm=101.55mm=10.155cm。
(2)开关S2接2时应有U1=I1(Rx+RA+RP),开关S2接1时应有U2=I2(RA+RP),联立以上两式解得Rx=
。
(3)根据电阻定律Rx=
可得,导体电阻率为ρ=
。
2.(2017·邯郸一中模拟)在测定某金属的电阻率实验中:
(1)某学生进行了如下操作:
①利用螺旋测微器测金属丝直径d,如图1所示,则d=________mm。
②测量金属丝电阻Rx的电路图如图2所示,闭合开关S,先后将电压表右侧接线端P接a、b点时,电压表和电流表示数如表1所示。
该学生认真观察到两次测量中,电流表的读数几乎未变,发生这种现象的原因是______________________________________,比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测=________Ω(结果保留两位有效数字),从系统误差角度分析,Rx的测量值与其真实值Rx真比较,Rx测________Rx真(填“>”“=”或“<”)。
(2)另一同学找来一恒压电源,按图3的电路先后将接线端P分别接a处和b处,测得相关数据如表2所示,该同学利用该数据可算出Rx的真实值为________Ω。
答案
(1)①1.704 ②电压表内阻远大于金属丝电阻,电压表分流几乎为零 12 <
(2)13
解析
(1)①由图示螺旋测微器可知,螺旋测微器示数为1.5mm+20.4×0.01mm=1.704mm。
②由表中实验数据可知,电压表接a、b两点时,电流表示数不变,电压表示数变化较大,说明电压表内阻很大,电压表分流很小,几乎为零,电流表分压较大,电流表应采用外接法,电压表应接a点,金属丝电阻Rx测=
=
Ω≈12Ω;电流表采用外接法,由于电压表分流作用,电流的测量值大于真实值,由欧姆定律可知,金属丝电阻测量值小于真实值。
(2)由表中实验数据知,RA=
,则Rx=
-RA=13Ω。
3.(2017·河南郑州质检)要测定一卷阻值约为20Ω的金属漆包线的长度(两端绝缘层已去除),实验室提供有下列器材:
A.电流表A:
量程①0~0.6A,内阻约为1Ω;量程②0~3A,内阻约为0.2Ω
B.电压表V:
量程③0~3V,内阻约为2kΩ;量程④0~15V,内阻约为10kΩ
C.学生电源E:
电动势约为30V,内阻r可以忽略
D.滑动变阻器R1:
阻值范围0~10Ω,标定电流4A
E.滑动变阻器R2:
阻值范围0~500Ω,标定电流0.5A
F.开关S及导线若干
(1)使用螺旋测微器测量漆包线直径时示数如图甲所示,则漆包线的直径为d=________mm。
(2)为了调节方便,并能较准确地测出该漆包线的电阻,电流表应选择量程__________(填量程序号),电压表应选择量程__________(填量程序号),滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”),请设计合理的实验电路,将电路图完整地补画在虚线框中。
(3)根据正确的电路图进行测量,某次实验中电压表与电流表的表盘示意图如图乙,可求出这卷漆包线的电阻为________Ω(结果保留三位有效数字)。
(4)已知这种漆包线金属丝的直径为d,材料的电阻率为ρ,忽略漆包线的绝缘层的厚度,则这卷漆包线的长度L=________(用U、I、d、ρ、π表示)。
答案
(1)0.830(0.829~0.831均正确)
(2)①④R1图见解析 (3)21.3(4)
解析
(1)螺旋测微器的固定刻度为0.5mm,可动刻度为33.0×0.01mm=0.330mm,所以漆包线的直径为d=0.5mm+0.330mm=0.830mm。
(2)题目中给出的电源电动势约为30V,为了安全起见,电压表应选择量程④。
为了便于控制,滑动变阻器采用分压接法,故滑动变阻器选总电阻较小的R1。
通过金属漆包线的最大电流不超过Imax=
=
A=0.75A,所以电流表应选择量程①。
由于Rx<
,为小电阻,故电流表选择外接法,电路图如图所示。
(3)电压表量程为0~15V,分度值为0.5V,故读数为11.5V,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则指针示数为0.54A,所以这卷漆包线的电阻为Rx=
=
Ω≈21.3Ω。
(4)由欧姆定律和电阻定律可知Rx=
=ρ
=ρ
,解得漆包线的长度L=
。
4.(2017·广东湛江四校联考)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下:
(1)用游标卡尺测量其长度如图甲所示,可知其长度为________mm。
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为________mm。
(3)选用多用电表的电阻“×1”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该圆柱体的阻值约为________Ω。
(4)为更精确地测量其电阻,可供选择的器材如下:
电流表A1(量程0~300mA,内阻约为2Ω);
电流表A2(量程0~150mA,内阻约为10Ω);
电压表V1(量程0~1V,内阻r0=1000Ω);
电压表V2(量程0~15V,内阻约为15kΩ);
定值电阻R0=3000Ω;
滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值为1000Ω);
电源E(电动势约为4V,内阻r约为1Ω);
开关,导线若干。
为了使测量尽量准确,测量时电表读数不得小于其量程的
,电压表应选________,电流表应选________,滑动变阻器应选________。
(填器材代号)
(5)根据你选择的器材,请在虚线框内画出实验电路图。
答案
(1)50.15
(2)4.700(4.699~4.701均正确) (3)22 (4)V1 A2 R1 (5)图见解析
解析
(1)游标卡尺的读数为50mm+3×0.05mm=50.15mm。
(2)螺旋测微器的读数为4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm。
(3)欧姆表的读数:
示数×倍率=22×1Ω=22Ω。
(4)(5)用量程0~15V的电压表指针偏角太小,所以用电压表V1与R0串联改装成量程为4V,内阻RV=R0+r0=4000Ω的电压表。
由电源电动势和内阻的值知电流最大约为Im=
=
A≈174mA,所以用电流表A2,滑动变阻器用最大阻值较小的,便于调节,所以用滑动变阻器R1,由于Rx<
,所以采用电流表外接,滑动变阻器采用分压接法,电路图如图所示。
5.(山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:
Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A)
电压表:
V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表:
A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:
E1(电动势3V,内阻不计);
E2(电动势12V,内阻不计);
滑动变阻器:
R(最大阻值约20Ω);
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm。
(2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选________,电源应选________(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图。
答案
(1)1.773(1.771~1.775均正确)
(2)A1E1图见解析
解析
(1)读数为(1.5mm+27.3×0.01mm)=1.773mm。
(2)金属丝的额定电流约为0.5A,两端最大电压约为2V,所以电源选择E1,电流表选择A1,滑动变阻器采用限流接法,又Rx<
,电流表采用外接法。
电路原理图如图所示。
6.(广东高考)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和图乙所示,长度为________cm,直径为________mm。
(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:
①将滑动变阻器R1的阻值置于最________(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;
②将电阻箱R2的阻值调至最________(选填“大”或“小”),将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阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为________Ω。
答案
(1)5.01 5.315(5.314~5.316均正确)
(2)①大 ②大 ③1280
解析
(1)游标卡尺的读数为
l=(50+0.1×1)mm=50.1mm=5.01cm。
螺旋测微器的读数为
d=(5+31.5×0.01)mm=5.315mm。
(2)此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的,故在①步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大,以保证电路安全。
同理②步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大。
①步骤中,由闭合电路欧姆定律得
I0=
,其中R表示圆柱体的电阻。
②步骤中,仍由闭合电路欧姆定律得
I0=
由等量代换可得R=R2=1280Ω。
7.(江苏高考)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。
为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧图甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)。
从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm。
(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。
合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。
由此可以推断:
电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。
(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。
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,对实验应作怎样的改进?
请写出两条建议。
答案
(1)B 0.410
(2)7、9 断路 (3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。
(或测量多组电流和电压值,用图象法求电阻值)
解析
(1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。
螺旋测微器读数=0+41.0×0.01mm=0.410mm。
(2)7、9之间发生断路,则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中,此时改变阻值较小的滑动变阻器阻值时,对电压表和电流表的示数影响很小,符合题述现象,同时满足两表读数。
(3)因为Rx=58.7Ω>
=30Ω,所以应选用电流表内接法。
为了减小偶然误差可测量多组电流和电压值,计算电阻的平均值。
(或测量多组电流和电压值,用图象法求电阻值)