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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20Ω.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
1.0Ω;电流表A:量程为
0.6A内阻约为
0.50Ω;电压表V:量程为10V内阻约为10kΩ;滑动变阻器R:最大电阻值为
5.0Ω;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ρ电阻丝的阻值Rx≈
0.5Ω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
0.6Ω电压表V量程3V内阻约3kΩ待测的电阻丝Rx阻值约为
0.5Ω标准电阻R0阻值5Ω滑动变阻器R15Ω2A滑动变阻器R2200Ω
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LS2-12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LS2-24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ρ的计算式为ρ= ; 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LS2-53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LS2-61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:
①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I
0.
②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1280Ω. 3由此可知圆柱体的电阻为 Ω.
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LS2-72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1Ω、电流表内阻约为
0.1Ω、电压表内阻约为3kΩ、滑动变阻器R0~20Ω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/V
0.
100.
300.
701.
001.
501.
702.30I/A
0.
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LS2-83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LS2-94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= Ω.保留两位有效数字 图LS2-105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.1×10-2Ω·mB.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·m6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20ΩR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===.
3.1C 2R1 分压3如图所示
451.
2051.203~
1.207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ρ=;5螺旋测微器的读数为1mm+
0.01×
20.5mm=
1.205mm.
4.
10.
2820.281~
0.283均可2如图所示3偏小 系统 4ρ=[解析]1螺旋测微器的读数为d=
28.2×
0.01mm=
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ρ=.
5.
15.03
5.
3155.313~
5.317均可 2
①大
②大 31280[解析]1游标卡尺读数为
5.0cm+
0.1×3mm=
50.3mm=
5.03cm螺旋测微器读数为5mm+
0.01×
31.5mm=
5.315mm.2
①考虑电路安全性闭合开关前R1应调为最大值.
②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=1280Ω.
6.
10.
3970.395~
0.399均可 2甲3如图甲所示 4如图乙所示
4.
54.3~
4.7均可 5C 6CD[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数点在一条直线上不在直线上的点均匀分布在直线两侧明显偏离的点应舍去如图乙所示由图像可知Rx=
4.5Ω.乙5R=S=π取d≈4×10-4ml=
0.5mR=
4.5Ω解得ρ≈1×10-6Ω·m. 6系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的其测量结果总是偏大或偏小;偶然误差具有随机性可以通过多次测量取平均值来减小偶然误差.。