第八章 实验八测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器.docx

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第八章实验八测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器

实验八　测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）

【例1】　

（1）如图2所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为________mm，________mm，________mm。

图2

（2）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图3所示，则金属丝的直径是________mm。

图3

（3）①图4甲使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A。

②图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V。

若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V。

图4

（4）旋钮式电阻箱如图5所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为______Ω。

今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是________。

若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________。

图5

答案　

（1）17.7　23.85　3.18　

（2）2.150　（3）①0.02　0.44　0.1　2.20　②0.1　1.70　0.5　8.5　（4）1987　将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到00～19998Ω

【变式训练1】　某实验探究小组的同学准备测量电炉丝的电阻率，他们首先用螺旋测微器测出一段电炉丝的直径和长度如图6甲、乙所示，则该电炉丝的直径为________mm，长度为________mm。

该小组同学又从标称为“220V　500W”“220V　300W”“220V　25W”的3个电炉中任选一个，正确使用多用电表欧姆×10挡测量其阻值，结果如图丙所示，则该电炉的阻值是________Ω，选标称功率为________W的电炉丝。

图6

答案　0.900　33.10　165　300

热点二　教材原型实验

伏安法测电阻

电流表的内接法和外接法的比较

内接法

外接法

电路图

误差原因

电流表分压U测＝Ux＋UA

电压表分流I测＝Ix＋IV

电阻测量值

R测＝

＝Rx＋RA＞Rx，

测量值真实值

R测＝

＝

＜Rx，

测量值真实值

适用条件

RARx

RVRx

适用于测量

电阻

电阻

【例2】　某实验小组尝试测量一段电阻丝的电阻率。

可供选择的器材有：

A.电池组E（电动势为3V，内阻约5Ω）；

B.电压表V（量程为0～3V，内阻约15kΩ）；

C.电阻箱R（0～999.9Ω）；

D.开关、导线若干。

图7

完成下列填空：

（1）把电阻丝拉直后用螺旋测微器测量电阻丝的直径，测量结果如图7甲所示，其读数为d＝________mm。

（2）将电阻丝两端固定在有刻度尺的接线板两端的接线柱上，在被固定的电阻丝上夹一个与接线柱c相连的小金属夹P。

实验要求将a、c端接入电路，且将小金属夹P右移、电阻箱的阻值减小时，接入电路的电压表读数保持不变，如图乙所示，请用笔画线代替导线在图丙中完成电路的连接。

（3）图乙中电压表读数为U＝________V。

（4）改变金属夹P与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电压表读数保持不变，如图乙所示。

重复多次，记录每一次电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度L，数据如表格所示。

断开开关，整理实验器材。

请在图丁中描点，并作出R－L图象。

R/Ω

21.0

17.0

13.0

9.0

L/cm

20.00

40.00

60.00

80.00

（5）根据R－L图象和已知数据，可求出该电阻丝的电阻率为________Ω·m。

（计算结果保留2位有效数字）

答案　

（1）0.400　

（2）如图甲所示　（3）2.50　（4）如图乙所示　（5）2.5×10－6

【变式训练2】　实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。

该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图8甲所示的电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。

图8

可供使用的器材有：

电流表：

量程0.6A，内阻约0.2Ω；

电压表：

量程3V，内阻约9kΩ；

滑动变阻器R1：

最大阻值5Ω；

滑动变阻器R2：

最大阻值20Ω；

定值电阻：

R0＝3Ω；

电源：

电动势6V，内阻可不计；

开关、导线若干。

回答下列问题：

（1）实验中滑动变阻器应选______（填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至______（填“a”或“b”）端。

（2）在实物图9中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。

图9

（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为______V。

（4）导线实际长度为____________m（保留2位有效数字）。

答案　

（1）R2　a　

（2）如图所示。

（3）2.30（2.29、2.31均正确）。

（4）94（93、95均正确）。

热点三　实验拓展创新

1.等效替代法测电阻

【例3】　电学实验中经常需要测量电阻的阻值：

（1）测电阻的方法有很多种，现在有一只标“220V　40W”的灯泡，它正常工作时的电阻为________Ω。

若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻值就________（填“大于”“等于”或“小于”）灯泡正常工作时的电阻值。

（2）用下列器材设计一个实验，测量该灯泡正常工作时的电阻值。

A.220V交流电源

B.单刀双掷开关一只

C.电阻箱一只（0～999.9Ω，额定电流0.5A）

D.固定电阻一只（0.5kΩ，额定电流0.3A）

E.交流电流表一只（0～0.3A）

请在方框内画出电路原理图。

答案　

（1）1210　小于　

（2）见解析图

2.半偏法测电表内阻

（1）半偏法近似测量电流表内阻。

【例4】　（2015·新课标全国卷Ⅱ，23）电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。

某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法），实验室提供的器材如下：

待测电压表

（量程3V，内阻约为3000Ω），电阻箱R0（最大阻值为99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值100Ω，额定电流2A），电源E（电动势6V，内阻不计），开关2个，导线若干。

（1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。

（2）根据设计的电路，写出实验步骤：

____________________________________________________________________。

（3）将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV（填“＞”“＝”或“＜”），主要理由是___________________________。

答案　

（1）见解析图　

（2）见解析　（3）＞　

【变式训练3】　用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值（阻值约为200Ω），实验室提供如下器材：

电池组E：

电动势3V，内阻不计；

电流表A1：

量程0～15mA，内阻约为100Ω；

电流表A2：

量程0～300μA，内阻为1000Ω；

滑动变阻器R1：

阻值范围0～20Ω，额定电流2A；

电阻箱R2：

阻值范围0～9999Ω，额定电流1A；

开关S、导线若干。

要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：

（1）为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表____（填写器材代号）与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________Ω，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表。

（2）在图15中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号。

图15

（3）调节滑动变阻器R1，两表的示数如图16所示，可读出电流表A1的示数是________mA，电流表A2的示数是________μA，测得待测电阻Rx的阻值是________。

本次

测量存在一定的系统误差，考虑这个原因测量值比真实值________（填“偏大”或“偏小”）。

图16

答案　

（1）A2　9000　

（2）电路如图　（3）8.0　150　187.5Ω　偏小

1.（2016·全国卷Ⅱ，23）某同学利用图17所示电路测量量程为2.5V的电压表

的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：

电阻箱R（最大阻值99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值50Ω），滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ），直流电源E（电动势3V），开关1个，导线若干。

图17

实验步骤如下

①按电路原理图17连接线路；

②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图17中最左端所对应的位置，闭合开关S；

③调节滑动变阻器，使电压表满偏；

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：

（1）实验中应选择滑动变阻器________（填“R1”或“R2”）。

（2）根据图17所示电路将图18中实物图连线。

图18

（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω（结果保留到个位）。

（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________（填正确答案标号）。

A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA

答案　

（1）R1　

（2）见解析图　（3）2520　（4）D

2.某研究小组要测量电压表V1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据，现提供如下器材：

A.电压表V1：

量程3V，内阻r1待测（约2000Ω）

B.电压表V2：

量程6V，内阻r2＝4000Ω

C.电压表V3：

量程4V，内阻r3＝10000Ω

D.电流表A1：

量程0.6A，内阻r4＝0.05Ω

E.滑动变阻器R0：

总电阻约50Ω

F.电源E：

电动势15V，内阻很小

G.开关S、导线若干

（1）请从所给器材中选出适当的器材，设计电路，在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的符号。

（2）根据所设计的电路图，写出待测电压表V1的内阻r1的表达式，即r1＝________，式中各符号的意义是_________________________________________________

____________________________________________________________________。

答案　

（1）如图所示　

（2）

r2　U1为电压表V1的示数，U2为电压表V2的示数，r2为电压表V2的内阻

3.（2017·全国卷Ⅱ，23）某同学利用如图19所示的电路测量一微安表（量程为

100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻。

可使用的器材有：

两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀开关S1和S2。

C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

图19

（1）按原理图19将图20中的实物连线。

图20

（2）完成下列填空：

①R1的阻值为________Ω（填“20”或“2000”）。

②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图19中滑动变阻器的________端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1。

将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________（填“相等”或“不相等”）

④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。

待测微安表的内阻为______Ω（结果保留到个位）。

（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：

_____________________________

____________________________________________________________________。

答案　

（1）见解析　

（2）①20　②左　③相等　④2550

（3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。