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1、第2课时实验:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)1.(2018武汉外国语学校高二周测)现有一合金制成的圆柱体.为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度.螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(甲)和图(乙)所示.(1)由上图读得圆柱体的直径为mm,长度为cm.(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D,L表示,则用D,L,I,U表示的电阻率的关系式为=.解析:(1)由题图(甲)知,圆柱体的直径为1.5 mm+34.40.01 mm=1.844 mm,长度为42 mm+80.05
2、 mm=42.40 mm=4.240 cm.(2)由I=,R=及S=得=.答案:(1)1.844(1.8421.846)4.240(2)2.在测定金属的电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:Rx(阻值约4 ,额定电流约0.5 A).电压表:V(量程3 V,内阻约3 k).电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 );A2(量程3 A,内阻约0.05 ).电源:E1 (电源电压为3 V);E2(电源电压为12 V).滑动变阻器:R(最大阻值约20 ).螺旋测微器:毫米刻度尺.开关S,导线.(1)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选,电源应选(均填器材代号).(2)
3、在虚线框中画出电路原理图.解析:(1)在用伏安法测电阻的实验中,为使测量尽量精确,则电流表、电压表指针需达到半偏以上,又因待测金属丝的额定电流约0.5 A,所以电流表选A1,电源选E1即可.(2)电路原理图如图所示.答案:(1)A1E1(2)电路原理图见解析3.(2017天津市南开中学高二期末)某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率,他们截取了一段电线,用米尺测出其长度为L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表测得其电阻值约为2 ,为提高测量的精度,该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件,设计了一个电路,重新测量这段导线(用Rx表示)的电阻.A.电源(提供的电压U0为3.0 V)B.电压表V1(
4、量程为03.0 V,内阻约为2 k)C.电压表V2(量程为015.0 V,内阻约为6 k)D.电流表A1(量程为00.6 A,内阻约为1 )E.电流表A2(量程为03.0 A,内阻约为0.1 )F.滑动变阻器R1(最大阻值10 ,额定电流2.0 A)G.滑动变阻器R2(最大阻值1 k,额定电流1.0 A)H.定值电阻R0(阻值为3 )I.开关S一个,导线若干(1)为提高实验的精确度,请你为该实验小组设计电路图,并画在下面的方框中.(2)实验时电压表选,电流表选,滑动变阻器选(只填代号).(3)某次测量时,电压表示数为U,电流表示数为I,则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为=.解析:(1)比较电压
5、表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系,可得测量电路必须用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可(如图).(2)电源提供的电压为3.0 V,考虑到电压表的量程和精确度两个因素,电压表应选V1;干路中电流的最大值Imax= A=0.6 A,电流表应选A1;考虑到实验的准确性,滑动变阻器应选R1.(3)由R=,得=.答案:(1)见解析(2)BDF(3)4.利用如图(甲)所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 .带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱,把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上.在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻
6、丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.实验操作步骤如下: A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;B.将选用的实验器材按照图(甲)连接实验电路;C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大;D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关.记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;F.断开开关,整理好器材.(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图(乙)所示,则d=mm;(2
7、)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图(丙)所示的R - L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式=(用给定的物理量符号和已知常数表示).(3)本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果(选填“有”或“无”)影响.解析:(1)螺旋测微器的读数为d=0.5 mm+23.00.01 mm=0.730 mm;(2)根据欧姆定律,应有I=,可得R=-Rx,根据导体的电阻公式应有Rx=,联立以上两式可得R=-L+,根据函数斜率的概念应有=,解得=.(3)本题中若考虑电流表内阻RA,则有:R=-L+-RA
8、,对图像的斜率没有影响,即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响.答案:(1)0.730(2)(3)无(教师备用)1.在测金属丝的电阻率的实验中,下列说法中错误的是(C)A.用伏安法测电阻时,可采用电流表外接法B.实验中应调节滑动变阻器,取得多组U和I的值,然后求出平均电阻C.应选用毫米刻度尺测金属丝的长度三次,然后求出平均长度lD.实验中电流不能太大,以免电阻率发生变化解析:测量的是接入电路中的金属丝的有效长度.故C错.2.(2017湖北宜昌市葛洲坝中学高二测试)如图(甲)所示,某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验,将已知直径为d的待测金属丝固定在接线柱a,b上,在金属丝上安装一个小金属滑片c,连接好电路,电路中R0是保护电阻.已知电压表的内阻远大于金属丝的电阻,电压表的分流作用可以忽略不计.闭合开关后得电流表的读数为I0,电压表的读数为U0调节滑片c的位置,分别测出长度L及所对应的电压值U,然后作出U-L图像.如图(乙)所示.(1)在下图所示的A,B,C三个测量电路应选电路.(2)根据所选电路图在图(甲)中进行实物连线.(3)测得图(乙)中图线的斜率为k,由此可得该金属丝的电阻率为.解析:(1)待测电阻是金属丝ac部分,依题意应采用电流表外接法,故选A电路;(3)由实验原理R=,S=,得=,又k=,故=k.答案:(1)A(2)实物连线如图所示(3)k5