第十一章　3.实验 导体电阻率的测量 练习 Word版含答案

3.实验:导体电阻率的测量
课后篇巩固提升
基础巩固
1.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作中正确的是(　　)
A.用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
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,电压表对它分流作用很小,应采用电流表外接法,A、C错误。故选B、D。
答案BD
2.用伏安法测金属电阻Rx(约为5 Ω)的值,已知电流表内阻为1 Ω,量程为0.6 A,电压表内阻为几千欧,量程为3 V,电源电动势为9 V,滑动变阻器的阻值为0~6 Ω,额定电流为5 A,试画出测量Rx的原理图。
解析待测金属电阻Rx?RA·RV,应采用电流表外接法。如果采用变阻器限流接法,负载Rx的电压Umin=56+5×9 V=4511 V,Umax=9 V,调节范围4511~9 V,显然所提供的电压表量程不够,故应采用分压接法,电路原理图如图所示。
答案见解析图
3.如图所示为用伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:
A.待测电阻Rx(约100 Ω);
B.直流毫安表(量程0~20 mA,内阻50 Ω);
C.直流电压表(量程0~3 V,内阻5 kΩ);
D.直流电源,电压为6 V(在实物图中用蓄电池的符号代替);
E.滑动变阻器(阻值范围0~15 Ω,允许最大电流1 A);
F.开关1个,导线若干。
根据器材规格及实验要求,在本题的实物图上连线。
解析先确定电路是采用电流表内接电路还是外接电路,因为RxRA=100Ω50Ω=2<RVRx=5×103 Ω100Ω=50,所以采用电流表外接法。
再确定滑动变阻器是采用限流还是分压接法。若采用限流接法,则滑动变阻器阻值达到最大时,电路中电流最小,I=URx+R+RA=6100+15+50 A≈36 mA,此时电阻Rx的电压约为3.6 V,均已超过电流表和电压表的量程,故必须采用滑动变阻器分压式接法。
实验电路如图甲所示,实物连线如图乙所示。
答案见解析
4.在“金属电阻率的测量”的实验中,提供的电源是一节内阻可不计的干电池,待测金属丝的直径小于1 mm,长度约为80 cm,阻值约为3 Ω,使用的电压表有0~3 V(内阻约为3 kΩ)和0~15 V(内阻约为15 kΩ)两个量程,电流表有0~0.6 A(内阻约为0.1 Ω)和0~3 A(内阻约为0.02 Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有:A.0~10 Ω;B.0~100 Ω;C.0~1 500 Ω三种,可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种。用螺旋测微器测金属丝的直径如图丙所示,则:
(1)螺旋测微器的示数是　　　　 mm。?
(2)为减小测量电阻的误差,应选用　　　　图所示的电路。?
(3)为了便于调节,应选用编号为　　　　的滑动变阻器。?
(4)电压表的量程应选用　　　　 V。?
(5)电流表的量程应选用　　　　 A。?
解析(1)螺旋测微器的读数为0.5 mm+30.6×0.01 mm=0.806 mm;
(2)根据电源电动势为1.5 V可知,电压表应选0~3 V的量程;根据I=UR可求出通过待测电阻的最大电流为Imax=ERx=0.5 A,所以电流表应选0~0.6 A的量程;由于待测电阻满足RVRx>RxRA,可知电流表应用外接法,所以应选图乙所示的电路;
(3)为使实验时调节方便,滑动变阻器应选A;
(4)根据(2)的分析可知,电压表应选0~3 V的量程;
(5)根据(2)的分析可知,电流表应选0~0.6 A的量程。
答案(1)0.806(0.804~0.808均正确)　(2)乙　(3)A
(4)0~3　(5)0~0.6
5.如图为“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路,已知小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)完成下列实验步骤:
①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,　;?
②闭合开关后,逐渐移动滑动变阻器的滑片,　　　　　　　　　　　　　　;?
③断开开关,……。根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
解析(1)滑动变阻器为分压式接法,故闭合开关前,小灯泡两端的电压应为零,调节滑动变阻器的滑片,使它靠近滑动变阻器左端的接线柱。闭合开关后,逐渐移动滑动变阻器的滑片,增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到额定电压。
(2)与实物电路相应的电路图如图所示。
答案(1)①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱　②增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到小灯泡额定电压　(2)见解析图
6.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡的规格为“6 V　3 W”,其他供选择的器材有:
A.电压表V1(量程0~6 V,内阻20 kΩ)
B.电压表V2(量程0~20 V,内阻60 kΩ)
C.电流表A1(量程0~3 A,内阻0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻1 Ω)
E.滑动变阻器R1(0~1 000 Ω,0.5 A)
F.滑动变阻器R2(0~20 Ω,2 A)
G.直流电源E,电压6~8 V
H.开关S及导线若干
实验中要求电压表示数在0~6 V范围内变化,读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便绘出伏安特性曲线。在上述器材中,电压表应选用　　　　　,电流表应选用　　　　　,滑动变阻器应选用　　　　　,并在方框中画出实验原理图。?
解析小灯泡为“6 V　3 W”,额定电压为6 V,额定电流为0.5 A,即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5 A,最大电压不超过6 V。在选择电压表和电流表时,本着安全、精确的原则,安全原则即量程要大于所测电流或电压值;精确原则是量程要尽量小,量程越小测量越精确。故电流表应选A2,电压表应选V1。滑动变阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则,“安全”即流过滑动变阻器的最大电流I≈ER应小于允许通过的最大电流;“调节方便”即滑动变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻。本实验中小灯泡在正常工作时的电阻R灯=U2P=623 Ω=12 Ω,故应选用R2。连接电路时,滑动变阻器采用分压式接法;电流表采用外接法。实验原理图如图所示。
答案A　D　F　电路图如图
7.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的器材有:
A.小灯泡:规格为“3.8 V　0.3 A”
B.电流表:量程0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω
C.电流表:量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω
D.电压表:量程0~5 V,内阻约为5 kΩ
E.滑动变阻器:阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A
F.直流电源,电压6 V(在实物图中用蓄电池的符号代替)
G.开关一只,导线若干
(1)为了使测量尽可能地准确,需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8 V且能方便地进行调节,因此电流表应选　　　　　。(填器材前序号)?
(2)根据你选用的实验电路,将如图所示的器材连成实物电路。
解析(1)因小灯泡的额定电流为0.3 A,为减小读数误差,应让指针偏角大一些,故电流表选B。
(2)由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知,电路图如图甲所示,由电路图连接的实物图如图乙所示。
答案(1)B　(2)见解析图
8.如图甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。
(1)为了通过测量得到如图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙和图丙两个电路中应选择的是图　　　　　,简要说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　。(电源电压为9 V,滑动变阻器的阻值为0~100 Ω)?
(2)在如图丁所示的电路中,电源电压恒为9 V,电流表读数为70 mA,定值电阻R1=250 Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为　　　　　V;电阻R2的阻值为　　　　　Ω。?
解析(1)图乙的滑动变阻器用的是分压式接法,加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压,从而能够得到完整的I-U图线,故选图乙。
(2)通过R1的电流为I1=UR1=9250 A=36 mA,通过热敏电阻的电流I2=I-I1=(70-36) mA=34 mA,由题图甲可知热敏电阻两端的电压为5.4 V,电阻R2=9-5.434×10-3 Ω≈105.9 Ω。
答案(1)乙　图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压
(2)5.4　105.9