(浙江選考)2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 實驗與探究 第3講 電學(xué)實驗(一)學(xué)案
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1、 第3講 電學(xué)實驗(一) 實驗9:測繪小燈泡的伏安特性曲線 一、實驗原理 用電流表測出流過小燈泡的電流,用電壓表測出小燈泡兩端的電壓,測出多組(U,I)值,在I-U坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點,用一條平滑的曲線將這些點連起來. 二、實驗電路圖及器材 如圖1所示, 圖1 小燈泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個、電壓表(0~3 V~15 V)與電流表(0~0.6 A~3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 Ω)一個、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆. 三、實驗步驟 1.確定電表量程,按照實驗電路圖連接電路. 2.將滑動變阻
2、器滑片滑到阻值為0處,閉合開關(guān),使電壓從0開始變化. 3.移動滑片,測出多組不同的電壓與電流值. 4.在坐標(biāo)紙上以I為縱軸,以U為橫軸,建立坐標(biāo)系.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點,將各點用平滑的曲線連接起來,就得到小燈泡的伏安特性曲線. 5.拆除電路,整理器材. 四、實驗器材選取 1.原則:(1)安全;(2)精確;(3)操作方便. 2.具體要求 (1)電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6 A. (2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流. (3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值. (4)電壓表或電流
3、表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上.
(5)從便于操作的角度來考慮,限流式接法要選用與待測電阻阻值相近的滑動變阻器,分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器.
五、電流表內(nèi)接法與外接法的比較
電流表內(nèi)接法
電流表外接法
電路圖
誤差原因
電流表分壓U測=Ux+UA
電壓表分流I測=Ix+I(xiàn)V
電阻測量值
R測==Rx+RA>Rx測量值大于真實值
R測== 4、采用電流表內(nèi)接法.
2.臨界值計算法
Rx<時,用電流表外接法;
Rx>時,用電流表內(nèi)接法.
七、滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法比
限流式接法
分壓式接法
兩種接法的電路圖
負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍(電源內(nèi)阻不計)
≤U≤E
0≤U≤E
負(fù)載R上電流的調(diào)節(jié)范圍(電源內(nèi)阻不計)
≤I≤
0≤I≤
八、滑動變阻器兩種接法的適用條件
1.限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小).
2.分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的最大電阻要大).
九、常用電表的讀數(shù)
對于電壓表和電流 5、表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流,然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度,按照指針的實際位置進(jìn)行讀數(shù)即可.
1.0~3 V的電壓表和0~3 A的電流表的讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度分別是0.1 V和0.1 A,看清楚指針的實際位置,讀到小數(shù)點后面兩位.
2.對于0~15 V量程的電壓表,精確度是0.5 V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位,即讀到0.1 V.
3.對于0~0.6 A量程的電流表,精確度是0.02 A,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位,這時要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事項
1.實驗前檢查電表 6、是否指零,不指零時,要先調(diào)零.
2.電流表外接,滑動變阻器采用分壓式接法.
3.在小燈泡電壓接近額定值時,要緩慢增加.
4.作I-U圖象時,注意坐標(biāo)軸單位長度的選取,應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi),不要畫成折線.
例1 (2016·浙江10月學(xué)考·18)做“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗,要求采用分壓電路,電流表外接.小王的連接如圖2甲所示,閉合開關(guān)S前請老師檢查,老師指出圖中標(biāo)示的①、②兩根連線有一處錯誤,錯誤連線是________(選填“①”或“②”);圖中標(biāo)示的③、④和⑤三根連線有一處錯誤,錯誤連線是________(選填“③”“④”或“⑤”).小王正確連線后,閉合開關(guān)S前, 7、應(yīng)將滑動變阻器滑片C移到________處(選填“A”或“B”).閉合開關(guān)S,此時電壓表讀數(shù)為________V.緩慢移動滑片C至某一位置時,電流表指針如圖乙所示,電流表的示數(shù)為________A.
圖2
答案 ①?、堋 0 0.32
解析 因本實驗要求采用分壓電路、電流表外接,所以①、④兩根導(dǎo)線有問題.
實驗開始時為了保證實驗儀器的正常使用,需要將C撥到最左端,即A處,開關(guān)閉合后,電壓表讀數(shù)為0 V.
圖乙中電流表的讀數(shù)為0.32 A(不需要估讀).
例2 (2016·浙江4月選考·18)在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,小燈泡額定電壓為2.5 V、電流為0.3 A. 8、
圖3
(1)部分連線的實物圖如圖3甲所示,請在圖中完成實物連接圖.
(2)某次實驗中,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.18 A時,電壓表的指針如圖乙所示,則電壓為_______ V,此時小燈泡的功率是________ W.
(3)正確測量獲得的伏安特性曲線是下列圖象中的________(填字母).
A B
C D
答案 (1)見解析圖 (2)1.50 0.27 (3)C
解析 (1)如圖所示.
(2)電壓表的示數(shù)為1.50 V;功率P=UI=0.27 W.
(3)溫度變高,電阻率變大,所以答案為C.
變式1 在某次“測繪小燈泡 9、的伏安特性曲線”實驗中,所選用的實驗器材有
A.小燈泡“2.5 V 0.2 A”
B.電流表0~0.6 A~3 A(內(nèi)阻約1 Ω)
C.電壓表0~3 V~15 V(內(nèi)阻很大)
D.滑動變阻器“2 A 10 Ω”
E.電源(兩節(jié)干電池)
F.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干
(1)在實驗時小杰同學(xué)采用了如圖4所示的實物電路,則具體實驗操作前,該電路需改進(jìn)的地方有________________________________________________________________________.
圖4
(2)在方框中畫出正確的電路圖.
(3)當(dāng)開關(guān)閉合后,滑動變阻器 10、的滑片從右向左滑動過程中,燈泡始終不亮,但電壓表有示數(shù),則可能出現(xiàn)的故障是________.
A.小燈泡燈絲斷了
B.連接電源的導(dǎo)線斷開
C.電流表上某個接線柱與導(dǎo)線斷開
D.開關(guān)接觸不良造成斷路
答案 (1)電流表應(yīng)外接 電流表應(yīng)選0.6 A量程 滑動變阻器滑片應(yīng)置于左側(cè) (2)如圖所示 (3)A
解析 (1)由于電壓表內(nèi)阻與小燈泡電阻的比值大于小燈泡電阻與電流表內(nèi)阻的比值,故電流表要外接;小燈泡額定電流為0.2 A,電流表應(yīng)選0.6 A量程;合上開關(guān)前,為了保護(hù)電表,測量電路電壓應(yīng)最小,故滑動變阻器滑片應(yīng)置于左側(cè).(3)電壓表有示數(shù)說明電壓表到電源是通的,A正確.
變式 11、2 (2017·嘉興一中等五校聯(lián)考)為描繪小燈泡L(2.5 V 1.0 W)的伏安特性曲線,某同學(xué)根據(jù)如下可供選擇的器材設(shè)計了如圖5所示電路(電路還沒有完全接好).
圖5
A.電流表(量程0.6 A,內(nèi)阻約1 Ω)
B.電壓表(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ)
C.滑動變阻器(200 Ω,0.3 A)
D.滑動變阻器(5 Ω,2 A)
E.電池組(電動勢約3 V,內(nèi)阻未知)
F.開關(guān),帶夾子的導(dǎo)線若干
G.待測小燈泡
(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選擇________(填“C”或“D”),請以筆畫線代替導(dǎo)線將尚未連接好的電壓表連入電路中.
(2)在該同學(xué)連接最后一根導(dǎo)線的c端到直 12、流電源正極之前,請指出其中僅有的兩個不當(dāng)之處:Ⅰ.__________________;Ⅱ.____________________.
(3)改正上述兩個不當(dāng)之處后,他在測量中發(fā)現(xiàn),無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,電壓表和電流表的示數(shù)均不能取到較小值,其原因可能是導(dǎo)線________(填圖中導(dǎo)線代號)沒有連接好.
答案 (1)D 如圖所示
(2)連電路時沒有斷開開關(guān) 滑動變阻器的滑片沒有移至b端 (3)③
變式3 (2017·溫州市3月選考模擬)要測繪一個標(biāo)有“3 V 0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V.
(1)實驗的電路圖應(yīng)選用下列圖中的__ 13、______(填字母代號)
(2)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖6所示,當(dāng)小燈泡的電壓為1.0 V,其電阻為________Ω,由圖可得,當(dāng)電壓U>1 V后,小燈泡電阻R隨溫度T的升高而________(選填“增大”或“減小”).
圖6
答案 (1)D (2)10 增大
解析 (1)要使燈泡兩端的電壓由0逐漸增加到3 V,測繪小燈泡的伏安特性曲線應(yīng)采用分壓式接法,同時因燈泡內(nèi)阻較小,故電流表采用外接法,故電路圖應(yīng)選擇D;
(2)由題圖可知,當(dāng)電壓為1.0 V時,電流為0.10 A,則由歐姆定律可知:R== Ω=10 Ω;I-U圖象上各點與原點連線的斜率表示電阻的倒數(shù).由 14、題圖可知,此斜率越來越小,說明電阻在增大.
變式4 (2017·金華十校聯(lián)考)某實驗小組在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,選用的小燈泡為“2.5 V,0.8 W”.
(1)在圖7中,請用筆畫線代替導(dǎo)線完成余下的電路連線,要求小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化.
圖7
(2)根據(jù)上述電路,測量得到了多組實驗數(shù)據(jù)如下表所示,請用表中數(shù)據(jù)在圖8坐標(biāo)紙上描點,并作出I-U圖線.
次數(shù)n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
電壓/V
0
0.10
0.20
0.40
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
電流/A
0
0.07
15、0.10
0.16
0.17
0.22
0.26
0.29
0.32
圖8
答案 (1)
(2)
實驗10:探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系
一、實驗原理
根據(jù)電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d,計算出橫截面積S,并用伏安法測出電阻Rx,即可計算出金屬絲的電阻率.
把金屬絲接入電路中,用伏安法測金屬絲的電阻R.
二、實驗電路圖及實物圖
如圖9所示,
圖9
被測金屬絲,直流電源(4 V),電流表(0~0.6 A),電壓表(0~3 V),滑動變阻器(50 Ω),開關(guān),導(dǎo)線若干,螺旋測微器,毫米刻度尺.
三、實驗步驟
1. 16、在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d.
2.接好用伏安法測電阻的實驗電路.
3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量三次,求出其平均值l.
4.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置.
5.閉合開關(guān),改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi).
6.將測得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ和S=中,計算出金屬絲的電阻率.
四、數(shù)據(jù)處理
1.在求Rx的平均值時可用兩種方法
(1)用Rx=分別算出各次的數(shù)值,再取平均值;
(2)用U-I圖線的斜率求出.
2.計算電阻率將記錄的數(shù)據(jù) 17、Rx、l、d的值代入電阻率計算式ρ=Rx=.
五、注意事項
1.本實驗中被測金屬絲的電阻值較小,因此實驗電路一般采用電流表外接法.
2.被測金屬絲的有效長度,是指待測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度,亦即電壓表兩端點間的待測金屬絲長度,測量時應(yīng)將金屬絲拉直,反復(fù)測量三次,求其平均值.
例3 (2017·浙江4月選考·18)小明用電學(xué)方法測量電線的長度.首先,小明測得電線銅芯的直徑為1.00 mm,估計其長度不超過50 m(已知銅的電阻率為1.75×10-8 Ω·m).
現(xiàn)有如下實驗器材:①量程為3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表;②量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表;③阻值 18、為0~20 Ω的滑動變阻器;④內(nèi)阻可忽略、輸出電壓為3 V的電源;⑤阻值為R0=4.30 Ω的定值電阻,開關(guān)和導(dǎo)線若干.
小明采用伏安法測量電線電阻,正確連接電路后,調(diào)節(jié)滑動變阻器,電流表的示數(shù)從0開始增加,當(dāng)示數(shù)為0.50 A時,電壓表示數(shù)如圖10甲所示,讀數(shù)為______ V.根據(jù)小明測量的信息,圖乙中P點應(yīng)該________(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”),Q點應(yīng)該________(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”).小明測得的電線長度為______ m.
甲
乙
圖10
答案 2.50 接b 接a 31.4
解析 電壓表量程為3 V,所以得估讀, 19、即讀數(shù)為2.50 V;由題意知本題的實驗電路圖如圖所示:
根據(jù)Rx+R0=,Rx=ρ,S=,聯(lián)立可知L≈31.4 m.
變式5 (2017·寧波市9月聯(lián)考)用伏安法測定電阻約為5 Ω的均勻電阻絲的電阻率,電源是兩節(jié)干電池.如圖11甲所示,將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座的接線柱上,底座的中間有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P,觸頭上固定了接線柱,按下P時,觸頭才與電阻絲接觸,觸頭的位置可從刻度尺上讀出,實驗采用的電路原理圖如圖乙所示,電表均可視為理想電表.
圖11
(1)本實驗電壓表的量程選________(填“0~3 V”或“0~15 V”)
(2)根 20、據(jù)電路原理圖乙,用筆畫線代替導(dǎo)線,將實驗圖丙連接成實驗電路.
(3)閉合開關(guān)后,滑動變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動,將觸頭P自左向右移動的過程中,電流表讀數(shù)________(填“增大”、“減小”或“不變”)
(4)實驗得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù),用R=計算出相應(yīng)的電阻值后作出R-L圖線如圖丁所示,取圖線上的兩個點間的數(shù)據(jù)之差ΔL和ΔR,若電阻絲直徑為d,則電阻率ρ=________.(用ΔL、ΔR、d表示)
答案 (1)0~3 V (2)連線如圖所示
(3)不變 (4)
變式6 某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體的電阻,現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0. 21、1 Ω的電流表.采用分壓電路接線,圖12甲是實物的部分連線圖,待測電阻為圖乙中的R1,其阻值約為5 Ω.
圖12
(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接_______(填a或b)、導(dǎo)線②連接_______(填c或d).
(2)正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如表,用作圖法求得R1的阻值為________Ω.
U/V
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
I/A
0.09
0.19
0.27
0.35
0.44
0.53
(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體,R2的邊長是R1的,若測R2的阻值,則最優(yōu)的連線 22、應(yīng)選________(填選項).
A.①連接a,②連接c B.①連接a,②連接d
C.①連接b,②連接c D.①連接b,②連接d
答案 (1)a d (2)見解析圖 4.6(4.4~4.7均可) (3)B
解析 (1)因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻R1的阻值,則電流表采用外接法,而滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,故測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接a,導(dǎo)線②連接d;
(2)建立坐標(biāo)系描點連線如圖所示,則R1== Ω≈4.5 Ω;
(3)設(shè)R1的邊長為l,厚度為h,電阻率為ρ,根據(jù)電阻定律,得R1=ρ=,R2=ρ==R1,要測R2的阻值,與測量R1一樣,最優(yōu)的連線應(yīng)①連接a, 23、②連接d,選項B正確.
1.(2015·浙江理綜·22)圖1甲是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖.
圖1
(1)根據(jù)圖甲畫出實驗電路圖;
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖乙中的①、②、③、④所示,電流表量程為0.6 A,電壓表量程為3 V.所示讀數(shù)為:①________、②________、③________、④__________.兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為________和________.
答案 (1)見解析圖 (2)①0.10 A?、?.24 A?、?.00 V ④0.27 V 8.3 Ω(8.3±0.1 Ω均可) 24、 2.7 Ω(2.7±0.1 Ω均可)[如填為2.7 Ω(2.7±0.1 Ω均可) 8.3 Ω(8.3±0.1 Ω均可)也行]
解析 (1)電路圖如圖所示.
(2)電流表量程為0.6 A時,最小刻度為0.02 A,讀數(shù)讀到小數(shù)點后兩位,所以①表示數(shù)為0.10 A,②表示數(shù)為0.24 A;電壓表量程為3 V,最小刻度為0.1 V,應(yīng)估讀到0.01 V,所以③表示數(shù)為2.00 V,④表示數(shù)為0.27 V,根據(jù)歐姆定律R1==≈8.3 Ω,R2== Ω=2.7 Ω.
2.某學(xué)習(xí)小組要描繪一個標(biāo)有“3.6 V,1.2 W”的小燈泡的伏安特性曲線,除了導(dǎo)線和開關(guān)外,還有下列器材可供選擇:
25、直流電源E(電動勢4.5 V,內(nèi)阻不計);
電壓表V(量程5 V,內(nèi)阻約為5 kΩ);
電流表A1(量程350 mA,內(nèi)阻約為1 Ω);
電流表A2(量程150 mA,內(nèi)阻約為2 Ω);
滑動變阻器R1(阻值0~200 Ω);
滑動變阻器R2(阻值0~10 Ω).
(1)實驗中電流表應(yīng)選________,滑動變阻器應(yīng)選________;(填寫器材代號)
(2)如圖所示,以下的四個電路中應(yīng)選用________進(jìn)行實驗.
答案 (1)A1 R2 (2)A
3.(2017·諸暨市期末考試)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,小燈泡的標(biāo)稱值為“2.5 V 0.5 A”.
(1 26、)圖2甲是實驗中部分的電路連線,余下導(dǎo)線的連接方式:導(dǎo)線①連接________(選填a或b)、導(dǎo)線②連接________(選填c或d)、導(dǎo)線③連接________(選填e或f).
(2)根據(jù)上述電路,測量得到了一組實驗數(shù)據(jù),已將數(shù)據(jù)描繪在圖乙的坐標(biāo)紙中,請在圖中描出小燈泡的伏安特性曲線.
圖2
答案 (1)a c e (2)如圖所示
解析 (1)根據(jù)小燈泡的額定電壓2.5 V,額定電流0.5 A,可以知道電壓表、電流表的連線,同時滑動變阻器應(yīng)該采用分壓式接法,所以導(dǎo)線①、②、③分別連接a、c、e;(2)圖象處理時應(yīng)用平滑的曲線盡可能多地連接各點.
4.(2017·嘉興市期 27、末)某小燈泡的額定電壓是2.5 V,小明同學(xué)通過實驗測繪小燈泡的伏安特性曲線,要求采用分壓電路,電流表外接.
(1)用多用電表粗測小燈泡的阻值,倍率選用“×1”擋,如圖3甲所示,其電阻為________ Ω;
(2)請你在圖乙中完成實物接線余下導(dǎo)線的連接;
(3)小明正確的完成了實驗,根據(jù)所測數(shù)據(jù)描繪了小燈泡的伏安特曲線,如圖丙所示,當(dāng)小燈泡兩端電壓U=2.5 V時,其電阻R=________ Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);
(4)在(1)和(3)中小燈泡的電阻測量值明顯不同的原因是________.
A.(1)中的測量是錯誤的
B.(3)中的測量是錯誤的
C.(1)中的測量誤差太 28、大
D.由于溫度不同造成了電阻值不同
圖3
答案 (1)1.0
(2)如圖所示
(3)8.3 (4)D
5.在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系”實驗中,有兩節(jié)新的干電池、開關(guān)、若干導(dǎo)線和待測金屬管(其阻值約為5 Ω)及下列器材:
A.電壓表0~3 V,內(nèi)阻約10 kΩ
B.電壓表0~15 V,內(nèi)阻約50 kΩ
C.電流表0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω
D.電流表0~3 A,內(nèi)阻約0.01 Ω
E.滑動變阻器,0~10 Ω
F.滑動變阻器,0~100 Ω
(1)要求較準(zhǔn)確地測出其阻值,電壓表應(yīng)選__________,電流表應(yīng)選__________,滑 29、動變阻器應(yīng)選__________;(填序號)
(2)實驗中某同學(xué)的實物接線如圖4所示,請指出接線中的兩處明顯錯誤.
圖4
錯誤1:________________________________________________________________________;
錯誤2:________________________________________________________________________.
答案 (1)A C E (2)導(dǎo)線連接在了滑動變阻器的滑片上 采用了電流表內(nèi)接法
解析 (1)由于兩節(jié)干電池的電動勢為3 V,所以電壓表應(yīng)選A;由于通 30、過金屬管的最大電流約為Im== A=0.6 A,所以電流表應(yīng)選C.由于待測金屬管的阻值約為5 Ω,滑動變阻器F阻值太大,故滑動變阻器應(yīng)選E.
(2)由于待測金屬管阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,所以電流表應(yīng)用外接法,連線圖中的兩處明顯錯誤分別是:
錯誤1:導(dǎo)線連接在了滑動變阻器的滑片上;
錯誤2:采用了電流表內(nèi)接法.
6.在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實驗中,為了探究3根材料未知、橫截面積均為S=0.20 mm2的金屬絲a、b、c的電阻率,采用如圖5所示的實驗電路.M為金屬絲c的左端點,O為金屬絲a的右端點,P是金屬絲上可移動的接觸點.在實驗過程中,電流表讀數(shù)始終為I=1.25 A,電 31、壓表讀數(shù)U隨OP間的距離x的變化如下表:
圖5
x/mm
600
700
800
900
1 000
1 200
1 400
U/V
4.00
4.50
5.10
5.90
6.50
6.65
6.82
x/mm
1 600
1 800
2 000
2 100
2 200
2 300
2 400
U/V
6.93
7.02
7.15
7.85
8.50
9.05
9.75
(1)繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線;
(2)求出金屬絲的電阻率ρ,并進(jìn)行比較.
答案 見解析
解析 (1)以O(shè)P間距離x為橫軸,以 32、電壓表讀數(shù)U 為縱軸,描點、連線繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線.
(2)根據(jù)電阻定律R=ρ可得ρ=R·=·.
則ρa(bǔ)= Ω·m=1.00×10-6 Ω·m
ρb= Ω·m=1.04×10-7 Ω·m
ρc= Ω·m=1.04×10-6 Ω·m
通過計算可知,金屬絲a與c電阻率接近,遠(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率.
7.小明對2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣,于是用伏安法測量其電阻值.
(1)圖6甲是部分連接好的實物電路圖,請用電流表外接法完成接線并在圖中畫出.
圖6
(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性,并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U-I 33、圖上,如圖乙所示.在圖中,由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用________(選填“○”或“×”)表示的.
(3)請你選擇一組數(shù)據(jù)點,在圖上用作圖法作圖,并求出這段鉛筆芯的電阻為________ .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
答案 (1)見解析圖甲 (2)× (3)見解析圖乙 用“×”表示的數(shù)據(jù)連線時,電阻為1.2 Ω(1.1~1.3 Ω均可),用“○”表示的數(shù)據(jù)連線時,電阻為1.6 Ω(1.5~1.7 Ω均可)
解析 (1)連線如圖甲所示.
甲
乙
(2)U-I圖象如圖乙所示,U-I圖象的斜率反映了電阻的大小,而用電流表內(nèi)接法時測得的電阻偏大,外接法時測得的電阻偏小,所以外接法的數(shù)據(jù)點是用“×”表示的.
(3)在U-I圖象上,選用外接法所得的“×”連線,則R==1.2 Ω,選用內(nèi)接法所得的“○”連線,則R==1.6 Ω.
20
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