某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx:电源E,适当量程的电流表、电压表各一只(电流表有内阻,电压表内阻不是无限大),滑动变阻器R、RP,开关S1、S2,导线若干.他设计如图甲所示的电路测量电阻Rx的值,并有效地消除了因电压表和电流表内阻而产生的系统误差.
实验步骤如下:
A.先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数为I1、U1;
B.闭合S2,调节RP,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(1)请你帮他按电路图在实物图乙上连线;
(2)指出上述步骤B中错误的做法并进行改正:_____________________________,写出用测量数据表示被测电阻Rx的表达式:______________________________.
【解析】 (1)电路连接如图所示.
【答案】 (1)图见解析 (2)应保持RP不变,闭合S2
用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验室提供如下器材:
电池组E(电动势3 V,内阻不计)
电流表A1(量程0~15 mA,内阻约为100 Ω)
电流表A2(量程0~300 μA,内阻为2 000 Ω)
滑动变阻器R1(阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A)
电阻箱R2(阻值范围0~9 999 Ω,额定电流1 A)
开关S、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下面问题:
(1)将电流表A2与电阻箱串联,改装成一个量程为3.0 V的电压表,需将电阻箱阻值调到________Ω.
(2)在方框中完整画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明器材代号;
(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,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________Ω.
(3)由图示可知,电流表A1的示数为8.0 mA,电流表A2的示数是150 μA;待测电阻两端电压U=I2RV=150×10-6×10 000 V =1.5 V,测得待测电阻Rx== Ω=187.5 Ω或Rx=≈191 Ω.
【答案】 (1)8 000 (2)图见解析 (3)8.0 150 187.5(或191)
某同学为了测定一只电阻的阻值,采用了如下方法:
(1)用多用电表粗测:多用电表电阻挡有4个倍率:分别为×1 k、×100、×10、×1,该同学选择×100倍率,用正确的操作步骤测量时,发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示).为了较准确地进行测量,请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤:
①__________________________________________________________________.
②两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0 Ω处.
③重新测量并读数,若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示,测量结果是________Ω.
(2)为了尽量准确测该电阻,现用伏安法测电阻,要求测量时,电表指针有较大偏转,测量多组数据.除被测电阻外,还备有如下实验仪器,请选择仪器,设计实验电路.
A.电压表V(量程50 V,内阻约为25 kΩ)
B.电流表A1(量程100 mA、内阻r1=20 Ω)
C.电流表A2(量程100 mA、内阻约5 Ω)
D.定值电阻R0(80 Ω)
E.滑动变阻器R(0~10 Ω)
F.电源:电动势E=6 V,内阻较小
G.导线、开关若干
请在虚线框内画出能准确测量电阻R的电路图(要求在电路图上标出元件符号).请根据设计的电路图写出Rx的测量值表达式:Rx=________.
(2)已知电源电动势E=6 V,而电压表V的量程为50 V,相比较可得知,此电压表不可选,误差太大.
由电源电动势E=6 V,被测阻值约120 Ω可知:通过Rx的最大电流约为I==50 mA.此题要用伏安法测电阻,测量中表的指针要有较大角度偏转误差才会较小,同时知A1的量程和内阻.可将定值电阻R0与A1串联改装成一电压表测Rx两端的电压.滑动变阻器的最大阻值R=10 Ω,比被测电阻Rx小得多,则采取分压接法,电路图如图所示.
由电路图可知,Rx两端电压Ux=I1(R0+r1)
Rx中的电流Ix=I2-I1
则Rx==(R0+r1)
【答案】 (1)①换用×10倍率的挡位 ③120 (2)电路图见解析 (R0+r1)
实验室进了一批用来做螺线管用的金属导线,某同学想通过实验测定该材料的电阻率.
(1)实验中他找来一定值电阻保护电表不被烧毁,为确定该产品是否可当成保护电阻,他用多用电表粗测其电阻:将选择开关打到欧姆挡的“×10”倍率挡,测量结果如图甲所示,则定值电阻为________Ω.
(2)通过测量确定该定值电阻可当成保护电阻,他便设计了如图乙所示原理图,根据图乙将实物图丙连接好.
(3)其主要实验步骤如下:
①用螺旋测微器测金属丝的直径,测量结果如图丁所示,则金属丝的直径D=________mm.
②适当取出一段样品材料,然后按原理图连接好实验器材.
③用毫米刻度尺测量出接入实验电路中金属丝的长度,某次测量刻度尺的示数如图戊所示,则金属丝长度的测量值为L=________cm.
④改变接入电路中金属丝的长度,重复实验多次.
(4)根据实验中的数据,最后得到了如图己所示的R—L 图象,由图象可求得金属丝的电阻率ρ=________Ω·m,用来当成保护电阻的定值电阻R0=________Ω.
【解析】 (1)由多用电表示数及选择倍率可知定值电阻为5×10 Ω=50 Ω.
【答案】 (1)50 (2)图见解析 (3)①0.252 ③60.50
(4)1.25×10-6 53
测量一个长约5 cm、电阻R1约为30 Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率,所用器材如下:
游标卡尺(20分度);螺旋测微器;直流电源E(电动势为18 V,内阻可忽略不计);标准电流表A1(量程1.5 A,内阻r1=6 Ω);电流表A2(量程2 A,内阻r2约为5 Ω);滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω);开关S,导线若干.
(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示,读数L=________cm;用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示,读数D=________mm.
(2)请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图,要求获得较多的实验数据.
(3)若某次测量中两电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ= ____________.
(3)由电阻计算公式R=ρ,得ρ=R1,由(2)分析易得R1=,又S=,带入得ρ=.
【答案】 (1)5. 025 2.150 (2)图见解析 (3)
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