文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 高中电学实验

高中电学实验

测定金属的电阻率

2.在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为________mm(该值接

近多次测量的平均值).

高中电学实验

高中电学实验

高中电学实验

(2)用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1

Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:

高中电学实验

x

(3)如图是测量R x的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一

端.请根据(2)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.

高中电学实验

高中电学实验

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐

标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线.由图线得到金属丝的阻值R x=________Ω(保留两位有效数字).

(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号).

A.1×10-2Ω·m B.1×10-3Ω·m C.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m

(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是

________(有多个正确选项).

A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差

B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差

D .用U -I 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差

答案 (1)0.398(0.395~0.399均正确) (2)甲 (3)见解析图 (4)见解析图 4.4(4.3~4.7均正确) (5)C (6)CD

解析 (1)螺旋测微器的读数为0 mm +39.8×0.01 mm =0.398 mm.

(2)由实验记录的数据可知R x 的阻值大约为5 Ω.由题知R x ?R V ,故电流表外接.若滑动变阻器接为限流的形式,则R x 两端电压的最小值U min =

5

20+5+1+0.1

E ≈0.6 V ,而从实验数据可知R x 两端电压可为

0.10 V ,因此滑动变阻器应采用分压的形式. (3)如图所示.

高中电学实验

(4)选尽可能多的点连成一条直线,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,如图所示.

高中电学实验

图线的斜率反映了金属丝的电阻,因此金属丝的电阻值R x =4.4 Ω. (5)根据R x =ρl S 得金属丝的电阻率ρ=R x S l =πR x d 2

4l

3.14×

4.4×(0.398×10-

3)24×0.5

Ω·m ≈1.09×10-

6 Ω·m ,故选项C 正确,选项A 、B 、D 错误.

(6)由读数引起的误差属于偶然误差,选项A 错误;由电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差,若将电流表和电压表的内阻计算在内,则可以消除系统误差,选项B 错误,选项C 正确;利用U -I 图象处理数据,相当于多次测量取平均值,可以减小偶然误差,选项D 正确.

4.现要测量一待测电阻的阻值,所用器材如下:

标准电流表A 1(量程250 mA ,内阻r 1=5 Ω); 电流表A 2(量程300 mA ,内阻r 2约为5 Ω); 待测电阻R 1(阻值约为100 Ω); 滑动变阻器R 2(最大阻值10 Ω); 电源E (电动势约为6 V ,内阻r 约为1 Ω); 单刀单掷开关,导线若干. (1)要求方法简捷,并能测量多组数据,画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.

(2)实验中,需要直接测量的物理量有________________,用测得的量表示待测电阻R 1的阻值R 1= ________.

答案(1)实验电路原理图见解析图

(2)两电流表A1、A2的读数I1、I2

I1

I2-I1

r1

解析(1)由于A1的内阻已知,可当做电压表来用;又给了另一个电流表A2,可结合两电流表示数之差,利用欧姆定律测R1的阻值;题目要求测多组数据,滑动变阻器应接成分压式;电路图如图所示:

高中电学实验

(2)实验中,测出两电流表A1、A2的读数I1、I2之后,则(I2-I1)R1=I1r1,所以R1=I1r1

I2-I1

.

描绘小电珠的伏安特性曲线

练习题

1.有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个小电珠的U I图线.有下列器材供选用:

A.电压表(0~5 V,内阻10 kΩ)

B.电压表(0~10 V,内阻20 kΩ)

C.电流表( 0~3 A,电阻1 Ω)

D.电流表( 0~0.6 A,内阻0.4 Ω)

E.滑动变阻器(5 Ω,1 A)

F.滑动变阻器(500 Ω,0.2 A)

G.电源、开关一个、导线若干

(1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 .为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用 (用序号字母表示).

(2)请在框内画出满足实验要求的电路图,并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.

高中电学实验

高中电学实验

高中电学实验

高中电学实验

答案:(1)A D E (2)

3.小灯泡灯丝的电阻会随灯丝温度的变化而变化,因而引起功率变化.一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题,实验室备有的器材是:电压表(0~3 V,约3 kΩ),电流表(0~0.6 A,约0.1 Ω),电池,开关,滑动变阻器,待测小灯泡,导线若干.实验时,要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压.

(1)在虚线框内画出实验电路图

高中电学实验

高中电学实验

(2)根据实验测得数据描绘出如图所示的U I图像,由此可知,小灯泡电阻R随温度T的关系是:温度T越高,电阻R (填“越大”、“越小”或“不变”).

(3)如果一电池的电动势2 V,内阻2.5 Ω.请你根据上述实验的结果,确定小灯泡接在该电池的两端, 小灯泡的实际功率是 W.(结果请保留两位有效数字)

解析:(1)要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压,所以滑动变阻器采用分压式连接;小灯泡的电阻较小,伏安法采用电流表外接法.

(2)电压越高,小灯泡温度T越高,根据U I图像可知,电阻R越大.

(3)电池的电动势2 V,内阻2.5 Ω,在小灯泡的U I图像上作出电池的U I图像,如图所示,两线交点的电压、电流值为小灯泡实际的电压、电流值,可得U=1.02 V,I=0.39 A,所以实际功率P=UI≈0.40 W.

高中电学实验

答案:(1)实验电路图如图所示

高中电学实验

(2)越大

(3)0.40(0.38~0.43均可)

测定电源的电动势和内阻

练习题

2.在做测量一只蓄电池(电动势约为2.2 V,内阻很小)的电动势和内阻的实验时,备有下列器材供选用:A.定值电阻(阻值已知为R1=1 Ω,额定功率约5 W)

B.定值电阻(阻值已知为R2=10 Ω,额定功率约10 W)

C.直流电流表(量程0~0.6 A~3 A,内阻不能忽略)

D.直流电压表(量程0~3 V~15 V,内阻较大)

E.滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω) F.滑动变阻器(阻值范围0~1 000 Ω)

G.电键H.导线若干

(1)为防止电源短路,用作保护电阻的定值电阻选用______(填“A”或“B”);滑动变阻器选用

________(填“E”或“F”).

(2)某同学将选定的器材在实物图4上连线完成了实验电路,闭合电键后无论怎样移动滑片P,发现电

压表示数约为2.2 V不变,电流表的示数几乎为零,若电路中只有一处故障,则电路故障可能是下述中的________.

A.b、c间断路B.a、b间某点电阻丝断路C.P与电阻丝未接通D.保护电阻断路

高中电学实验

高中电学实验

(3)排除故障后,某小组讨论发现图中有一条导线连接错误,请在错误导线上画上“×”,并画出正确

接线.

(4)改正错误后按正确操作完成实验,根据实验记录,将测量数据描点如右上图,请在图上作出相应图

象.则待测蓄电池的电动势E 为________V ,内阻r 为________Ω.(结果均保留三位有效数字) 解析 (1)如用R 2=10 Ω的定值电阻,则电流过小,与U -I 图象不符,无法完成实验,因此应选A.滑动变阻器应选E ,因为滑动变阻器F 阻值过大,不易调节.

(2)电压表有示数约为2.2 V 且不变,说明a 、c 之间断路,选项A 、C 正确. (3)由于电源内阻很小,电流表一定外接.

(4)根据作出的图象知,纵轴截距为电动势E =2.20 V ,(2.10 V ~2.30 V 皆可) k =|ΔU

ΔI |=R 1+r ,所以r =0.500 Ω(0.400 Ω~0.600 Ω皆可).

答案 (1)A E (2)AC (3)图线如图所示

高中电学实验

(4)2.20(2.10~2.30) 0.500(0.400~0.600)

高中电学实验

4.某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电动势E 和内阻r ,R 为电阻箱,V 为理想电压表,其量程略大于电池的电动势.实验中通过多次改变电阻箱的阻值R ,从电压表上读出相应的示数U ,该小组同学发现U 与R 不成线性关系,于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。

高中电学实验

(1)根据表中的数据和实验原理,你认为第______(填序号)组数据是错误的,原因是:_____________ ________________________________________________________________________. (2)根据实验数据,请在图10所给的坐标系中绘出1U -1

R

关系图线.

高中电学实验

高中电学实验

(3)由图线可知,该干电池的电动势E =________ V ,内阻r =________ Ω.(结果保留两位有效数字) 解析 (1)根据E =U +U R r ,得1U =r E ·1R +1E ,知1R 变大,1

U

就变大,故第3组数据错误.

(2)根据给定的各组1R 、1U 值在坐标系中描出位置,然后依据这些位置作出1U -1

R

图线,如图所示.

高中电学实验

(3)根据1U =r E ·1R +1E 知,纵轴截距是电动势的倒数,斜率是r E ,有1E =0.35,r E =1.58-0.35

5.0-0,得E ≈2.9 V ,

r ≈0.71 Ω.

答案 (1)3 随着电阻的减小路端电压应逐渐减小 (2)见解析图 (3)2.9 0.71

多用电表的使用

练习题

1.如图所示为多用电表的刻度盘.若选用倍 率为“×100”的电阻挡测电阻时,表针指示如图 所示,则:(1)所测电阻的阻值为________Ω;如果 要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的 电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡 图8

是________(选填“×10”、“×100”或“×1 k ”).

(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA 的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为______mA ;当选用量程为250 mA 的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA.

(3)当选用量程为10 V 的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为________ V. 解析 (1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103 Ω;测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k ”的欧姆挡.

(2)选50 mA直流电流挡,则每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,测量的精确度为1 mA,应估读到0.1 mA(此时为1/10估读),指针对应的读数为30.8 mA;选择量程为250 mA的电流挡,则每一大格表示50 mA,每一小格表示5 mA,测量的精确度为5 mA,应估读到1 mA(此时为1/5估读),指针对应的读数为154 mA.

(3)选择10 V电压挡,则每一大格表示2 V,每一小格表示0.2 V,测量的精确度为0.2 V,应估读到0.1 V(此时应为1/2估读),指针对应的读数为6.2 V.

答案(1)1.5×103×1 k(2)30.8(30.7~30.9都正确)

154 (3)6.2