内容正文:
第十一章 电路及其应用
专题强化练3 伏安法测电阻
1.(2026吉林东北师大附中期中)某同学想较为准确地测量某定值电阻Rx的阻值(约为30 Ω),并希望尽可能多的测量几组数据,取平均值以减小实验误差,现有以下一些器材可供选择:
电流表A1(量程0~100 mA,内阻约10 Ω);
电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约1 Ω);
电压表V(量程0~3 V,内阻约3 kΩ);
电源E(电压约为3 V,内阻不计);
滑动变阻器R1(0~5 Ω);
滑动变阻器R2(0~1 kΩ);
单刀单掷开关S一个,导线若干。
(1)电流表应选 (选填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选 (选填“R1”或“R2”);
(2)在如图电路图中,电压表右侧的导线应该接到 点(选填“a”或“b”),c、d间 (选填“需要”或“不需要”)连接一根导线;
(3)该同学利用测量数据计算出的电阻值较真实的电阻值 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
2.(2025江苏徐州期末)在“测定电阻丝的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测电阻丝接入电路部分的长度为L,电阻丝直径为d。
(1)用伏安法测电阻丝的电阻Rx,实验所用器材:电池组(电压为3 V)、电流表(0~300 mA,RA=2 Ω)、电压表(0~3 V,RV约3 000 Ω)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~5 Ω)、开关、导线若干。
为了更准确地测量电阻丝的电阻,电路设计如图甲所示,请用笔画线代替导线,在图乙中完成实物连接。
(2)某同学选择滑动变阻器R1连入电路,先将滑片移至最左端。闭合开关,改变滑片位置,发现电流表示数开始比较小,当滑片接近最右端时,电流表示数明显变大。造成这种现象的原因是 。
(3)该同学重新选择器材,连接电路进行实验,记录数据如表所示。请在图丙中描绘出U-I图线。
次数
U/V
I/A
1
0.00
0.00
2
0.50
0.04
3
1.00
0.08
4
1.30
0.10
5
1.60
0.13
6
2.00
0.16
(4)测得电阻丝的阻值Rx= Ω。(保留3位有效数字)
(5)电阻丝的电阻率表达式为ρ= (用Rx、d、L表示)。电压表内阻对电阻丝电阻率的测量 (填“有”或“无”)影响。
3.(2026北京西城北师大二附中期中)已粗略测得金属电阻丝的阻值约为6 Ω,为了更精确地测量这根金属电阻丝的阻值,进而测得其电阻率,实验小组采用伏安法继续进行测量。现有实验器材如下:
A.电源(电压约为3 V)
B.电压表V1(0~3 V,内阻约3 kΩ)
C.电压表V2(0~15 V,内阻约15 kΩ)
D.电流表A1(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)
E.电流表A2(0~3 A,内阻约0.025 Ω)
F.滑动变阻器R1(0~5 Ω,允许通过的最大电流为3 A)
G.滑动变阻器R2(0~1 750 Ω,允许通过的最大电流为1.5 A)
H.开关S和导线若干
(1)为了调节方便,测量准确,并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围,滑动变阻器应选用 ;连接电路时,电压表应选 ,电流表应选 。(均选填选项前的字母)
(2)如图(a),某同学使用螺旋测微器测得金属电阻丝的直径为 mm。
(3)根据电阻的粗测值以及选取的器材,并且电压有较大的调节范围,能较准确地测出金属电阻丝的阻值,实验电路应选用图 。
(4)关于本次实验中产生的误差,下列说法中正确的是(本实验所用测量仪器均已校准) (选填选项前的字母)。
A.用螺旋测微器测量金属电阻丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.用U-I图像处理实验数据求金属电阻丝电阻可减小偶然误差
C.由于电流表或电压表内阻的影响会使本次实验电阻率测量值小于真实值
(5)利用(3)中图乙,实验小组对测量电路进行了创新。如图(b)所示,在金属电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P,触头上固定了接线柱C,触头与电阻丝接触,触头的位置可由刻度尺读出。实验中改变触头P与电阻丝接触的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数U保持不变,分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L,记录对应的电流I。利用测量数据画出-L图像,已知其中图线上某点的坐标为(a,b),如图(c)所示。根据图像信息,用电阻丝的直径d、电压U、a、b及必要常数可计算得出电阻丝的电阻率ρ= 。
答案与分层梯度式解析
第十一章 电路及其应用
专题强化练3 伏安法测电阻
1.答案 (1)A1 R1 (2)a 需要 (3)偏小
解析 (1)流过待测电阻的最大电流约为Imax==100 mA,故电流表选择A1;为了测量多组数据,滑动变阻器应采用分压式接法,故选择最大阻值较小的滑动变阻器R1。
(2)由于Rx<,可知待测电阻属于小电阻,应选择电流表外接法,故电压表右侧的导线应该接到a点;滑动变阻器采用分压式接法,故c、d间需要连接一根导线。
(3)采用外接法测电阻时,电压表示数准确,但是由于电压表分流,导致电流表示数比真正流过待测电阻的电流大,故该同学计算出的电阻值较真实的电阻值偏小。
2.答案 (1)图见解析 (2)滑动变阻器最大阻值太大 (3)图见解析 (4)10.5 (5) 无
解析 (1)由题图甲所示的电路图可知,滑动变阻器采用分压式接法,测量电路采用电流表内接法,故实物连线如图所示。
(2)由题图甲所示电路图可知,滑动变阻器的滑片左侧部分与被测电阻丝并联,然后与滑片右侧部分串联。滑片从滑动变阻器的最左端向右移动,电流表的示数开始时较小,当滑片接近最右端时,电流表示数明显变大,这是因为滑动变阻器最大阻值太大,导致只有当滑动变阻器的滑片接近最右端时,滑片右侧部分的电阻才与并联部分的电阻大小接近,此时再向右移动滑片,并联部分两端的电压才能明显变大,电流表示数也才能明显变大。
(3)根据题给数据在题图丙中描点,并用直线拟合各点,得到电阻丝的U-I图线,如图所示。
(4)U-I图线的斜率表示Rx+RA,则测得电阻丝的阻值为Rx= Ω-2 Ω=10.5 Ω。
(5)根据电阻定律可得Rx=ρ,电阻丝的电阻率表达式为ρ=Rx=Rx=。电路采用电流表内接法,电压表内阻对电阻丝电阻率的测量没有影响。
3.答案 (1)F B D (2)0.550(0.549或0.551) (3)乙 (4)BC (5)
解析 (1)为了使实验得到尽可能大的电压调节范围,滑动变阻器应采用分压式接法,为了调节方便,滑动变阻器应选用总阻值较小的,选F;电源电压约为3 V,故电压表选B;电路中的最大电流约为I==0.5 A,故电流表选D。
(2)螺旋测微器读数=固定刻度读数+可动刻度读数=0.5 mm+5.0×0.01 mm=0.550 mm。
(3)实验要求电压有较大的调节范围,故滑动变阻器采用分压式接法;由于Rx<,可知被测电阻为小电阻,采用电流表外接法,所以选图乙电路。
(4)用螺旋测微器测量金属电阻丝直径时,由于读数引起的误差属于偶然误差,A错误;用U-I图像处理实验数据求金属电阻丝电阻可减小偶然误差,B正确;实验采用电流表外接法测电阻,测量值比真实值偏小,由R=可知,电阻率的测量值也偏小,C正确。
(5)根据R=、R=ρ,可得=L,可得-L图线的斜率k==,结合S=,可得ρ=。
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