- 实验:伏安法测电阻
- 共2566题
如图所示的电路中,AB是一段粗细均匀的电阻线,R是保护电阻,电阻值为2欧,电源电动势为6伏,安培表内阻为零,其示数为I,滑动片P与电阻丝有良好接触,且AP长度为L,其它连接导线电阻不计.闭合电键,调节P的位置,将L和与之对应的数据记录在表.
(1)表中第三行是电流倒数1/I,计算后填入表中,在图B、中画出1/I-L图象.
(2)从图中求出截距b和斜率k.
(3)根据截距和斜率,求出电源内阻r和该电阻线单位长度的电阻R.
正确答案
解析
解:(1)对应的i数据记录,计算出,填入表格.
(2)画出-L图象;
截距b=0.42和斜率k=
(3)由图象可得:
=0.42,
=
==1.5,
R=2Ω,E=6V,
解得:r=0.3Ω,R0=9.4Ω.
故答案为:(1)图象如图所示;(2)=+L;
(3)0.3,9.4.
如下图甲所示,有一铜棒,两端间的电阻R很小,数量级为10-1Ω,现欲用伏安法测定其电阻,为了便于导线的连接,用金属做了两个“箍”套在铜棒的两端,图乙中的A、B表示两个导电箍,电表都是理想电表.
(1)导电箍与铜棒之间存在的接触电阻,接触电阻 的数量级也为10-1Ω,与金属棒的电阻在同一数量级上,所以接触电阻对测量结果的影响是不能忽略的.请用r表示导电箍与铜棒间的接触电阻,R表示铜棒自身电阻.根据图乙的实物连线图,在虚线框中画出这个实物连线图的电路.
(2)用图乙所示的电路,得到的铜棒电阻的测量值与其真实值相比,测量值明显偏大还是偏小?______
(3)如果再做两个同样的导电箍C、D套在铜棒上,合理使用这四个导电箍A、B、C、D,另外再使用一把刻度尺,可以减少接触电阻对测量结果的影响,就能够较准确地用伏安法测量出铜棒的电阻.仍用r表示导电箍与铜棒间的接触电阻,R表示铜棒自身电阻.将实物连接图连好(图中未画出),在虚线框中画出这个实物连线图的电路图.
(4)将下面的实验步骤补充完整.
Ⅰ.接好电路,调整滑动变阻器,使得电压表、电流表有合适的读数U、I;
Ⅱ.用刻度尺测量______;
Ⅲ.铜棒的电阻测量值的表达式R测=______;
Ⅳ.测量多组数据,计算平均值.
正确答案
解析
解:(1)电路图如右图所示
(2)偏大.伏安法测电阻的测量对象不是R,而是r+R+r,而r与R又在同一个数量级上,故测量值明显偏大.
(3)实物连线图如下图所示.由于电压表的内电阻远大于接触电阻,故电压表支路上接触电阻阻值可以忽略不计,电路如下图所示.
(4)Ⅱ.测量AB间的距离L,CD间的距离L‘
Ⅲ.根据电阻定律:AB间电阻R测=,R测′=
则CD间电阻测量值R测=
故本题答案:(1)电路图如图所示
(2)偏大.
(3)实物连线图和电路图如图所示.
(4))Ⅱ.测量AB间的距离L,CD间的距离L'
Ⅲ.CD间电阻测量值R测′=
实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联.测量实际电流表G1内阻r1的电路如图1所示.供选择的仪器如下:
①待测电流表G1(0~5mA,内阻约300Ω),②电流表G2(0~10mA,内阻约100Ω),③定值电阻R1(300Ω),④定值电阻R2(10Ω),⑤滑动变阻器R3(0~1000Ω),⑥滑动变阻器R4(0~20Ω),⑦干电池(1.5V),⑧电键S及导线若干.
(1)定值电阻应选______,滑动变阻器应选______.(在空格内填写序号)
(2)用连线连接实物图2.
(3)补全实验步骤:
①按电路图连接电路,______;
②闭合电键S,移动滑动触头至某一位置,记录G1,G2的读数I1,I2;
③______;
④以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图3所示.
(4)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式______.
正确答案
解析
解:(1)器材选择:定值电阻要和待测电流表内阻接近,因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍;滑动变阻器的电阻不要太大.故定值电阻选③,滑动变阻器选⑥.
(2)连接实物图如图所示.
(3)补充实验步骤见
①将滑动触头移至最左端
③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2读数I1,I2
(4)根据并联分流公式,又
,
解得r1=(k-1)R1,式中r1即rG1.
本题答案是:(1)③,⑥
(2)见上图
(3)①将滑动触头移至最左端.
③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2读数I1,I2
(4)r1=(k-1)R1.
(1)图甲的螺旋测微器的读数是______mm;图乙的游标卡尺的读数是______mm.
(2)某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量.实验室里准备了以下器材:
A.多用电表
B.电压表Vl,量程3V,内阻约5kΩ
C.电压表V2,量程15V,内阻约25kΩ
D.电流表Al,量程0.6A,内阻约0.2Ω
E.电流表A2,量程3A,内阻约0.04Ω
F.电源,电动势E=4.5V
G.滑动变阻器Rl,最大阻值5Ω,最大电流为3A
H.滑动变阻器R2,最大阻值200Ω,最大电流为1.5A
I.电键S、导线若干
①在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡,其阻值如图(甲)中指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用______欧姆挡;
②按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图12(乙)中指针所示,则Rx的阻值大约是______Ω;
③在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选______;电流表应选______;滑动变阻器应选______.(填器材前面的字母代号)
④在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图.
正确答案
解析
解:(1)游标卡尺主尺读数为11mm,游标尺读数为0.3mm,游标卡尺的读数是11.3mm.螺旋测微器固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.328mm,则直径为2.328mm.
(2)①多用电表的指针偏转角度较大,换用倍率“×1”的欧姆挡,使指针指在刻度盘中央附近.
②Rx的阻值大约是9Ω.
③电源电动为4.5V,电压表选B.
电阻中最大电流约为
Imax≈=
则电流表选D.
又 ≈555.6,
≈45,则因为
>
故选择电流表外接法.
待测电阻的电压从零开始可以连续调节,变阻器采用分压式接法,为方便调节变阻器选择G.
④实验电路图如图.
故答案为:(1)2.328;11.3
(2)①“×1”②9 ③B D G ④如图所示
(Ⅰ)(1)我们已经知道,物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(M)两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是______.
(2)某同学的实验方案如图所示,她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减少这种做法而带来的实验误差,她先做了两方面的调整措施:
a:用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是______.
b:使砂桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于______.
(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时,处理方案有两种:
A、利用公式a=计算;B、根据a=
利用逐差法计算.
两种方案中,你认为选择方案______比较合理.
(4)下表是该同学在“保持小车质量M不变,探究a与F的关系”时记录了实验数据,且已将数据在下面的坐标系中描点,做出a-F图象;由图线求出小车的质量等于______kg.(保留二位有效数字)
(Ⅱ)某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值,给定器材及规格为:
电流表A(量程为0~5mA.内阻约为10Ω);
电压表V (量程为0~3V.内阻约为3kΩ);
最大阻值约为50Ω的滑动变阻器;
电源E(电动势约3V);
开关S、导线若干.
(l)由于不知道未知电阻的阻值范围,先采用如图电路试测,读得电压表示数大约为2.0V.电流表示数大约为4.0mA,则未知电阻阻值Rx大约为______Ω;
(2)经分析,该电路测量误差较大,需要作改进.请在方框内画出改进后的测量原理图;
(3)用改进后的电路进行测量,其测量值______(填“等于”、“小于”、“大于”)真实值.
正确答案
解析
解:(Ⅰ)(1)先保持M不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与M的关系,体现出控制变量法的思想.
(2)由于保持F不变,研究a与M的关系.则当质量发生改变时,若没有平衡摩擦力,则砂桶的重力就不再是小车所受的合力,所以必须平衡摩擦力.由于小车的加速运动,出现加速度,所以导致砂桶的重力大于拉小车的细线的拉力.当砂桶的质量远小于小车的质量时,砂桶的重力接近拉小车的细线的拉力.
(3)由于做匀变速直线的物体在相等的时间内位移总是相等.所以可借助于a=利用逐差法计算加速度大小.
(4)由图象的含义可知,图线的斜率大小为物体的质量大小,所以物体的质量为0.49Kg-0.50Kg.
(Ⅱ)(1)由殴姆定律可得:=
(2)可知滑动变阻器的最大值为50Ω,而待测电阻的阻值约为500Ω,所以原电路是滑动变阻器限流式,因此变阻器作用不明显,那么当将变阻器以分压式接入电路,则电阻改变显著.如图所示.
(3)待测电阻通过电压表测出两端的电压,电流表测出通过电阻的电流,由于电流表的内接法,导致电压表的示数比真实值大,所以测量值比真实值大.
故答案为:(Ⅰ)(1)控制变量法;
(2)a.平衡摩擦力;b.砂桶的重力;
(3)B;
(4)0.49Kg-0.50Kg;
(Ⅱ)(1)500;
(2)如图;
(3)大于.
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