北京专用2019版高考物理一轮复习第十章恒定电流第3讲实验测定金属的电阻率实验描绘小灯泡的伏安特性曲线检测.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 3 讲 实验：测定金属的电阻率 基础巩固 1.现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率 ,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻 ,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径 ,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图 a和图 b所示。 (1)由图读得圆柱体的直径为 mm,长度为 cm。 (2)若流经圆柱体的电流为 I,圆柱体两端之间的电压为 U,圆柱体的直径和长度分别用 D、 L表示 ,则用 D、 L、 I、 U表示的电阻率的关系式为 = 。 2.(2017 北京东城期末 ,15)实验室有一捆规格为 “ 100 m,0.5 mm2” 的铜导线 ,已经用

2、去了一部分 ,一同学想用伏安法测量剩余导线的电阻。 (1)他查得铜的电阻率为 1.710 -8 m 。他可以用公式 计算出整捆导线的电阻为 ; (2)他从实验室借来如下器材 ,想分别用电流表内接法和外接法测量铜导线的电阻 : 电流表 :量程 00.6 A,内阻约为 0.2 ; 电压表 :量程 03 V,内阻约 9 k; 滑动变阻器 R1:最大阻值 5 ; 滑动变阻器 R2:最大阻值 200 ; 电源 :电动势 4.5 V,内阻可不计 ; 开关、导线若干。 回答下列问题 : 请你用笔画线代替导线在图 1中完成电路连线。要求用电流表外接法、滑动变阻器分压式接法。 【 精品教育资源文库 】 图 1

3、 按 中所连电路实验时滑动变阻器应选 (填 “R 1” 或 “R 2”), 闭合开关前应将滑片移至 端 (填 “a” 或 “b”) 。 他将分别用电流表内接法和外接法得到的电流、电压数据描到 U-I图上 ,如图 2所示。在图 2中由电流表外接法得到测量图线是 (填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”), 你的判断依据是 。 图 2 3.(2017 北京朝阳期末 ,15)某同学在 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 的实验中 ,使用的器材如下 : 待测小灯泡 (2.5 V,1.25 W) 电源 (电动势 3 V,内阻不计 ) 电流表 (00.6 A,内阻约 0.125 ;03 A, 内阻约 0.025 )

4、 电压表 (03 V,内阻约 3 k;015 V, 内阻约 15 k) 单刀单掷开关及导线若干 (1)为减小误差 ,在本实验中电流表应选用 0 A量程 ;电压表应选用 0 V量程。 (2)如图是本实验器材的实物图 ,图中已连接了部分导线 ,为了满足实验要求并尽可能减小误差 ,请补充实物图中的连线。 【 精品教育资源文库 】 4.某实验小组要描绘一只小灯泡 L(2.5 V 0.3 A)的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外 ,还有以下器材可供选择 : 电源 E(3.0 V,内阻约 0.5 ) 电压表 V1(03 V,内阻约 3 k) 电压表 V2(015 V,内阻约 15 k) 电流表 A1(0

5、0.6 A,内阻约 0.125 ) 电流表 A2(03 A,内阻约 0.025 ) 滑动变阻器 R(05 ) (1)电压表应选择 ,电流表应选择 。 (2)应选择图 1中哪一个电路图进行实验 ? 。 图 1 (3)根据正确的实验电路图 ,该小组同学测得多组电压和电流值 ,并在图 2中 画出了小灯泡 L的伏安特性曲线。由图可知 ,随着小灯泡两端电压的增大 ,灯丝阻值也增大 ,原因是 。当小灯泡两端电压为 1.40 V时 ,其电阻值约为 ( 结果保留 2位有效数字 )。 【 精品教育资源文库 】 图 2 (4)若将如图 3所示的交变电压直接加在这个小灯泡 L的两端 ,则小灯泡的电功率约为 W(结

6、果保留 1位有效数字 )。 (5)将小灯泡 L接入图 4所示电路 ,通过实验采集数据 ,得到了电压表示数 U随电流表示数 I变化的图像 ,图 5中能正确反映 U-I 关系的是 。 图 5 综合提能 1.(2017北京丰台一模 ,19)某同学想要描绘标有 “2.5 V,0.3 A” 字样的小灯泡的伏安特性曲线 ,要求测量数据尽量精确 ,绘制曲线完整。实验室提供的器材除了开关、导线外 ,还有电压表 (03 V,内阻约 3 k) 、电流表 (00.6 A,内阻约 0.1 ) 、滑动变阻器 R(010 , 额定电流 1 A)、滑动变阻器 R(0100 , 额定电流 1 A)。图甲是该同学实验中的实物连

7、线图 ,图乙是测得数据后绘出的小灯泡的伏安特性曲线。下列选项中说法正确的是 ( ) 图甲 【 精品教育资源文库 】 图乙 A.图甲中的滑动变阻器选择 R调节效果 较好 B.为了减小电表内阻带来的误差 ,图甲中导线 应该连接 b处 C.为了满足实验数据的测量要求 ,图甲中导线 应该连接 d处 D.由图乙可知 ,拐点两侧区域小灯泡阻值分别恒定 ,但两定值不等 2.(2017 北京西城二模 ,21)(1)用 10分度的游标卡尺测量小球的直径 ,测量的示数如图 1所示 ,读出小球直径 d的值为 mm。 图 1 (2)某同学在做 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 的实验时 ,用标有 “2.5 V,0.

8、3 A” 的小灯泡 ,采用如图 2 所示的电路进行实验。 图 2 图 3 他选 择了学生电源、电流表和电压表。现有两个滑动变阻器 R1(010 ) 和 R2(01 k), 实验中应选用的滑动变阻器是 。 请根据图 2所示的电路 ,在图 3中进行实物连线。 【 精品教育资源文库 】 图 4 如图 4是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线。从图线可以得出小灯泡灯丝的电阻率随温度变化的特点是 。 在实验中 ,当小灯泡两端加 2.5 V的电压时 ,小灯泡的电阻为 ( 保留两位有效数字 )。 若实验室现只有一个电动势为 6 V的铅蓄电池 ,为了调节方便 ,同时确保实验过程的安全 ,某同学设计在电路中

9、某位置增加一个阻值合适的定值电阻 R0。在如图 5给出的 A、 B、 C三个位置中 ,更合理的位置是哪一个 ,并简要说明理由。 图 5 答案精解精析 基础巩固 1.答案 (1)1.844(在 1.8421.846范围内均可 ) 4.240 (2) 【 精品教育资源文库 】 解析 (1)由题图 a知 ,圆柱体的直径为 1.5 mm+34.40.01 mm=1.844 mm, 长度为 42 mm+80.05 mm=42.40 mm=4.240 cm。 (2)由 I= ,R= 及 S= 得 = 。 2.答案 (1)R= 3.4 (2) 图见解析 R 1 b 乙 电流表外接时 ,测得的电阻值偏小 解

10、析 (1)由公式 R= ,代入数值得电阻阻值 R=3.4 ; (2) 如图所示 由于用滑动变阻器采用分压式接法 ,所以从方便调节的角度考虑 ,滑动变阻器选最大阻值较小的 R1;为保护电路中元件 ,闭合开关前 ,滑片应移至 b端 ,使导线两端电压为零。 因为电流表外接时 ,测得的电流值偏大 ,由 R= 可知电阻值偏小 ,对应图线乙。 3.答案 (1)0.6 3 (2)见解析 解析 (1)根据小灯泡规格 “2.5 V,1.25 W” 可以知道 ,额定 电压 U=2.5 V,额定电流 I= = A=0.5 A,可以知道电流表应选 “00.6 A” 量程 ,电压表应选 “03 V” 量程 ; (2)因

11、为实验要求减小误差 ,需要尽可能多的测量数据 ,所以滑动变阻器应采用分压式接法 ;小灯泡阻值较小 ,在额定电压下工作时 Rx= = =5 , 因 =600, =40,则电流表应采用外接法 ,如图所示。 4. 答案 (1)V1 A1 【 精品教育资源文库 】 (2)A (3)灯丝的电阻率随温度的升高而增大 7.0 (4)0.3 (5)C 解析 (1)在满足测量要求的前提下 ,小量程的电表精度更高 ,故电压 表选择 V1,而电流表选择 A1。 (2)电压表的内阻远大于灯泡的电阻 ,选择电流表外接法可减小系统误差 ,为使灯泡两端的电压从 0开始调节 ,滑动变阻器应采用分压式接法 ,故选 A。 (3

12、)小灯泡两端电压增大时 ,灯丝的电功率增大导致温度升高 ,灯丝的电阻率增大 ,灯丝的电阻增大。由图 2读出灯泡两端电压是 1.40 V时 ,灯丝中的电流是 0.20 A,由欧姆定律知此时灯泡灯丝的电阻R= = =7.0 。 (4)由图 3知该交流电压的有效值 U0= V= V。由图 2读出 U0= V1.4 V 时的电流 I0=0.20 A,则灯 泡的电功率 P=U0I0=1.40.20 W0.3 W 。 (5)由图 4知 U=E-Ir, 式中 E为电源电动势 ,r 为电源内电阻 ,故 C选项正确。 综合提能 1.C 滑动变阻器应用于分压电路时 ,总阻值较小的调节方便 ,故 A项错误 ;因电压

13、表内阻远大于灯泡电阻 ,电压表的分流作用可忽略 ,故选用电流表外接法以减小测量误差 ,故 B项错误 ;为使灯泡两端电压从零开始测量以满足绘制完整曲线的要求 ,变阻器应采用分压接法 ,故 C项正确 ;由欧姆定律和图线可知 ,拐点两侧区域图线上对应点各处 U和 I比值不恒定 ,故 D项错误。 2. 答案 (1)18.4 (2)R 1 如图所示 随着温度的升高 ,小灯泡灯丝的电阻率增大 10 【 精品教育资源文库 】 是 C位置。理由是 :当滑动变阻器的滑片滑到最左端时 ,能保证小灯泡两端的电压为零 ;当滑片滑到最右端时 ,能保证小灯泡两端的电压不超过它的额定电压 2.5 V。这样既方便了操作 ,又确保了小灯泡的安全。 解析 (1)主尺读数为 18 mm,游标尺读数为 40.1 mm=0.4 mm, 小球直径 d=18 mm+0.4 mm=18.4 mm。 (2) 分压电路中滑动变阻器用总电阻小的方便调节。 由 I-U图像知 ,当 U=2.5 V 时 ,电流 I=0.25 A,R= = =10 。