题目内容
某同学利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20Ω.他把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:
电池组E(电动势为3.0V,内阻约1Ω);
电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω);
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω);
电阻箱R(0~999.9Ω);开关、导线若干.
实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图甲所示的实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表指针指到最大值处(即满偏),记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.
F.断开开关,整理器材.
①实验中电流表应选择 (选填“Al”或“A2”);
②用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图乙所示的R-L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,根据闭合电路欧姆定律,结合图乙,求出这种电阻丝材料的电阻率ρ= (用R0、L0、d和常数表示).
③若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,对电阻率的测量结果 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
电池组E(电动势为3.0V,内阻约1Ω);
电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω);
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω);
电阻箱R(0~999.9Ω);开关、导线若干.
实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图甲所示的实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表指针指到最大值处(即满偏),记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.
F.断开开关,整理器材.
①实验中电流表应选择
②用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图乙所示的R-L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,根据闭合电路欧姆定律,结合图乙,求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=
③若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,对电阻率的测量结果
分析:本题①的关键是根据闭合电路欧姆定律求出电路中的最大电流.题②的关键是根据闭合电路欧姆定律写出电流,然后整理出电阻箱电阻R与电阻丝长度L的函数表达式,再根据图象斜率的概念求解即可.题③的关键是看电阻率的表达式中是否含有电流表内阻,若不含内阻,说明电流表内阻无影响.
解答:解:①:根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的最大电流为:
=
=
A=0.15A,所以电流表应选
;
②:设电阻箱的阻值为R,电阻丝单位长度的电阻为
,应有:
=
,
解得R=-
L+
-(r
),结合一次函数图象可知斜率的绝对值为:
,
所以当电阻丝长度为
时对应的电阻为:
=
=
,
由R=
可得:
=
,
解得:ρ=
.
③:由于电阻率表达式中不含电流表内阻,所以,电流表内阻有无对测量结果无影响.
故答案为:①
②ρ=
③无影响
I | max |
E | ||
|
3 |
20 |
A | 1 |
②:设电阻箱的阻值为R,电阻丝单位长度的电阻为
r | 0 |
I | A |
E | ||||
R+L
|
解得R=-
r | 0 |
E | ||
|
+R | A |
| ||
|
=r | 0 |
所以当电阻丝长度为
L | 0 |
R | x |
| 0 |
R | 0 |
由R=
ρL |
S |
R | 0 |
| ||||
|
解得:ρ=
| ||||
|
③:由于电阻率表达式中不含电流表内阻,所以,电流表内阻有无对测量结果无影响.
故答案为:①
A | 1 |
②ρ=
| ||||
|
③无影响
点评:处理通过图象求解的问题的一般思路是:首先根据物理规律写出表示纵轴物理量与横轴物理量的表达式,然后再根据斜率和截距的概念求解即可.
练习册系列答案
相关题目