题目内容

(2011?海南模拟)在实验室,小叶同学想测出某种金属材料的电阻率.
(1)由于不知是何种材料,也不知其大约阻值,于是,他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻RX,经正确操作后,用“×100”挡时发现指针偏转情况如图所示,则他应该换用
×1k
×1k
挡(填“×10”或“×1k”)重新测量.换挡后,在测量前先要
欧姆调零
欧姆调零
.
(2)要测出(1)中所给圆柱金属样品的电阻率,必须精确测出该段样品的阻值.除了导线和开关外,实验室还备有以下器材可供选用:
电流表A1,量程1A,内阻约0.5Ω
电压表V1,量程6V,内阻等于20kΩ
电压表V2,量程10V,内阻约为30kΩ
滑动变阻器R1,0-20Ω,额定电流2A
滑动变阻器R2,0-2000Ω,额定电流1mA
电源E(电动势为12V,内阻约2Ω)请选择合适的器材,设计出便于精确测量的电路图画在方框中(图中要注明各电表的代号).其中滑动变阻器应选
R1
R1
(填代号).
(3)若选用其中一组电表的数据,设该段圆柱形材料的长为L,直径为d,由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为
ρ=
πd2(U2-U1)RV1
4U1L
ρ=
πd2(U2-U1)RV1
4U1L
,式中符号的含义为
U1表示电压表V1的示数,U2表示电压表V2的示数
U1表示电压表V1的示数,U2表示电压表V2的示数
.
分析:(1)欧姆表中值电阻附近刻度相对比较均匀,读数误差小;欧姆表各个档位共用一个刻度盘,每次换档后都应该校准刻度,即重新调零.
(2)为操作方便并得到较大的电压调节范围,滑动变阻器选用较小阻值,采用分压接法;由于电阻丝的电阻值较大,电流I≈
12V
10000Ω
=1.2mA,电流表量程太大,操作不方便,又由于电压表V1内阻已知,可当作小量程电流表使用;
(3)根据电阻定律和欧姆定律分别列方程,联立求解电阻率即可.
解答:解:(1)欧姆表中值电阻附近刻度相对比较均匀,指针指在中间附近时,读数误差小,
故应该选较大的倍率;每次换挡后都应该重新欧姆调零;
(2)电路如图,为使操作方便,滑动变阻器应该选择小电阻的,即选R1;
(3)根据欧姆定律,有R=
U2-U1
I
,其中I=
U1
RV1
,
由电阻定律得:R=ρ
L
S
=ρ
L
π(
d
2
)2
;解得:ρ=
πd2(U2-U1)RV1
4U1L
;
故答案为:(1)×1k;欧姆调零;(2)电路图如图所示;R1;
(3)ρ=
πd2(U2-U1)RV1
4U1L
;U1表示电压表V1的示数,U2表示电压表V2的示数.
点评:本题关键要明确实验的实验原理,同时要明确实验中系统误差的来源;欧姆表刻度不均匀,读数误差大,只能粗测电阻,伏安法测电阻较为精确.
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