题目内容

【题目】某同学做“测定金属电阻率”的实验。

①需要通过实验直接测量的物理量有:_____________________(写出名称和符号)。

②这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择:(要求测量结果尽量准确)

A.电池组(3V,内阻约1)

B.电流表(0—3A,内阻约0.025)

C.电流表(0—0.6A,内阻约0.125)

D.电压表(0—3V,内阻约3k)

E.电压表(0—15V,内阻约15k)

F.滑动变阻器(0—20,额定电流1A)

G.滑动变阻器(0—1000,额定电流0.3A)

H.开关,导线

实验时应选用的器材是___________________(填写各器材的字母代号)。

请在下面的虚线框中画出实验电路图。

(____)

这位同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如下图所示。由图中电流表、电压表的读数______A、____________V,可计算出金属丝的电阻为_______ 。

③用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差,有人设计了如图所示的实验方案。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱,R1、R2是已知阻值的定值电阻。合上开关S,灵敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R0时,灵敏电阻计的示数为零。由此可计算出待测电阻Rx。(用R1、R2、R0表示)_____

【答案】加在金属丝两端的电压U,通过金属丝的电流I,金属丝的长度L,金属丝的直径D ACDFH 见解析所所示 见解析所示 5.22

【解析】

①[1]根据欧姆定律,电阻定律,可得电阻率:

可见需要通过实验直接测量的物理量有:加在金属丝两端的电压,通过金属丝的电流,金属丝的长度,金属丝的直径;

②[2]因采用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属丝的电阻,本实验要求通过的电流不能太大,电流表应选C,又电动势为3V,电压表应选D,当然应选电源A,因滑动变阻器最大电阻大于待测电阻,考虑变阻器用限流式接法,由可求外电路最小电阻为:

故可选变阻器F,当然还应选H,所以实验时应选用的器材是ACDFH;

[3]待测电阻阻值约为5Ω,电流表内阻约为0.125Ω,电压表内阻约为3kΩ,电压表内阻远大于待测点阻值,电流表应采用外接法,滑动变阻器最大阻值为20Ω,远大于待测电阻阻值,滑动变阻器可以采用限流接法,电路图如图所示:

[4]由图示电流表可知,其分度值为0.02A,示数为0.46A;

[5]由图示电压表可知,其分度值为0.1V,示数为2.40V;

[6]金属丝电阻:

③[7]根据串并联电路特点及欧姆定律,若电流表示数为零,应满足:

联立可得:

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