题目内容
4.某同学在测量电阻率的实验中,所用的电阻丝的阻值约为20Ω.(1)用螺旋测微器测得金属丝直径d如图甲所示,d=0.727mm.
(2)拉直金属丝,将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在金属丝上夹上一个小金属夹P,移动金属夹P的位置,从而改变接入电路中金属丝的长度.把这样的装置接入如图乙所示的电路中,供选器材如下: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.
①实验中电流表应选择A1(填“A1”或“A2”)
②闭合开关后,通过多次改变P点的位置,得到多组I、L的数据,绘成如图丙所示的$\frac{1}{I}$-L图线,若电源电动势为E、电阻箱接入电路的电阻为R0,电源的内阻为r,金属丝的直径为d,电阻率为ρ,则该图线斜率为$\frac{4ρ}{πE{d}^{2}}$(要求用字母表述).
③如果图线的斜率k=1A-1•m-1,则该金属丝电阻率ρ=1.2×10-6Ω•m.(保留二位有效数字)
(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是否会产生影响?若有影响,请说明测量结果将偏大还是偏小.(不要求写出分析的过程,只回答出分析结果即可)答:没有影响.
分析 (1)螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数;
(2)①根据电源电动势,及电阻丝的估计值,结合欧姆定律,即可判定电流表;
②由实验步骤可知,电源电动势不变,电路电流始终等于电流表的满偏电流,电路电流不变,由此可知,电路总电阻不变,由图象及串联电路特点可以求出电路总电阻,由电阻定律及实验数据可以求出电阻率的表达式.
③根据图示求出金属丝的电阻率.
(3)应用图象法求电阻率,电流表内阻对实验结果没有影响
解答 解:(1)由图甲所示螺旋测微器可知,固定刻度示数为0.5mm,可动刻度示数为22.7×0.01mm=0.227mm,
螺旋测微器示数,即金属的直径为0.5mm+0.227mm=0.727mm;
(2)①电路最大电流约为I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{3}{1+20}$≈0.14A,不到0.6A的四分之一,
如果使用电流表A2实验误差较大,因此电流表应选A1.
②由闭合电路欧姆定律,则有:I=$\frac{E}{{R}_{0}+r+ρ\frac{L}{π(\frac{d}{2})^{2}}}$可知,$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}$(${R}_{0}+r+ρ\frac{1}{π(\frac{d}{2})^{2}}L$),
由此可知,图象的斜率为$\frac{4ρ}{πE{d}^{2}}$
③图线的斜率k=1A-1•m-1,则该金属丝电阻率$ρ=\frac{kπE{d}^{2}}{4}$=1.2×10-6Ω•m.
(3)应用图象法处理实验数据,电流表内阻对实验结果没有影响.
故答案为:(1)0.727;(2)①A1;②$\frac{4ρ}{πE{d}^{2}}$;③1.2×10-6Ω•m;(3)没有影响.
点评 螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数,螺旋测微器需要估读.
应用电阻定律,求出R-L的函数表达式是正确解题的关键.
| A. | 路端电压的大小与外电阻的大小成正比 | |
| B. | 当外电阻值趋向于无穷大时,路端电压为零 | |
| C. | 当外电阻值趋向于无穷大时,路端电压为无穷大 | |
| D. | 当外电阻值趋向于无穷大时,路端电压值趋向于电动势值 |
| A. | 真空室上方为电磁铁的N极 | |
| B. | 俯视时电磁铁导线中电流为逆时针方向 | |
| C. | 洛伦兹力对电子做正功 | |
| D. | 电磁铁中电流应逐渐增大 |
| A. | 从A点运动到B点过程中,“嫦娥三号”受到月球的引力增大 | |
| B. | 从A点运动到B点过程中,月球对“嫦娥三号”的引力做负功 | |
| C. | “嫦娥三号”在A点的速度比在B点的速度大 | |
| D. | “嫦娥三号”在A点的加速度比在B点的加速度大 |
| A. | 嫦娥三号在圆形轨道上的速度小于在椭圆轨道上A点的速率 | |
| B. | 在A点变轨后,嫦娥三号在椭圆轨道上从A点运动到B点的时间为$\frac{{T}_{0}}{2}$$\sqrt{(\frac{{h}_{1}+{h}_{2}}{2{h}_{1}})}$ | |
| C. | 在A点变轨后,嫦娥三号沿椭圆轨道从A点向B点运动过程中,机械能保持不变 | |
| D. | 在嫦娥三号实施动力下降时,嫦娥三号处于超重状态 |
| A. | 圆环中产生顺时针方向的感应电流 | |
| B. | 圆环具有扩张的趋势 | |
| C. | 圆环中感应电流的大小为$\frac{krS}{4ρ}$ | |
| D. | 图中a、b两点间的电压大小为$\frac{1}{2}$kπr2 |