题目内容
【题目】某同学想通过实验测定一个金属圆柱体的电阻率,实验室提供的器材有:
A.电源(电源电动势E=8V,内阻约10Ω)
B.电流表G,内阻Rg=120Ω,满偏电流Ig=6mA
C.电压表V,量程为0~6V,内阻约为1000Ω
D.电阻箱R0(0~99.99Ω)
E.滑动变阻器R1(0~20Ω)
F.开关及导线若干
G.被测金属圆柱体Rx
(1)实验设计时,把电流表G与电阻箱并联,改装成量程为0~0.6A的电流表使用,则电阻箱的阻值应调为R0=_________Ω(保留3位有效数字);
(2)为了多测止几组数据,并日尽量精确测量圆柱体的电阻,请在下面的方框内画出实验电路图。
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(3)将实验中测得的多组电压表和电流计的示数,在U-I图象中描点,如图所示,请根据描点作图,并求出金属圆柱体的电阻值Rx=_________Ω(保留3位有效数字)。
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(4)若测得圆柱体的长度为L,截面直径为D,测得圆柱体的电阻为Rx。写出计算电阻率的表达式ρ=_________ (用L、D、Rx表示),本实验_________(填“存在”或“不存在”)因电表内阻产生的系统误差。
【答案】1.21
;11.1
;不存在
【解析】
根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法,然后根据伏安法测电阻的原理作出电路图;根据电阻定律可得电阻率的表达式;
解:(1)实验设计时,把电流表G与电阻箱并联,改装成量程为0~0.6A的电流表使用,则电阻箱的阻值应调为
;
(3)将实验中测得的多组电压表和电流计的示数,在U-I图象中描点,请根据描点作图如图所示
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把电流表G与电阻箱并联,改装成量程为0~0.6A的电流表,量程增大为100倍,金属圆柱体的电阻值
;
(2) 由于待测电阻阻值为12.0Ω,约为1千欧姆,根据
所以电流表应采用外接法,滑动变阻器最大阻值为20Ω,若采用限流式,最大电流为
,最小电流为
,而实验数据的最小值为
,所以滑动变阻器应采用分压接法,电路图如图所示:
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(4) 测得圆柱体的长度为L,截面直径为D,测得圆柱体的电阻为Rx,根据电阻定律可得
,解得电阻率的表达式
,由于电阻率的表达式不含电表内阻,电阻率只与圆柱体的长度L,截面直径D,圆柱体的电阻Rx有关,所以本实验不存在因电表内阻产生的系统误差;