1、电阻的测量1.在做“测定金属丝电阻率”的实验中,(1)某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径,由图可得螺旋测微器的读数为 mm。(2)待测金属丝的电阻约为10 ,实验室提供了下列器材。A.电压表(03 V,内阻RV约2 k)B.电压表(06 V,内阻RV约4 k)C.电流表(00.3 A,内阻RA=1 )D.电流表(00.6 A,内阻RA=0.25 )E.滑动变阻器(6 ,1.2 A)F.直流电源(3 V,内阻不计)另有开关一个、导线若干。电压表应选,电流表应选。(只填器材前的字母代号即可)(3)实验中应该选择(选填“甲”或“乙”)电路图。(4)测得金属丝的长度为L,金属丝直径为d,电流为I、电压
2、为U,则该金属丝的电阻率=(用、d、L、U、I、RA表示)。【解析】(1)根据螺旋测微器的读数原理可得,螺旋测微器的读数为0.700 mm。(2)直流电源3 V,电压表选03 V量程,即选A;电路中的电流约为0.3 A,电流表选C。(3)电流表内阻为确定的数值,电压表内阻不确定,所以电流表内接,以消除电流表内阻造成的误差,选甲图。(4)根据欧姆定律和电阻定律得+RA=,解得金属丝的电阻率=(-RA)。答案:(1)0.700(2)AC(3)甲(4)(-RA)2.某学习兴趣小组欲采用如图所示电路测量电压表的内阻RV,待测电压表的量程为1 V,内阻约为1 000 。(1)在备选的甲、乙两个滑动变阻器
3、的铭牌上分别标有(200 1 A)、(10 2 A),为尽可能提高测量精度且便于调节,滑动变阻器R1应选用(选填“甲”或“乙”)。(2)同学们的实验步骤如下,请将步骤补充完整:.正确连接好电路后,在闭合开关之前,将滑动变阻器R1的滑片移到(选填“左端”或“右端”)。.闭合开关S1和S2,调节R1,使电压表指针指到1 V刻度处,.保持S1闭合、变阻器R1的滑片位置不变,断开S2,调整电阻箱R2的阻值,使电压表的指针指到0.5 V刻度处,此时电阻箱R2的示数为990 。(3)该电压表内阻的测量值为 。【解析】(1)由题意可知,滑动变阻器乙的最大阻值较小,乙的额定电流较大,实验电路选择分压式,所以为
4、保证实验操作安全方便,滑动变阻器应选择乙。(2)由图示电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,为保护电路,在闭合开关之前,将滑动变阻器R1的滑片移到左端,使待测支路电流为零。(3)断开开关S2后认为分压电路分压不变,仍为1 V,电压表示数为0.5 V,说明电阻箱两端电压为0.5 V,电压表与电阻箱串联,它们两端电压相等,由串联电路特点可知,它们的阻值相等,则电压表内阻等于电阻箱阻值990 。答案:(1)乙(2).左端(3)9903.为了测量阻值范围在200300 之间的电阻Rx的阻值,实验室提供了如下器材:A.电阻箱R(阻值范围0999.9 )B.毫安表(量程03 mA,内阻约100 )C.直流电
5、源(电动势约3 V,内阻不计)D.两个单刀单掷开关,导线足量(1)甲同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图甲所示的实验电路,设计的操作步骤如下。按图甲电路图连好电路,闭合开关S1,记下毫安表的读数。断开S1,闭合开关S2,调节电阻箱R的阻值,使毫安表的读数和中相同,记下此时电阻箱的示数R1。假设该同学的设计合理,则待测电阻Rx=。(2)乙同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图乙所示的实验电路,设计的操作步骤如下。按图乙电路图连好电路,将R调到最大,然后闭合S1、S2,调节R,使毫安表达到满偏,记下此时电阻箱的示数R2。断开S2,调节R,仍使毫安表满偏,记下此时电阻箱的示数R3。假设该同
6、学的设计合理,则待测电阻Rx=。(3)上述两位同学的设计中有一位是不合理的,不合理的是,理由是。【解析】(1)根据甲同学的实验电路可知,该同学采用了等效替代法,故待测电阻Rx=R1。(2)根据乙同学的实验步骤可知R2=R3+Rx,则Rx=R2-R3。(3)甲电路中,开关接通后,毫安表的读数最小值为:I= A=10 mA,已超过了毫安表的量程。故此设计不合理。答案:(1)R1(2)R2-R3(3)甲毫安表超量程4.图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表
7、量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由题给条件和数据,可以求出R1=,R2=。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格, 阻值分别为300 和1 000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3 000 。则R0应选用阻值为的电阻,R应选用最大阻值为的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图乙的电路可以判断出损坏的电
8、阻。图乙中的R为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱 (选填“b”或“c”)相连。判断依据是: 。【解析】(1)根据电路的串并联关系,使用a和b两个接线柱时有IgRg=(Iab-Ig)(R1+R2);使用a和c两个接线柱时有Ig(Rg+R2)=(Iac-Ig)R1;把Rg=100 ,Ig=1 mA,Iab=3 mA,Iac=10 mA代入以上两式解得R1=15 ,R2=35 。(2)因为校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA,取滑动变阻器阻值为零,当电路中电流最大时Imax=3.0 mA,代
9、入数据解得R0=350 ,故R0选规格为 300 的;当电路中电流最小时有Imin=0.5 mA,代入数据解得R=2 550 ,所以滑动变阻器R应选3 000 的。(3)乙图中的d点应和接线柱c相连,这样如果电流表有示数,说明电阻R1损坏;如果电流表无示数则说明电阻R2损坏。答案:(1)1535(2)3003 000(3)c判断依据见解析情境:伏安法测电阻无论安培表外接法还是内接法,总是存在系统误差。其他方法中也不同程度地存在系统误差。为了减小系统误差,在各类考试中常考查没有系统误差的设计方案。问题:(1)在前面所述方法中,替代法和半偏法哪个存在系统误差?(2)在前面所述方法中,电桥法存在系统误差吗?【解析】(1)在前面所述方法中,由于电源的内阻不可忽略,半偏法存在系统误差。(2)在前面所述方法中,电桥法不存在系统误差。答案:见解析