江苏省中小学教学研究室
庞留根的空间
伏安法测电阻2009-12-19 13:10:12
伏安法测电阻dyszplg
【实验目的】
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率;练习使用螺旋测微器。
【实验原理】根据电阻定律公式R= ,只要测量出金属导线的长度 和它的直径d,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可计算出金属导线的电阻率。
【实验器材】
被测金属导线,直流电源(4V),电流表(0-0.6A),电压表(0-3V),滑动变阻器(50Ω),电键,导线若干,螺旋测微器,米尺。
【实验步骤】
1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S。
2.按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值 。
4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。
5.将测得的R、 、d值,代入电阻率计算公式 中,计算出金属导线的电阻率。
6.拆去实验线路,整理好实验器材。
【注意事项】
1.测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度,测量时应将导线拉直。
2.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。
3.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
4.闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I的值不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。

1.2009年扬州市第三次调研测试11.(2)某电阻Rx约为25kΩ,要测量它的阻值.现有电动势为15V的直流电源,最大阻值为50Ω的滑动变阻器,另外可供选择的电表有:dyszplg
A.电流表(量程 ,内阻约2kΩ)
B.电流表(量程 ,内阻约300Ω)
C.电压表(量程10V,内阻约l00kΩ)
D.电压表(量程50V,内阻约500kΩ)
①应选择的电表为(只需填电表前面的字母即可):
电流表_______;电压表______.
②在方框中画出最合适的测量电路图.
答:① B , C (每空1分)
②测量电路图如图示(4分,有错不给分)

2.2009届江苏省苏中四市二区联考14.图十一中,甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒,现测量该材料的电阻率. dyszplg
(1)首先用多用电表的欧姆档(倍率为×10)粗测
其电阻,指针位置如图乙所示,其读数R=
(2)然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻:
A. 电流表: 量程为0.6A,内阻约为0.1Ω
B. 电压表: 量程为3V,内阻约为3kΩ
C. 滑动变阻器:最大阻值为20Ω,额定电流1A
D. 低压直流电源:电压6V,内阻忽略
F. 电键K,导线若干
在方框中画出实验电路图.
(3)如果实验中电流表示数为I,电压表示数为U,并测出该棒的长度为L、直径为d,则该材料的电阻率ρ= (用测出的物理量的符号表示).
答: (1)200Ω
(2)电阻比较大,电流表用内接法,滑动变阻器阻值较小,为了多测几组数据,滑动变阻器用分压器接法,实验电路如图
(3)


3.2009年韶关市高考模拟16.(3)用伏安法测量一个阻值约为20Ω的未知电阻Rx的阻值.
① 在以下备选器材中,电流表应选用______,电压表应选用______,滑动变阻器应选用_______(填写器材的字母代号);dyszplg
电源E(电动势3V、内阻可忽略不计)
电流表A1(量程0 ~ 50 mA,内阻约12 Ω)
电流表A2(量程0 ~ 3 A,内阻约0.12 Ω)
电压表V1(量程0 ~ 3V,内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程0 ~ 15V,内阻约15 kΩ)
滑动变阻器R1(0 ~ 10 Ω,允许最大电流2.0 A)
滑动变阻器R2(0 ~ 1000 Ω,允许最大电流0.5 A)
定值电阻R(30 Ω,允许最大电流1.0 A)
开关、导线若干
② 请在右边的虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(要求所测量值的变化范围尽可能大一些,所用器材用对应的符号标出).
③ 某次测量中,电压表读数为U时,电流表读数为I,则计算待测电阻阻值的表达式Rx =_________ ____
答: ① (3分) A1,V1,R1 (每空1分)
② 实验电路图如右图示(3分,其中:分压电路正确得1分;用了定值电阻与待测电阻串联得1分,其他正确得1分)
③(2分)

4.苏中四市一区第二次联合调研11.有一根很细的均匀空心金属管,管长约50cm、电阻约为10Ω,现需测定它的内径d,但因其内径较小,无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为ρ。实验室中可以提供下列器材:
A.厘米刻度尺; B.毫米刻度尺;
C.螺旋测微器; D.电流表(量程300mA,内阻约lΩ);
E.电流表(量程3A,内阻约0.lΩ)”;
F.电压表(量程3V,内阻约6kΩ);
G.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定电流0.5A);
H.滑动变阻器(最大阻值5Ω,额定电流2A);
L.蓄电池(电动势6V,内阻0.05Ω);J.开关一个及带夹子的导线若干。
请设计一个实验方案,要求实验误差小,便于调节。回答下列问题:
(1)实验中应测物理量的名称及符号是__________________________;
(2)应选用的实验器材有________________;(填字母)
(3)在方框中画出实验电路图;
(4)按照你设计的电路图将图中所示仪器连成实验电路;
(5)用测得的物理量和已知量写出计算金属管内径d的表达式为d=____________。
答:(1)金属管的长度L、外径D、加在管两端的电压U、通过管的电流强度I。
(2)B、C、D、F、H、I、J
(3)电路图
(4)连线图
(5)

5.2009年徐州市三模11.(12分)某物理兴趣小组的同学想用如图甲所示的电路探究一种热敏电阻的温度特性.
(1)请按电路原理图将图乙中所缺的导线补接完整.为了保证实验的安全,滑动变阻器的滑动触头P在实验开始前应置于      端.(选填“a”或“b”)
(2)正确连接电路后,在保温容器中注入适量冷水.接通电源,调节R记下电压表和电流表的示数,计算出该温度下的电阻值,将它与此时的水温一起记入表中.改变水的温度,测量出不同温度下的电阻值.该组同学的测量数据如下表所示,请你在图丙的坐标纸中画出该热敏电阻的Rt关系图.对比实验结果与理论曲线(图中已画出)可以看出二者有一定的差异.除了读数等偶然误差外,你认为还可能是由什么原因造成的?
                                     .
温度/0C 30 40 50 60 70 8-0 90 100
阻值/kΩ 7.8 5.3 3.4 2.2 1.5 1.1 0.9 0.7
(3)已知电阻的散热功率可表示为P散=k(t-t0),其中k是比例系数,t是电阻的温度,t0是周围环境温度.现将本实验所用的热敏电阻接到一个恒流源中,使流过它的电流恒为40 mA,t0=20℃,k=0.16W/℃,由理论曲线可知,该电阻的温度大约稳定在 ℃,此时电阻的发热功率为 W.
答:(1)如答图1 (2分) a (2分) (2)如答图2虚线示 (2分)
(3)50±2  4.8±0.3 (每空2分)
解:电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大.随着温度的升高,热敏电阻的阻值变小,电流表的分压作用更明显,相对误差更大.(能答出任一要点即给2分)

(3)由P散=k(t-t0)=I2R,得R=100(t-t0)(Ω)
=0.1(t-20)(kΩ),
在(2)的R-t图像中做出如图所示的图线,据其与理论图线的交点即可求得该电阻的温度大约稳定在50±2℃,由散热功率
P散=0.16(t-20),得电阻的发热功率为4.8±0.3W.

6.2009年江苏卷10.(8分)有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示,某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关。他进行了如下实验:

(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L。图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L=________cm.

(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)。该合金棒的电阻约为几个欧姆。图中有一处连接不当的导线是__________.(用标注在导线旁的数字表示)
(3)改正电路后,通过实验测得合金棒的电阻R=6.72Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.他发现:在误差允许范围内,电阻R满足R2=Rd ?RD,由此推断该圆台状合金棒的电阻R=_______.(用ρ、L、d、D表述)
答:(1)9.940 (2)⑥ (3)
解:(1)游标卡尺的读数,按步骤进行则不会出错。首先,确定游标卡尺的精度为20分度,即为0.05mm,然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00mm,注意小数点后的有效数字要与精度一样,再从游标尺上找出对得最齐一根刻线,精度 格数=0.05 8mm=0.40mm,最后两者相加,根据题目单位要求换算为需要的数据,99.00mm+0.40mm=99.40mm=9.940cm
(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻,在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时,因为安培表的内阻较小,为了减小误差,应用安培表外接法,⑥线的连接使用的是安培表内接法。
(3)审题是处理本题的关键,弄清题意也就能够找到处理本题的方法。根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.即 , ,而电阻R满足R2=Rd?RD,将Rd、RD代入得


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