2019版物理一輪作業(yè)：第3講　實(shí)驗(yàn)-測定金屬的電阻率-實(shí)驗(yàn)-描繪小燈泡的伏安特性曲線

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第3講實(shí)驗(yàn):測定金屬的電阻率基礎(chǔ)鞏固1。現(xiàn)有一合金制成的圓柱體.為測量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測量圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度.螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖a和圖b所示。(1)由圖讀得圓柱體的直徑為mm,長度為cm。

(2）若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長度分別用D、L表示，則用D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為ρ=。

2.（2017北京東城期末，15)實(shí)驗(yàn)室有一捆規(guī)格為“100m，0。5mm2"的銅導(dǎo)線，已經(jīng)用去了一部分,一同學(xué)想用伏安法測量剩余導(dǎo)線的電阻。（1)他查得銅的電阻率為1.7×10-8Ω·m.他可以用公式計(jì)算出整捆導(dǎo)線的電阻為Ω；

（2）他從實(shí)驗(yàn)室借來如下器材,想分別用電流表內(nèi)接法和外接法測量銅導(dǎo)線的電阻：電流表：量程0~0。6A,內(nèi)阻約為0.2Ω;電壓表：量程0~3V，內(nèi)阻約9kΩ;滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值5Ω；滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值200Ω；電源:電動(dòng)勢4.5V，內(nèi)阻可不計(jì);開關(guān)、導(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉栴}：①請你用筆畫線代替導(dǎo)線在圖1中完成電路連線。要求用電流表外接法、滑動(dòng)變阻器分壓式接法。圖1②按①中所連電路實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(填“R1"或“R2")，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片移至端(填“a”或“b”)。

③他將分別用電流表內(nèi)接法和外接法得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U-I圖上,如圖2所示。在圖2中由電流表外接法得到測量圖線是(填“甲”或“乙”），你的判斷依據(jù)是。

圖23。(2017北京朝陽期末，15)某同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線"的實(shí)驗(yàn)中,使用的器材如下:待測小燈泡（2.5V，1.25W）電源（電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻不計(jì))電流表（0~0。6A,內(nèi)阻約0。125Ω；0～3A,內(nèi)阻約0。025Ω)電壓表(0～3V,內(nèi)阻約3kΩ；0~15V，內(nèi)阻約15kΩ）單刀單擲開關(guān)及導(dǎo)線若干（1）為減小誤差,在本實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用0～A量程；電壓表應(yīng)選用0～V量程。

（2）如圖是本實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線，為了滿足實(shí)驗(yàn)要求并盡可能減小誤差，請補(bǔ)充實(shí)物圖中的連線.4.某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一只小燈泡L(2.5V0.3A)的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外,還有以下器材可供選擇：電源E(3.0V,內(nèi)阻約0。5Ω)電壓表V1（0～3V,內(nèi)阻約3kΩ)電壓表V2(0~15V,內(nèi)阻約15kΩ）電流表A1(0～0。6A，內(nèi)阻約0。125Ω)電流表A2(0~3A，內(nèi)阻約0。025Ω)滑動(dòng)變阻器R（0～5Ω）（1)電壓表應(yīng)選擇，電流表應(yīng)選擇。

（2）應(yīng)選擇圖1中哪一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?。

圖1（3)根據(jù)正確的實(shí)驗(yàn)電路圖，該小組同學(xué)測得多組電壓和電流值,并在圖2中畫出了小燈泡L的伏安特性曲線。由圖可知，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈絲阻值也增大,原因是。當(dāng)小燈泡兩端電壓為1.40V時(shí),其電阻值約為Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

圖2(4)若將如圖3所示的交變電壓直接加在這個(gè)小燈泡L的兩端，則小燈泡的電功率約為W(結(jié)果保留1位有效數(shù)字）。

(5)將小燈泡L接入圖4所示電路，通過實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)，得到了電壓表示數(shù)U隨電流表示數(shù)I變化的圖像，圖5中能正確反映U—I關(guān)系的是。

圖5綜合提能1。(2017北京豐臺一模,19）某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“2.5V,0.3A”字樣的小燈泡的伏安特性曲線,要求測量數(shù)據(jù)盡量精確,繪制曲線完整.實(shí)驗(yàn)室提供的器材除了開關(guān)、導(dǎo)線外，還有電壓表（0~3V，內(nèi)阻約3kΩ)、電流表（0~0。6A,內(nèi)阻約0。1Ω)、滑動(dòng)變阻器R(0~10Ω,額定電流1A)、滑動(dòng)變阻器R’(0~100Ω，額定電流1A）。圖甲是該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)物連線圖,圖乙是測得數(shù)據(jù)后繪出的小燈泡的伏安特性曲線。下列選項(xiàng)中說法正確的是()圖甲圖乙A。圖甲中的滑動(dòng)變阻器選擇R'調(diào)節(jié)效果較好B。為了減小電表內(nèi)阻帶來的誤差，圖甲中導(dǎo)線①應(yīng)該連接b處C。為了滿足實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量要求,圖甲中導(dǎo)線②應(yīng)該連接d處D.由圖乙可知,拐點(diǎn)兩側(cè)區(qū)域小燈泡阻值分別恒定，但兩定值不等2.(2017北京西城二模，21）（1）用10分度的游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，測量的示數(shù)如圖1所示,讀出小球直徑d的值為mm。

圖1(2)某同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用標(biāo)有“2.5V，0。3A"的小燈泡,采用如圖2所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖2圖3①他選擇了學(xué)生電源、電流表和電壓表。現(xiàn)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1（0~10Ω）和R2（0～1kΩ）,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是。

②請根據(jù)圖2所示的電路，在圖3中進(jìn)行實(shí)物連線.圖4③如圖4是該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的伏安特性曲線。從圖線可以得出小燈泡燈絲的電阻率隨溫度變化的特點(diǎn)是。

④在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)小燈泡兩端加2.5V的電壓時(shí),小燈泡的電阻為Ω（保留兩位有效數(shù)字)。

⑤若實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)只有一個(gè)電動(dòng)勢為6V的鉛蓄電池,為了調(diào)節(jié)方便，同時(shí)確保實(shí)驗(yàn)過程的安全，某同學(xué)設(shè)計(jì)在電路中某位置增加一個(gè)阻值合適的定值電阻R0。在如圖5給出的A、B、C三個(gè)位置中，更合理的位置是哪一個(gè)，并簡要說明理由.圖5答案精解精析基礎(chǔ)鞏固1。答案(1）1。844（在1。842~1.846范圍內(nèi)均可）4.240（2)π解析(1）由題圖a知,圓柱體的直徑為1。5mm+34。4×0.01mm=1。844mm，長度為42mm+8×0。05mm=42.40mm=4.240cm。（2）由I=UR,R=ρLS及S=πD22。答案(1)R=ρLS3.4（2)①圖見解析②R1解析（1）由公式R=ρLS(2）①如圖所示②由于用滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,所以從方便調(diào)節(jié)的角度考慮，滑動(dòng)變阻器選最大阻值較小的R1;為保護(hù)電路中元件，閉合開關(guān)前,滑片應(yīng)移至b端,使導(dǎo)線兩端電壓為零.③因?yàn)殡娏鞅硗饨訒r(shí),測得的電流值偏大,由R=UI3。答案(1）0。63(2)見解析解析(1）根據(jù)小燈泡規(guī)格“2。5V,1。25W"可以知道,額定電壓U=2。5V，額定電流I=PU=1(2)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求減小誤差,需要盡可能多的測量數(shù)據(jù)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；小燈泡阻值較小，在額定電壓下工作時(shí)Rx=UI=2.50.4。答案(1）V1A1（2)A（3)燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大7.0（4）0。3(5)C解析(1）在滿足測量要求的前提下,小量程的電表精度更高，故電壓表選擇V1,而電流表選擇A1。(2）電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡的電阻,選擇電流表外接法可減小系統(tǒng)誤差，為使燈泡兩端的電壓從0開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，故選A。(3）小燈泡兩端電壓增大時(shí),燈絲的電功率增大導(dǎo)致溫度升高，燈絲的電阻率增大，燈絲的電阻增大。由圖2讀出燈泡兩端電壓是1.40V時(shí),燈絲中的電流是0。20A，由歐姆定律知此時(shí)燈泡燈絲的電阻R=UI=1(4)由圖3知該交流電壓的有效值U0=22V=2V。由圖2讀出U0=2V≈1。4V時(shí)的電流I0=0.20A，則燈泡的電功率P=U0I0（5）由圖4知U=E—I·r,式中E為電源電動(dòng)勢,r為電源內(nèi)電阻,故C選項(xiàng)正確。綜合提能1.C滑動(dòng)變阻器應(yīng)用于分壓電路時(shí)，總阻值較小的調(diào)節(jié)方便,故A項(xiàng)錯(cuò)誤；因電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻,電壓表的分流作用可忽略，故選用電流表外接法以減小測量誤差,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;為使燈泡兩端電壓從零開始測量以滿足繪制完整曲線的要求，變阻器應(yīng)采用分壓接法，故C項(xiàng)正確；由歐姆定律和圖線可知,拐點(diǎn)兩側(cè)區(qū)域圖線上對應(yīng)點(diǎn)各處U和I比值不恒定，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2。答案（1)18.4（2）①R1②如圖所示③隨著溫度的升高，小燈泡燈絲的電阻率增大④10⑤是C位置.理由是:當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最左端時(shí)，能保證小燈泡兩端的電壓為零；當(dāng)滑片滑到最右端時(shí),能保證小燈泡兩端的電壓不超過它的額定電壓2.5V。這樣既方便了操作,又確保了小燈泡的安全.解析(1）主尺讀數(shù)為18mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為4×0。1