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电学实验

电学实验

1某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”,该同学利用下列所给器材测量水果电池的电动势E 和内阻r 。

A .电流表G 1(内阻R g =15Ω,满偏电流I g =2mA )

B .电流表G 2(量程20mA ,内阻约2Ω)

C .滑动变阻器R 1(0~1000Ω)

D .电阻箱R 2 (0~9999.9Ω)

E .待测水果电池(电动势E 约4V ,内阻r 约500Ω)

F .开关S ,导线若干

①实验中用电流表G 1改装成量程0~4V 的电压表,需 (选填“串联”或“并联”)一个阻值为 Ω的电阻。

②该同学用电流表G 2和改装成的电压表测量水果电池的电动势和内阻,设计了如图3所示的实验电路图。请根据电路图,将图4中的实物连接成实验用的电路。

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③接通开关,逐次调节滑动变阻器,读取电流表示数I 和对应的电压表的示数U ,记录了6组数据,并在图中标注出了几个与测量对应的坐标点,如图5所示。请你在图5上把已经描绘出的坐标点连成U -I 图线。

④根据图5描绘出的图线可得出水果电池的电动势E =_______V ,内电阻r =_______Ω 2某待测电阻的额定电压为3V (阻值大约为10Ω).为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材

A :电流表A 1(量程300mA ,内阻约1Ω)

B :电流表A 2(量程0.6A ,内阻约0.3Ω)

C :电压表V 1(量程3.0V ,内阻约3kΩ)

D :电压表V 2(量程5.0V ,内阻约5kΩ)

E :滑动变阻器R 1(最大阻值为50Ω)

F :滑动变阻器R 2(最大阻值为500Ω)

图5

1.0

2.0

负极

图4

G 2

G 1

G :电源E (电动势4V ,内阻可忽略) H :电键、导线若干.

①为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可) 电流表_________;电压表___________;滑动变阻器_____________. ②下列给出的测量电路中,最合理的电路是

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3(14分)有一个量程为3V 的电压表,代号为④,经过初步粗测其内阻大约为3kn ,现在

的任务是:测出该电压表内阻的精确值。现在实验室可提供的器材有:

①取值范围为0.1Ω到9999.9Ω,最大电流为0.1A ,代号为R a 的电阻箱一台; ②最大电阻为1000Ω最大电流为0.2A ,代号为尺R b 的滑动变阻器一个; ③开路电压约为5V 、内阻可忽略不计的电源一个,代号为E ; ④代号为K 的电键一个; ⑤供连接用的导线若干条。 要求:

(a )在这些器材中,适当选择有用..的器材,设计一个简便易行的测量电路,画出电路图 并标出所用器材的代号。

(b )列出测量步骤:并写出计算电压表内阻的最终表达式。

4如图所示装置,在探究影响平行板电容器电容的因素实验中,

①充好电的平行板电容器的极板A 与一静电计相接,极板B 接地。若极板B 稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化分析平行板电容器电容变小结论的依据是( )

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A .两极板间的电压不变,极板上的电量变大

B .两极板间的电压不变,极板上的电量变小

C .极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大

D .极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小

②如图所示为电容式传感器构件的示意图,工作时动片(电极板A )沿平行于定片(电极板B )的方向发生一小段位移s ,电容C 便发生变化,通过测量电容C 的变化情况就可以知道位移s 。如果忽略极板的边缘效应,那么在图中,能正确反映电容C 和位移s 间函数关系的是 B 。(选填选项前面的字母)

C D

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A B D

C

5某同学用右图表盘所示的多用电表测量部分电子元件。

①用多用电表正确测量了一个约10Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是2k Ω左右电阻。请选择以下必须的步骤,按操作顺序写出: 。

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A .用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝,使表针指零

B .将红表笔和黑表笔接触

C .把选择开关旋转到“×1k ”

位置

D .把选择开关旋转到“×100”位置

E .调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆表的“0”刻度

F .用表笔接触约2 k Ω左右的电阻并测量 ②若测量结果如图1所示,则该电阻的测量值为 kΩ

③该同学用该多用电表判断一个大容量电容器是否漏电。他选择了“×1k ”位置。将两枝表笔分别接触在电容器的两脚,发现指针有较大的偏转然后又缓慢回到电阻无穷大位置,则该电容是否漏电? (答“是”或“否”)。

6在“测定金属丝的电阻率”的实验中,若用欧姆表粗测得知电阻丝R x 的阻值约

为3Ω,为较精确的测量金属丝的电阻,并要求金属丝发热功率P < 0.75W ,需要另行设计电路进行测量,实验室备有的部分仪器有:

A .电动势6V 的电池组E

B .两档电流表A (量程:0~0.60A ,内阻0.13Ω;量程:0~3.0A ,内阻0.025Ω)

C .两档电压表V (量程:0~3.0V ,内阻3kΩ;量程:0~15V ,内阻15kΩ)

D .滑动变阻器R 1(0~100Ω,最大允许电流lA )

E .滑动变阻器R 2(0~20Ω,最大允许电流lA )

①上述器材中应选用的是:滑动变阻器应选用 。 ②在虚线框内画出实验电路图。

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③实验时,电流表、电压表指针位置如图11所示;螺旋测微器测金属丝的直径、米尺测金属丝的长度如图12所示,由图可知各物理量的测量值为:金属丝直径的测量值d = mm ;金属丝长度的测量值L = cm 。根据上述数据,可以计算出所测金属丝的电阻率 ρ = Ω˙m (计算结果保留两位有效数字)。

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图1 0.6 3 15 3

图11

图12

7(12分)用半偏法测电流表内阻,提供的器材如下:干电池(电动势E 约为1.5V ,内阻r 约为10Ω)、待测电流表A (0~500μA ,内阻约400Ω)、电阻箱R 1、R 2(均为0~9999.9Ω)、电键、导线若干。

①实验电路如图,有关实验操作及测量如下:

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I .只闭合S ,当调节R 1到2610.0Ω时,电流表A 满偏; Ⅱ.再闭合S 1,R 2调为377.0Ω时,电流表A 半偏,由此可得

待测电流表的内阻R g 的测量值为 Ω。

②半偏法测量电流表内阻时,要求R 1??R g (比值R 1/R g 越大.测量误差越小),本实验中R 1虽比R g 大,但两者之比不是特别大,因此导致R g 的测量有误差。具体分析如下:电流表A 半

偏时的回路总电阻比全偏时的回路总电阻 (填“偏大”或“偏小”),导致这时的总电流 (选填“变大”或“变小”),半偏时R 2 R g (填“大于”或 “小于”)。 ③为减小R g 的测量误差,可以通过补偿回路总电阻的方法,即把半偏时回路的总电阻的变化补回来。具体的数值可以通过估算得出,实际操作如下:在①中粗测出R g 后,再把R 1先增加到 Ω[用第①问中的有关条件求得具体数值],再调节R 2使电流表 。用这时R 2的值表示R g 的测量值,如此多次补偿即可使误差尽量得以减小。 8. 某同学做“测量金属丝电阻率”的实验。

① 首先,他用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,并求出其平均值作为金属丝的直径d 。其中某次测量如图 3 所示,这次测量对应位置金属导线的直径为-__________________mm ;

② 然后他测量了金属丝的电阻。实验中使用的器材有:

a .金属丝(长度x 0为1.0m ,电阻约5Ω~6Ω)

b .直流电源(4.5 V ,内阻不计)

c .电流表(200mA ,内阻约1.0Ω)

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d .电压表(3V ,内阻约3kΩ)

e .滑动变阻器(50Ω,1.5A )

f .定值电阻R 1 (5.0Ω,1.5A)

g .定值电阻R 2 (10.0Ω,1.0A)

h .定值电阻R 3 (100.0Ω,1.0A)

i .开关,导线若干

该同学实验时的电路图如图4所示,且在实验中两块电表的读数都能接近满偏值,定值电阻应该选_____________(选填“R 1”、“R 2”或“R 3”);

③ 该同学根据测量时电流表的读数I 、电压表的读数U 描绘的U —I 图象如图5所示,根据图象可以求得金属丝的电阻为 R x = Ω

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图5

④ 设法保持金属丝的温度不变,而逐渐减小上述金属丝(长度为x 0)接入电路的长度x ,当电压表的示数保持不变时,下列图象中正确反映了金属丝电阻消耗的功率P 随x 变化规律的是

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A B C D 9某班同学在做“练习使用多用电表”的实验。

① 某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻R x 的阻值,当选择开 关置于欧姆挡 “×100”的位置 时,多用电表指针示数如图1 所示,此被测电阻的阻值约 为___________ 。

② 某同学按如图2所示的电路图连接元

件后,闭合开关S ,发现A 、B 灯都不亮。

该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的

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故障。检查前,应将开关S 。

(选填“闭合”或“断开”)

③ 若 ② 中同学检查结

果如表所示,由此可 以确定

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A .灯A 断路

B .灯B 断路

C .灯A 、B 都断路

D .d 、e 间导线断路

10.(2)某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率,已知电阻丝长度为L ,电阻约为20Ω,可提供的实验仪器有:

A :电流表G ,内阻R g =120Ω,满偏电流I g =3mA

B :电流表A ,内阻约为0.2Ω,量程为0~0.6A ;

C :螺旋测微器

D :变阻箱(0~9999Ω,0.5A )

E :滑动变阻器R W (5Ω,1A )

F :电池组(3V ,0.05Ω)

G :一个开关和导线若干

他进行了以下操作:

①用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径。如图所示为螺旋测微

器的示数部分,则该次测量测得电阻丝的直径d = mm 。

②把电流表G 与电阻箱串联当作电压表用。这块“电压表”最大能测量3V 的电压,则电阻

0 0

图2 图 0

mm

25

35 30

20

箱的阻值应调为R 0= Ω。

③设计实验电路图。图虚线框中只是他设计的实验电路图的一部分,请将电路图补画完整。 ④实验电路连接。请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线。

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⑤测量并计算电阻率。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某确定位置,电流表G 的示数为I 1,电流表A 的示数为I 2。

请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式ρ= 。

11. 如图甲所示为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为200Ω的待测电阻,具体测量步骤如下:

① 调节________,使电表指针停在表盘左侧的零刻度线处。

② 将选择开关旋转到“Ω”档的________位置。(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k ”) ③ 将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,将两表笔短接,调节________,使电表指

针指向表盘右侧的零刻度线处。

④ 将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻

值为_________Ω。

⑤ 测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。

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甲 乙

12. 某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V 的小灯泡伏安特性图线,并研究小灯泡实

际功率及灯丝温度等问题。

①根据电路图,将图乙中的实验仪器连成完整的实验电路。

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②连好电路后,开关闭合前,图甲中滑动变阻器R

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的滑片应置于 (填“a 端”、“b 端”或“ab 正中间”)。

③闭合开关,向

b 端调节滑动变阻器

R 的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大”,则分析电路的可能故障为 。

A .小灯泡短路

B .小灯泡断路

C .电流表断路

D .滑动变阻器断路

④排除故障后,该同学完成了实验。根据实验数据,画出的小灯泡I --U 图线如图。形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为 。

⑤根据I --U 图线,可确定小灯泡在电压为2.0V 时实际功率为 。(保留两位有效数字)。

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⑥已知小灯泡灯丝在27o C 时电阻是1.5Ω,并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R =k (273+t ),k 为比例常数。

根据I --U 图线,估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为 o C 。

13. 硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件。某同学利用图(甲)所示电路探究某硅光电池的路端电压U 与电流I 的关系。图中定值电阻R 0=2Ω,电压表、电流表均可视

甲 乙

A

A V _ /V

为理想电表。

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①用“笔画线”代替导线,根据电路图,将图(乙)中的实物电路补充完整。

②实验一:用一定强度的光照射硅光电池,闭合电键S ,调节可调电阻R 的阻值,通过测量得到该电池的U —I 曲线a (见图丙)。则由图象可知,当电流小于200 mA 时,该硅光电池的电动势为________V ,内阻为________ Ω。

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③实验二:减小光照强度,重复实验,通过测量得到该电池的U —I 曲线b (见图丙)。当可调电阻R 的阻值调到某值时,若该电路的路端电压为1.5 V ,由曲线b 可知,此时可调电阻R 的电功率约为________W 。

14. 为了测一个自感系数很大的线圈L 的直流电阻R L ,实验室提供以下器材:

(A )待测线圈L (阻值约为2Ω,额定电流2A ) (B )电流表A 1(量程0.6A ,内阻r 1=0.2Ω) (C )电流表A 2(量程3.0A ,内阻r 2约为0.2Ω) (D )滑动变阻器R 1(0~10Ω) (E )滑动变阻器R 2(0~1k Ω)

(甲)

S

R 0

-- +

A

V (乙)

(F )定值电阻R 3=10Ω (G )定值电阻R 4=100Ω

(H )电源(电动势E 约为9V ,内阻很小) (I )单刀单掷开关两只S 1、S 2,导线若干。

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要求实验时,改变滑动变阻器的阻值,在尽可能大的范围内测得多组A 1表 和A 2表的读数I 1、I 2,然后利用给出的I 2—I 1图象(如图6所示),求出线圈的电阻R L 。

①实验中定值电阻应选用 ,滑动变阻器应选用 。 ②请你画完图5方框中的实验电路图。 ③实验结束时应先断开开关 。

④由I 2—I 1图象,求得线圈的直流电阻R L = Ω。

15. 小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为

20Ω。他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a 和b 上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c 相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P 的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有:

电池组E (电动势为3.0V ,内阻约1Ω); 电流表A 1(量程0~100mA ,内阻约5Ω); 电流表A 2(量程0~0.6A ,内阻约0.2Ω); 电阻箱R (0~999.9Ω); 开关、导线若干。

小明的实验操作步骤如下:

A .用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;

B .根据所提供的实验器材,设计并连接好如图甲所示的实验电路;

C .调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;

D .将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R 和接入电路的电阻丝长度L ;

E .改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次

1

图5 图6

满偏。重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L。

F.断开开关。

①小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示,则这次测量中该电阻丝直径的测量值d=____________ mm;

②实验中电流表应选择_____________(选填“A1”或“A2”);

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③小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图丙所示的R-L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。

④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。(不要求分析的过程,只回答出分析结果即可)

答:。

16. 小明同学为测量某金属丝的电阻率,他截取了其中的一段,用米尺测出金属丝的长度L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表粗测其电阻约为R.

①该同学将米尺的0刻度线与金属丝的左端对齐,从图9(甲)中读出金属丝的长度L= mm。

②该同学用螺旋测微器测金属丝的直径,从图9(乙)中读出金属丝的直径D=

mm。

③该同学选择多用电表“×10”档粗测金属丝的电阻,从图9(丙)中读出金属丝的电阻R= Ω。

图甲

mm

图乙

15

20

图丙

图9

L0

R

④接着,该同学用伏安法尽可能精确地测出该金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。实验室提供的器材有:

A .直流电源E (电动势4V ,内阻不计)

B .电流表A 1(量程0~3mA ,内阻约50Ω)

C .电流表A 2(量程0~15mA ,内阻约30 Ω)

D .电压表V 1(量程0~3 V ,内阻10 kΩ)

E .电压表V 2(量程0~15 V ,内阻25 kΩ)

F .滑动变阻器R 1(阻值范围0~15 Ω,允许通过的最大电流2.0A )

G .滑动变阻器R 2(阻值范围0~2k Ω,允许通过的最大电流0.5A )

H .待测电阻丝R x ,开关、导线若干

要求较准确地测出其阻值,电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 .(用器材前的字母表示即可)

⑤用图10所示的电路进行实验测得R x ,实验时,开关S 2应向 闭合(选填“1”或“2”).

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⑥请根据选定的电路图,在如图11所示的实物上画出连线(部分线已画出)。

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⑦(多选)在下列测定金属丝的电阻率的几个步骤中,错误..

的是 . A .先用米尺测出金属丝的长度,再将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直; B .用螺旋测微器在不同位置测出金属丝的直径D 各三次,求平均值D ; C .打开开关,将选好的实验器材按图10连接成实验电路;

D .闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表和电压表有合适的示数,读出并记下这组数据;

E .改变滑动变阻器的滑键位置,重复进行实验,测出6组数据,并记录在表格中;

图10

E

1

+ R S 1

图11

-

F .分别计算出电流平均值(I )和电压的平均值(U ),再求出电阻的平均值I

U

R ; G .根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率.

⑧设金属丝的长度为L (m ),直径的平均值为D (m ),电阻的平均值为R (Ω),则该金属丝电阻率的表达式为ρ= 。

17. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,采用如图1所示的电路。

①请根据图1在图2中进行实物连线。

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图3是该同学根据实验数据描绘出的伏安特性曲线。从图线上可以看出,当通过小灯泡的电流逐渐增大时,灯丝的阻值逐渐 ;这表明灯丝的电阻率随温度升高而 。(以上两空均选填“增大”、“不变”或“减小”)

③将本实验中的小灯泡两端加3.0V 的电压,则小灯泡的实际功率约________W ;

若直接接在电动势为3.0V 、内阻为2.0Ω的直流电源两端,则小灯泡的实际功率约为________W 。(以上两空的结果均保留两位有效数字)

18. 小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5V ,最大电流不超过0.55A )的伏

2.00 U

/V 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 1.00 3.00

0 I

/A 图3

图1

2

安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材: A .电压表(量程是3V ,内阻是6kΩ的伏特表) B .电压表(量程是15V ,内阻是30kΩ的伏特表) C .电流表(量程是0.6A ,内阻是0.5Ω的安培表) D .电流表(量程是3A ,内阻是0.1Ω的安培表) F .滑动变阻器(阻值范围0~5Ω),额定电流为0.6A

G .滑动变阻器(阻值范围0~100Ω),额定电流为0.6A 直流电源(电动势E =3V ,内阻不计) 开关、导线若干。

该同学设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据(I 和U 分别表示电学元件上的电流和电压)。

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①为提高实验结果的准确程度,电流表选

;电压表选

;滑动变阻器选 。(以上均填写器材代号)

②请在上面的方框中画出实验电路图;

③在图(a )中描出该电学元件的伏安特性曲线;

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④据图(a )中描出的伏安特性曲线可知,该电学元件的电阻随温度而变化的情况为: ; ⑤把本题中的电学元件接到图(b )所示电路中,

若电源电动势E =2.0V ,内阻不计,定值电阻R =5Ω,

则此时该电学元件的功率是_______W 。

19. (12分)一实验小组准备探究某种元件Q 的伏安特性曲线,他们设计了如图4所示的电路图。请回答下列问题: ①请将图5中的实物连线按电路图补充完整。

②考虑电表内阻的影响,该元件电阻的测量值 (选填“大于”、“等于”或“小于”)真

实值。

③在电路图中闭合开关S ,电流表、电压表均有示数,但无

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论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零。原因可能是图中的 (选填a 、b 、c 、d 、e 、f )处接触不良。

图(b ) 0

I/A 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 U/V

图(a )

图5

④实验测得表格中的7组数据。请在坐标纸上作出该元件的I -U 图线。

⑤元件Q 在U =0.8V 时的电阻值是 , I -U 图线在该点的切线的斜率k (选填“大于”、“等于”或“小于”)电阻值。

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20. 在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作:

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① 用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l 。再用螺旋测微器测量

金属丝的直径D ,某次测量结果如图3所示,则这次测量的读数D = mm 。

② 为了合理选择实验方案和器材,首先使用欧姆表( 1挡)粗测拟接入电路

的金属丝的阻值R 。欧姆调零后,将表笔分别与金属丝两端连接,某次测量结果如图4所示,则这次测量的读数R =_________Ω。

③ 使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完

成实验,除电源(电动势为4V ,内阻很小)、待测电阻丝、导线、开关外,

电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (选填器材前的字母)。

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图3

0 10

5 45

图5

④若采用图5所示的电路测量金属丝的电阻,电压表的左端应与电路中的

_______点相连(选填“a”或“b”)。若某次测量中,电压表和电流表读数分别为U和I,请用上述直接测量的物理量(D、l、U、I)写出电阻率ρ的计算式:ρ=。

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时的电阻率。实验中使用的金属丝是

方框中列出的的某一种材料。某次实

验中,测得金属丝的长度为52.80cm,

直径为0.495mm,阻值为2.9Ω。则金

属丝的材料为(选填金属

名称)。