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高中 | 测量金属丝的电阻率题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.6 导体的电阻
测量金属丝的电阻率
某种材料制成的长方体样品如图$1$所示,$AB$和$CD$方向分别用导线引出。小明实验测量该样品的电阻率,采用的实验电路图如图$2$所示,电源、电压表规格已在图中标出,可选用的电流表和滑动变组器有:电流表$\rm A_{1}$(量程$0 ∼ 20\;\rm mA$,内阻约$4\;\rm \Omega$),电流表$\rm A_{2}$(量程$0 ∼ 100\;\rm mA$,内阻约$1\;\rm \Omega$);滑动变阻器$R_{1}$(最大阻值$10\;\rm \Omega$),滑动变组器$R_{2}$(最大阻值$50\;\rm \Omega$)。
将多用电表的选择开关旋转到欧姆档,试测样品$A$、$B$间的电阻,多用电表的读数如图$3$所示,电阻值为 $\Omega$。试测样品$C$、$D$间的电阻,电阻值约为$10\;\rm \Omega$;
由图可得,多用电表欧姆当选用“$\times 100$”倍率,则$C$、$D$端电阻
$R_{CD}=3.2 \times 100\;\rm \Omega=320\;\rm \Omega$;
按图$2$连接实物电路,如图$4$所示,其中滑动变阻器应选用 (选填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”);
由图$1$可得,滑动变阻器采用限流式接入电路,为了多次测量时电压表、电流表数据有明显变化,应该接入阻值和$A$、$B$端电阻接近的滑动变阻器$R_{2}$;
图$4$中有一根导线连接错误,出现在 区域(选填“①”“②”“③”或“④”)。正确连线后,用电压表、电流表$\rm A_{1}$测得样品$A$、$B$间的电阻值$R_{AB}$;
电压表测量金属块和电流表两端的电阻,连接错误的区域是②区域,目前电压表只测量电流表两端的电压,应将电压表的$3\;\rm V$的接线柱和电阻的右端相连;
换用电流表$\rm A_{2}$对样品$C$、$D$间的电阻进行测量。闭合开关前,应将图$4$所示的滑动变阻器的滑片置于 (选填“最左端”或“最右端”)。闭合开关,测量样品$C$、$D$间的电压和电流,得到电阻值$R_{CD}$;
接通开关前,为了保护电阻,滑动变阻阻滑片应放在阻值最大处,即最右端位置;
根据样品电阻值和尺寸计算沿着$AB$和$CD$方向的电阻率,结果如下表实验中测量$A$、$B$间电阻时选用电流表$\rm A_{1}$,测量$C$、$D$间电阻时选用电流表$\rm A_{2}$,经过一系列测量后得到金属块的电阻率$\rho_{AB}$和$\rho_{CD}$。
$AB$方向 | $CD$方向 | |
电阻率$\rho/(\rm \Omega ⋅ m)$ | $1.01$ | $1.13$ |
样品沿各个方向的电阻率应当相等。实验发现,两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为,沿$CD$方向样品的电阻率的测量值较为准确,因为沿$CD$方向所用电流表$\rm A_{2}$的内阻比$\rm A_{1}$小,对测量结果影响较小。你是否同意该同学的观点?请简要说明理由: 。
错误;理由见解析
"]]金属块$C$、$D$间的电阻约为$10\;\rm \Omega$,用电流表$\rm A_{2}$测量,电流表内阻约为$1\;\rm \Omega$,测量值的相对误差约为$\dfrac{1}{10} \times 100\%= 10\%$;测量金属块$A$、$B$间约$320\;\rm \Omega$电阻,测量值得相对误差约为$\dfrac{4}{320} \times 100\%= 1.2\%$,其误差更小,测得的电阻计算电阻率更准确,则该某学的说法错误。
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