教科版高中物理必修第三册第二章电路及其应用4实验测量金属的电阻率练习含答案

第二章电路及其应用4实验:测量金属的电阻率基础过关练题组一基本实验仪器读数及应用1.(1)用螺旋测微器测小球直径时,示数如图甲所示,这时读出的数值是mm;

(2)用游标卡尺(卡尺的游标20等分)测量一支铅笔的长度,测量结果如图乙所示,由此可知铅笔的长度是cm;

(3)用多用电表直接测量一个定值电阻的阻值(约为20Ω)。请在横线上填写具体操作步骤:a.将多用电表的选择开关旋转到电阻“”(选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)挡;

b.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,旋转欧姆调零旋钮,使表针指在(选填“右”或“左”)端的“0”刻度位置;

c.将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,读出相应的多用电表示数。2.(2024四川成都实验外国语学校阶段性测试)在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学设计的实验电路图如下:(1)设测得金属丝的电阻为R,金属丝的长度为L,金属丝的直径为D,则金属丝的电阻率为(用题目所给字母表示);

(2)某同学用游标卡尺测量某金属丝的直径读数如图1所示,则该金属丝的半径为mm;

(3)该同学用伏安法测量该金属丝的电阻,电压表选择0~3V量程,电流表选择0~0.6A量程,分别测量金属丝两端的电压和流过金属丝的电流,指针位置分别如图2所示,则金属丝的电阻为Ω。

题组二金属电阻率的测量3.(2023四川泸州泸县一中期中)在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的结果如图所示,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。(1)金属丝的直径为mm。

(2)取来两节新的干电池、开关、若干导线及下列器材:A.电压表0~3V,内阻10kΩB.电压表0~15V,内阻50kΩC.电流表0~0.6A,内阻0.05ΩD.电流表0~3A,内阻0.01ΩE.滑动变阻器,0~10ΩF.滑动变阻器,0~100Ω要求较准确地测出其阻值,电流表应选,滑动变阻器应选。(选填序号)

(3)实验中,以下操作正确的是。

A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在被测金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时,采用电流表内接法,多次测量后算出平均值D.实验中应保持金属丝的温度不变4.(2023四川泸州龙马中学期中)某个学习小组要测量一铜芯电线的电阻率,可供使用的器材如下:A.电源E(电压为3.0V)B.电压表V1(量程为0~3.0V,内阻约为2kΩ)C.电压表V2(量程为0~15.0V,内阻约为6kΩ)D.电流表A(量程为0~0.6A,内阻约为1Ω)E.滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流2.0A)F.滑动变阻器R1(最大阻值1kΩ,额定电流1.0A)G.开关S一个,导线若干(1)首先用毫米刻度尺测出接入电路中铜芯电线的长度L,再利用螺旋测微器测铜芯电线直径,示数如图甲所示,则铜芯电线直径的测量值d=mm。

(2)实验要求电表示数从零开始尽可能地多测几组数据,比较精确地测量铜芯电线的电阻,为了完成实验,他们设计了乙图所示的电路,则实验时电压表应选,滑动变阻器应选。(选填仪器前序号)

(3)某次测量时,电压表示数为U,电流表示数为I,则该铜芯电线材料的电阻率表达式为。(用字母U、I、L、d表示)

5.(2023福建南平期中改编)现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。(1)由甲、乙两图读得圆柱体的直径为mm,长度为cm。

(2)选择合适的实验器材,实验电路图如图丙所示,按照电路图正确连接实物图。在实验电路图中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于端(填“a”或“b”)。

(3)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示电阻率的关系式为ρ=。

能力提升练题组一教材常规实验1.(2023四川成都期中)某同学想要测量一金属丝Rx的电阻率,其阻值约为5Ω,允许通过的最大电流约为0.5A。可供选择的器材有:A.电压表V1(量程为0~3V,内阻约为5kΩ)B.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为15kΩ)C.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.1Ω)D.电流表A2(量程为0~3A,内阻约为0.1Ω)E.滑动变阻器R(最大阻值约为20Ω)F.电源E(电压为3.2V)(1)该实验需要测量的物理量有:金属丝的长度l,金属丝的直径d,金属丝的电阻R,则其电阻率为ρ=(用题干所测物理量的符号表示)。

(2)为了减少实验中的误差,电流表应选择(选填“C”或“D”),电压表应选择(选填“A”或“B”)。为了使测量相对准确,实验电路应选择(选填“甲”或“乙”)。

(3)选择好实验电路后进行测量,金属丝电阻的测量值(选填“大于”“等于”或“小于”)其真实值。

2.(2024河北邢台五岳联盟期中)宋同学正在实验室测量一根弹性导电绳的电阻率。如图甲所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入图乙所示的电路中。(1)实验中需要用螺旋测微器测量导电绳的直径,某次测量到的示数如图丙所示,则该次测量时导电绳的直径D=cm。

(2)实验中先闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器R,使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置,记录两表的示数U0和I0。然后断开开关S2,电流表的示数将(选填“变大”“变小”或“不变”),电压表的示数(选填“变大”“变小”或“不变”),调节滑动变阻器R的滑片,使电流表的示数为I0,记下此时电压表的示数U,则此时导电绳的电阻Rx=(用U、U0和I0表示)。并记录此时金属夹A、B间的距离L和导电绳的横截面积S。

(3)多次拉伸导电绳,重复上面的实验,利用获得的多组数据绘制的UI0-LS图像如图丁所示,则弹性导电绳的电阻率ρ=(用a、b和c题组二拓展创新实验3.(2023四川成都七中期中)现测量长金属丝Rx的电阻率。(1)用图(a)所示电路测Rx(约9Ω)的电阻。可供选择的器材有:两个相同的电压表(量程0~3V,内阻RV=3000Ω)电流表A(量程0~0.6A,内阻RA=0.5Ω)滑动变阻器R1(最大阻值约5Ω)滑动变阻器R2(最大阻值约50Ω)滑动变阻器R3(最大阻值约500Ω)电源E(电压约7V)开关S和若干导线。为使测量过程中,随着滑动变阻器滑片的移动,电表示数一直有明显的、较大范围的变化,则滑动变阻器应选择(选填“R1”“R2”“R3”);

(2)闭合S前,为保证电表安全,滑片P应位于滑动变阻器的(选填“最左端”“最右端”);

(3)实验中,每次两个电压表的示数均相同,依次为U1、U2、U3……对应电流表示数为I1、I2、I3……将测量数据描点作图,得到图(b),测量出图线的斜率为k,考虑到要消除电表内阻的影响,则Rx=(用可能含RV、RA、k的表达式表示);

(4)通过正确计算得到Rx=9.3Ω,利用之前已经测量出的金属丝的平均直径D=0.200mm、金属丝接入电路的长度l=31.40cm,则该金属丝的电阻率ρ=Ω∙m。(π取3.14)

4.(2022四川宜宾第四中学二模)如图甲所示,现有一块均匀的长方体样品,已知宽为L,图中A、B、C、D、E、F为接线柱。某同学对它做了如下测量和研究。(1)用游标卡尺测量其宽度L,结果如图乙所示,则L=mm;

(2)用多用电表欧姆挡粗测其电阻:选“×100”挡并调零,用红黑表笔分别接A、B接线柱时,如图丙所示,多用电表的示数为Ω;

(3)利用以下器材测量该样品的电阻率:滑动变阻器(最大阻值1000Ω)、两个毫安表(规格相同)、电阻箱、电源、开关、导线若干。设计电路如图丁所示,连接电路进行实验。实验的主要步骤如下:①将滑动变阻器滑片置于中央位置,结合样品粗测阻值,调节电阻箱至适当值;②将AB接入电路,闭合开关,调节电阻箱阻值直到两表示数相同,读出电阻箱阻值为R1,断开开关;③将(选填“CD”“EF”)接入电路,闭合开关,调节电阻箱直到两表示数相同,读出电阻箱阻值为R2,断开开关,整理仪器;

④由上述实验数据可知,该样品的电阻率ρ=(用字母L、R1和R2表示)。

答案与分层梯度式解析4实验:测量金属的电阻率基础过关练1.答案(1)8.474(8.473~8.475都对)(2)10.060(3)×1右解析(1)由图甲可知小球的直径为d=8mm+47.4×0.01mm=8.474mm(2)由图乙可知铅笔的长度为l=10cm+12×0.05mm=100.60mm=10.060cm(3)用多用电表欧姆挡测电阻时,指针指在表盘中央附近误差较小,根据待测电阻阻值约20Ω可知应将多用电表的选择开关旋转到电阻“×1”挡。欧姆调零时,红黑表笔接触,旋转欧姆调零旋钮,应使指针指在右端的“0”刻度位置。方法技巧1.游标卡尺读数方法(1)精度:对应关系为10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。(2)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精度)mm。2.螺旋测微器读数方法测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读1位)×0.01(mm)。2.答案(1)πD2R4解析(1)金属丝的横截面积为S=πD22=πD24,由电阻定律R=(2)游标卡尺主尺读数为0.4cm,游标尺读数为0.1×2mm=0.2mm,则该金属丝直径为4.2mm,半径为2.1mm。(3)电压表的分度值为0.1V,由图可知,电压表的读数为1.15V,电流表分度值为0.02A,由图可知,电流表的示数为0.44A,由欧姆定律可知,金属丝的电阻为R=UI=1.150.3.答案(1)0.680(2)CE(3)BD解析(1)由题图可知,该金属丝的直径D=0.5mm+18.0×0.01mm=0.680mm(2)一节干电池的电压约为1.5V,电路中的最大电流约为I=UR=0.6A,故电流表选C。滑动变阻器应选与待测电阻阻值接近的,以方便调节电路,故选E(3)应测量金属丝接入电路中的有效长度,A错误;用螺旋测微器在被测金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值,可减小误差,B正确;用伏安法测电阻时,因为待测电阻较小,故采用电流表外接法,C错误;因为温度对金属丝电阻有影响,故实验中应保持金属丝的温度不变,D正确。4.答案(1)0.360(2)BE(3)U解析(1)题图甲中螺旋测微器的读数为d=0mm+0.01×36.0mm=0.360mm。(2)因为电源电压为3V,故选量程为0~3V的电压表B;电路采用分压式电路,应选阻值较小的滑动变阻器E。(3)根据测电阻率的原理有ρ=RSL5.答案(1)1.8454.240(2)a(3)π解析(1)由题图甲螺旋测微器可知,圆柱体直径为D=1.5mm+34.5×0.01mm=1.845mm;由题图乙可知,游标尺是20分度的,游标卡尺的精度是0.05mm,游标卡尺示数为L=42mm+8×0.05mm=42.40mm=4.240cm。(2)由题图丙可知,为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于a端。(3)由欧姆定律可知,圆柱体电阻为R=U由电阻定律得R=ρL联立可得电阻率ρ=πU能力提升练1.答案(1)πd2R4l(2)CA解析(1)根据R=ρlS、S=πd22解得ρ(2)通过金属丝的最大电流约为0.5A,为了确保安全与精度,电流表选择C;电源电压为3.2V,为了确保测量数据的精度,电压表选择A。根据RVRx≈50005=1000>RxRA≈(3)实验采用电流表外接法,则系统误差在于电压表的分流,使得测量的电流值大于实际通过金属丝的电流,则金属丝电阻的测量值小于真实值。2.答案(1)0.5313(2)变小变大U-U0解析(1)导电绳的直径D=5mm+31.3×0.01mm=5.313mm=0.5313cm。(2)断开开关S2后,电路中总电阻增大,总电流减小,电流表的示数变小;滑动变阻器两端电压变小,所以电压表示数变大;根据欧姆定律,先闭合开关S1、S2时,I0=U0RA+R0,然后断开开关S2后,I0=UR(3)根据题意分析可得UI0=RA+R0+ρLS,则UI0-3.答案(1)R2(2)最左端(3)2k-R(4)9.3×10-7解析(1)由题可知,滑动变阻器采用限流接法,所以滑动变阻器的阻值应大于待测电阻阻值,但不能大太多,才能保证移动滑动变阻器的滑片时,电表示数有明显的、较大范围的变化,故滑动变阻器选R2;(2)在闭合开关前,为了保证电表安全,滑动变阻器应全部接入电路,即滑动变阻器的滑片置于最左端;(3