2024-2025学年新教材高中物理第十一章电路及其应用第3节实验：导体电阻率的测量作业含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第3节试验：导体电阻率的测量A组·基础达标1．某同学测定一金属杆的长度和直径(游标卡尺的游标尺有50等分刻度)，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm．【答案】60.104.20【解析】金属杆长度由刻度尺示数可得，由图甲得L＝60.10cm．由题图乙知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻度线对齐，则金属杆直径为d＝4mm＋eq\f(1,50)×10mm＝4.20mm．2．某同学测量一个圆柱体的电阻率，须要测量圆柱体的尺寸和电阻．(1)分别运用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，长度为______cm，直径为______mm．(2)按图丙连接电路后，试验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最____处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调整R1，使电流表示数为I0；②将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”)；将S2拨向接点2；保持R1不变，调整R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω；③由此可知，圆柱体的电阻为________Ω．【答案】(1)5.035.315(2)①大②大③1280【解析】(1)依据游标卡尺读数规则，主尺读数为5cm，游标尺读数为0.1×3mm，长度为5.03cm，依据螺旋测微器的读数规则，主尺读数为5mm，可动刻度为31.5×0.01mm，所以直径为5.315mm．(2)①为了爱护电路，因此闭合开关前，滑动变阻器肯定调到阻值最大；②将圆柱体电阻换成电阻箱时，也肯定将电阻箱调到最大，也是为了爱护电路平安；③此题采纳等效替代法测量电阻，圆柱体的电阻等于电阻箱R2的阻值为1280Ω．3．探讨小组欲测一新材料制成的匀称圆柱体的电阻率，步骤如下：(1)用螺旋测微器测量其直径D如图甲，读数为________mm；用游标卡尺测量其长度L如图乙，读数为________mm．(2)该同学想用伏安法测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R(阻值约为200Ω)直流电源E(电动势3V，内阻不计)电流表A1(量程4mA，内阻约50Ω)电流表A2(量程15mA，内阻约30Ω)电压表V1(量程3V，内阻约10kΩ)电压表V2(量程15V，内阻约25kΩ)滑动变阻器R(阻值15Ω，允许通过的最大电流为2.0A)开关S，导线若干电流表应选用______，电压表应选用________．(3)若流经圆柱体的电流I，圆柱体两端之间的电压为U，则用测得的D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________．【答案】(1)0.90014.50(2)A2V1(3)eq\f(πUD2,4IL)【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为0.5mm＋40.0×0.01mm＝0.900mm．由图示游标卡尺可知，其示数为14mm＋10×eq\f(1,20)mm＝14.50mm．(2)通过电阻的最大电流I＝eq\f(U,R)＝eq\f(3,200)A＝0.015A＝15mA，电流表选择A2；电源电动势为3V，电压表应选择V1．(3)圆柱体电阻为R＝eq\f(U,I)由电阻定律可知R＝ρeq\f(L,S)＝eq\f(ρL,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))2)，电阻率ρ＝eq\f(πUD2,4IL)．4．在“测定金属的电阻率”的试验中：(1)用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为________mm．(2)某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻(阻值约3Ω)可选用的器材规格如下：电源E(电动势3V，内阻不计)；电流表A(0～0.6A，内阻约0.5Ω)；电流表G(0～10mA，内阻为50Ω)；滑动变阻器R1(阻值0～5Ω，额定电流2A)；滑动变阻器R2(阻值0～1kΩ，额定电流1A)；定值电阻R3＝250Ω；定值电阻R4＝2500Ω；开关S和导线若干．①为了便于操作，并使测量尽量精确，定值电阻应选______，滑动变阻器R应选______．②某次测量时电流表G的读数为5.0mA，电流表A示数为0.50A，计算Rx的精确值为Rx＝______Ω．(计算结果保留3位有效数字)【答案】(1)0.800(2)①R3R1②3.03【解析】(1)固定刻度读数为0.5mm＋0.01mm×30.0＝0.800mm，则此金属丝的直径为0.800mm．(2)①依据闭合电路欧姆定律电路和电流表最小读数，可求出电路中须要的最大电阻为R＝eq\f(E,I)＝eq\f(3,\f(1,3)×0.6)Ω＝15Ω，由于待测电阻阻值约3Ω，所以滑动变阻器应选R1；依据串联分压原理，R＝eq\f(E,IG)＝eq\f(3,0.01)Ω＝300Ω，故定值电阻选R3．②依据电阻定律，有Rx＝eq\f(IR3＋rg,IA－I)＝3.03Ω．B组·实力提升5．在测定金属电阻率的试验中，用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量精确，现备有以下器材：A．电池组(3V)B．电流表(0～3A，内阻约0.0125Ω)C．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)D．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)E．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)F．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)G．滑动变阻器(0～2000Ω，额定电流0.3A)H．开关、导线(1)依据试验的实际须要，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________．(2)试验电路应采纳电流表________接法．(填“内”或“外”)(3)试验中某组电压表的示数如图甲所示，则U＝________V，电流表的示数如图乙所示，则I＝________A．(4)待测电阻是一根匀称材料制成的金属丝(横截面为圆形)，用刻度尺测量其长度，用螺旋测微器测量其直径，结果分别如图丙和图丁所示．由图可知其长度l＝__________cm，直径d＝______mm．【答案】(1)CDF(2)外(3)2.100.40(4)59.400.435【解析】(1)测量电阻须要电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线，由于电源电压为3V，所以电压表选择D，电路中的电流大约I＝eq\f(3,5)A＝0.6A，所以电流表选择C；待测电阻阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，用限流接法时，滑动变阻器阻值不能过大，故选F．(2)待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，属于小电阻，所以电流表实行外接法．(3)电压表每格为0.1V，所以电压表的读数为2.10V，电流表每格为0.02A，知电流表的读数为0.40A．(4)刻度尺的读数为59.40cm，螺旋测微器的读数为0mm＋0.01×43.5mm＝0.435mm．6．现有一合金制成的圆柱体，某爱好小组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．(1)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表示的电阻率的关系式为ρ＝________．(2)该爱好小组粗测该圆柱体的电阻约为6Ω，为了更精确测定其电阻率，试验室中有以下供选择的器材：A．电池组(3V，内阻约1Ω)B．电流表A1(0～3A，内阻0.0125Ω)C．电流表A2(0～0.6A，内阻约为0.125Ω)D．电压表V1(0～3V，内阻4kΩ)E．电压表V2(0～15V，内阻15kΩ)F．滑动变阻器R1(0～20Ω，允许最大电流1A)G．滑动变阻器R2(0～2000Ω，允许最大电流0.3A)H．开关，导线若干为了使试验电路更节能，且测量结果尽量精确，测量时电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选______．(填写器材前字母代号)(3)依据(2)中试验所选量程，某次试验两电表的示数如图，则读数分别为________V和__________A．(4)用伏安法测其电阻时，本试验需采纳电流表____(填“外”或“内”)接法，测得的试验结果比起真实值________(填“偏大”或“偏小”)．【答案】(1)eq\f(UπD2,4IL)(2)DCF(3)2.150.16(4)外偏小【解析】(1)由电阻定律R＝ρeq\f(L,S)，可知ρ＝eq\f(RS,L)＝eq\f(UπD2,4IL)．(2)因为电源电动势为3V，电表读数要达到半偏，则电压表选D．由