2024-2025学年高中物理第3章恒定电流实验1测定金属的电阻率课时作业含解析鲁科版选修3-1

PAGE5-测定金属的电阻率1．在测金属丝的电阻率的试验中，下列说法中错误的是()A．用伏安法测电阻时，可采纳电流表外接法B．试验中应调整滑动变阻器，取得多组U和I的值，然后求出平均电阻RC．应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次，然后求出平均长度lD．试验中电流强度不能太大，以免电阻率发生改变解析：计算电阻率公式中的l应为金属丝接入电路中的长度，并不是整根金属丝的长度．答案：C2．在“测定金属丝电阻率”的试验中，由ρ＝eq\f(πd2U,4Il)可知，对试验结果的精确性影响最大的是()A．导线直径d的测量 B．电压U的测量C．电流I的测量 D．导线长度l的测量解析：四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方．答案：A3．用伏安法测电阻的试验中，按试验要求选用的电压表的最小分度为0.1V，电流表的最小分度为0.02A，某学生记录的各组数据如下表所示：组次读数被测量12345U(V)0.811.211.71.792.51I(A)0.160.2420.3380.4220.504在这五组数据中，有效数字位数不符合要求的是________组，数据有差错的是第________组．解析：电压表的最小分度0.1V知，电压表读数应读到0.01V，即小数点后二位，从电流表的最小分度0.02A知，电流表读数应读到0.001A，即小数点后三位，故第1组的电流、第3组的电压不符合有效数字要求.eq\f(U1,I1)＝5.06，eq\f(U2,I2)＝5.00，eq\f(U3,I3)＝5.03，eq\f(U5,I5)＝4.98，在试验误差许可范围内可认为相等，应是正确的．而eq\f(U4,I4)＝4.24，相差太大，不行能是试验误差造成的，故第4组数据是错的．答案：1、344．(1)在测定一根粗细匀称合金丝电阻率的试验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图甲所示，校零时的读数为__________mm，合金丝的直径为__________mm.甲(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图乙所示的试验电路图，依据该电路图完成图丙中的实物电路连接．解析：(1)校零时的读数为0.007mm.合金丝的直径＝(0.5＋14.5×0.01－0.007)mm＝0.638mm(2)如图所示．答案：(1)0.0070.638(2)图见解析5．某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系．选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下试验：(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示．读得直径d＝________mm.(2)该同学经试验测量及相关计算得到如下数据：电阻R(Ω)121.050.023.910.03.1导线直径d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998导线截面积S(mm2)0.5040.7841.1331.7533.135请你依据以上数据推断，该种导线的电阻R与截面积S是否满意反比关系？若满意反比关系，请说明理由；若不满意，请写出R与S应满意的关系．(3)若导线的电阻率ρ＝5.1×10－7Ω·m，则表中阻值为3.1Ω的导线长度l＝________m(结果保留两位有效数字)．解析：(1)千分尺读数应先读可动刻度左边界露出的主刻度L，如本题为1mm，再看主尺水平线对应的可动刻度n，如本题为20.0，读数为L＋n×0.01mm＝1mm＋20.0×0.01mm＝1.200mm.须要留意的是读主刻度L时，要看半毫米刻线是否露出．(2)干脆用两组R、S值相乘(50.0×0.784＝39.20，10.0×1.753＝17.53)，可得RS明显不相等，可快速推断R与S不满意反比关系；并同时可简要计算50.0×0.9994≈50，10.0×1.4944≈50，两者接近相等，即R与d的四次方成反比，可快速得出R与S2成反比．计算时选择合适的数据可使计算简洁便利，如本题中的(50.0，0.999，0.784)和(10.0，1.494，1.753)．(3)依据R＝ρeq\f(l,S)有：l＝eq\f(RS,ρ)＝eq\f(3.1×3.135×10－6,5.1×10－7)m＝19m.答案：(1)1.200(2)不满意，R与S2成反比(或RS2＝常量)(3)196．在测定金属电阻率的试验中，用伏安法测量电阻，将试验电路图画在方框中．为了完成整个试验，除你在电路中已画出的器材外，还须要哪些仪器？用这些仪器测量哪些量？答：_________________________________________________________________.计算电阻率ρ的公式是________．答案：试验电路图如图(变阻器接成分压电路也可)；用螺旋测微器测量金属丝的直径d，用米尺测金属丝的长度l；ρ＝eq\f(πUd2,4Il)，式中U是电压表测得的电压值，I是电流表测得的电流值7．某探讨性学习小组设计了如图甲所示的电路，用来探讨稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系．图中E为直流电源，S为开关，S1为单刀双掷开关，V为电压表，A为多量程电流表，R为滑动变阻器，Rx为待测稀盐水溶液液柱．(1)试验时，闭合S之前应将R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端；当用电流表外接法测量Rx的阻值时，S1应置于位置________(填“1”或“2”)．(2)在肯定条件下，用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度改变的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学改变)．试验中Rx的通电面积为20cm2，长度为20cm，用内接法测得Rx的阻值是3500Ω，则其电阻率为________Ω·m.由图中对应曲线________(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为________%(结果保留两位有效数字)．解析：对于分压式电路，闭合电键S前要使测量电路电压最小，所以滑动变阻器滑片P应当置于D处．电键S1置于1时，电压表干脆接在待测电阻两端，属于电流表外接法．由电阻定律Rx＝ρL/S可得电阻率ρ＝RxS/L＝35Ω·m.因为内接法测得的电阻较大，电阻率也较大．由图中曲线1可知电阻率为35Ω·m对应的溶液浓度约为0.012%.答案：(1)D1(2)3510.012(0.011至0.014间的数据皆可)8．某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表．采纳分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5Ω.(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接__________(填a或b)、导线②连接__________(填c或d)．(2)正确接线测得试验数据如表，用作图法求得R1的阻值为__________Ω.U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的eq\f(1,10)，若测R2的阻值，则最优的连线应选__________(填选项)．A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接dC．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d解析：(1)待测电阻R1约为5Ω、RV约为3kΩ、RA约为0.1Ω，故R1属于小电阻，用电流表外接法，因此导线①应连接a，变阻器采纳分压式接法，因此导线②应连接d.(2)R1的U－I图线如图所示．其阻值R