2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册 3.3测量金属丝的电阻率 课时练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
3.3测量金属丝的电阻率
课时练（解析版）
1．张明同学在测定某种合金丝的电阻率时：
（1）用螺旋测微器测得其直径为________mm（如图甲所示）；
（2）用20分度的游标卡尺测其长度为________mm（如图乙所示）；
（3）用图丙所示的电路测得的电阻率将比真实值________（填“偏大”或“偏小”）。
2．在“导体电阻率的测量”实验中，用伏安法测导体的电阻Rx。
（1）按如图甲所示的电路测量，实验结果会比真实值___________（填“偏大”或“偏小”）。
（2）改变滑动变阻器的滑片位置，测量多组数据，得到U-I图像如图乙所示，则Rx=___________Ω（结果保留两位有效数字）。
3．在“测定金属丝的电阻率”的实验中：
（1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径d，其中一次测量结果如图示，则图中读数为d=______。
（2）用电压表测得金属丝两端的电压U，用电流表测得通过金属丝中的电流I，测得的数据如图1（使用量程）、图2（使用量程）所示。
（3）由图中读出的数据计算出金属丝的电阻为______Ω。
（4）若实验测得金属丝的长度为L，则计算金属丝的电阻率的表达式为______（用d、L，表示）。
4．在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻R约为5Ω，实验室备有下列实验器材：
A．电压表V1（量程0~3V，内阻约为15kΩ）；
B．电压表V2（量程0~15V，内阻约为75kΩ）；
C．电流表A1（量程0~3A，内阻约为0.2Ω）；
D．电流表A2（量程0~0.6A，内阻约为1Ω）；
E.滑动变阻器R1（0~10Ω，0.6A）；
F.滑动变阻器R2（0~2000Ω，0.1A）；
G.电池组E（电动势为3V）；
H.开关S，导线若干。
（1）为减小实验误差，电压表应选___________，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________（填器材前面的序号）。
（2）为减小实验误差，应选用如图中___________（选填“甲”或“乙”）为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图丙中的实物图用线连接起来。___________
（3）若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如下图所示，则金属丝的直径为___________mm，电压为___________V，电流为___________A。
（4）由于实验电路造成的误差，会使实验测量出的ρ___________材料真实的ρ0（选填“大于”“等于”或“小于”）。
5．有一根细长且均匀的空心金属管线，长约3cm，电阻约为5Ω，已知这种金属的电阻率为ρ，现在要尽可能精确测定它的内径d。
（1）用螺旋测微器测量金属管线外径D时的刻度位置如图（a）所示，从图中读出外径为___________mm，应用___________（选填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”）测金属管线的长度L；
（2）测量金属管线的电阻R，为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：
A．电压表0-3V，内阻约10kΩ
B．电流表0-0.6A，内阻约0.05Ω
C．电流表0-3A，内阻约0.01Ω
D．滑动变阻器，0-10Ω
E.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___________；（填序号）
（3）实验实物接线如图（b）所示，接线中的两处明显错误，请您找出其中一处错误并改正：___________。
（4）更正所有接线错误后进行实验，记录电压表和电流表的读数U和I，请用已知的物理常数和应直接测量的物理量（均用符号表示），推导出计算金属管线内径的表达式d=___________。
6．有一根均匀的管线状导体，横截面如图甲所示，长约为，电阻值约为6Ω。可供选择的器材有：
A．电流表（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）
B．电流表（量程3A，内阻约为0.03Ω）
C．电压表（量程3V，内阻约为3kΩ）
D．滑动变阻器（1750Ω，0.3A）
E．滑动变阻器（15Ω，3A）
F．蓄电池（6V，内阻很小）
G．开关一个，带夹子的导线若干
（1）使用游标卡尺测量管线状导体的长度如图乙所示，则管线状导体的长度________。
（2）要精确测量管线样品的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________。（填选项字母）
（3）请将如图所示的实际测量电路补充完整______。
7．小明找到一段粗细均匀的圆柱体导电材料，欲测量这种材料的电阻率，先用多用电表粗测其电阻约为，为进一步精确测得电阻率，实验室提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表（量程：，内阻）
D．电流表（量程：，内阻约为）
E．电压表（量程：，内阻约为）
F．电压表（量程：，内阻约为）
G．滑动变阻器（，额定电流为）
H．滑动变阻器（，额定电流为）
I．定值电阻
J．直流电源（提供恒压）
K．开关一只，导线若干
小明设计的一部分电路如图丙所示，请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数________，用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数________。
（2）定值电阻最合理的位置应该是_______（填“1”或“2”），应选的滑动变阻器是_______（填“”或“”）。
（3）用实线代替导线在答题卡中将电路图补充完整（需连好电压表和滑动变阻器）。（______）
（4）实验中电表测量数据分别为，则这种材料的电阻率_________（用题中所给物理量字母表示）。
8．某实验小组做“测量一均匀新材料制成的金属丝的电阻率”实验。
（1）如图甲所示，先用多用电表“”挡粗测其电阻___________，然后用图乙的螺旋测微器测其直径___________，再用毫米刻度尺测其长度为。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A．电压表（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
B．电流表（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
C．滑动变阻器（，）
D．滑动变阻器（，）
E．的干电池两节，内阻不能忽略
F．电阻箱
G．开关，导线若干
为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用___________（填“”或“”）
（3）请在方框内设计最合理的电路图________________。
（4）通过移动滑动变阻器测得多组电压和电流的值，并以为纵轴、为横轴建立图象，作出一条过原点的倾斜直线，若斜率大小为，则该金属丝电阻率___________（用题中相关字母表示）。
9．某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：
（1）螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动______（选填“A”、“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
（2）图2甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图2乙实物电路中的正确位置；_______
（3）利用图2甲所示的电路测量Rx，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1–I1关系图象如图3（Ⅰ）所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，作出的U2–I2关系图象如图3（Ⅱ）所示；
（4）由此，可求得电阻丝的Rx=_______Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。
10．在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻约为5Ω。
(1)用螺旋测微器测量金属丝直径d，示数如图所示，d=________mm；
(2)实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
电压表V1（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
电压表V2（量程0~15V，内阻约15
kΩ）
电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1
Ω）；
电流表A2（量程0~3A内阻约0.2Ω）
滑动变阻器0~5
Ω
电源（电动势为3V，内阻很小）
甲同学为了使金属丝两端电压调节范围更大，并使测量结果尽量准确，应选用下图所示的哪个电路进行实验________；
A．
B．
C．
D．
(3)实验时电压表应选________，电流表应选________；（选填“V1、V2、A1、A2”）
(4)乙同学利用如下图所示的电路进行实验时，向左移动滑片，滑动变阻器两端的电压U和流过它的电流I均发生变化，设变化量分别为ΔU、ΔI。请你判断此过程中的值________（选填“增大”、“减小”或者“不变”）。（不考虑温度对电阻的影响）
11．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3V，内阻1Ω）
B．电流表（0~3A，内阻约为0.0125Ω）
C．电流表（0~0.6A，内阻约为0.125Ω）
D．电压表（0~3V，内阻约为3kΩ）
E.电压表（0~15V，内阻约为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）上述器材中，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。（填写各器材的字母代号）
（2）用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示，则d=________mm。
（3）设实验中电流表、电压表的某组示数如图乙所示，则I=_________A，U=__________V。
（4）为使待测电阻两端的电压能从零开始变化，请按要求在下面方框中画出实验原理图（______），然后根据你设计的电路图将图丙中给定的器材连线。（__________）
12．某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验过程中，
（1）正确操作用游标卡尺测得金属丝的长度L为
_________
cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径d为
_________
mm
（2）估算被测电阻丝的阻值约50，已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20k。电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E=4.5V，内阻很小忽略不计。则以下电路图中
_________
（填电路图下方的字母代号）电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏_________
。此时测得电流为I、电压为U。
（3）本实验中金属丝的电阻率为
_________
（用上述直接测量的字母表示）
（4）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是
_________
。
A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D．用U
-
I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
参考答案
1．3.205
50.15
偏小
【详解】
(1)[1]
直径为
(2)[2]
长度为
(3)[3]由于电压表分流，导致电流表测量结果偏大，根据欧姆定律得电阻测量结果偏小，根据电阻定律得电阻率偏小。
2．偏小
4.7~5.0
【详解】
(1)[1]电流表的外接法测电阻，电压表分流，电流偏大，根据欧姆定律，可知电阻Rx偏小。
(2)[2]由图像斜率可知，电阻Rx的阻值为
3．0.860
5.00
【详解】
（1）[1]图中示数为
（3）[2]依题意，图1中电压表读数为2.50V，图2中电流表读数为0.50A，根据欧姆定律可得该电阻阻值为
（4）[3]若实验测得金属丝的长度为L，根据电阻定律
又
联立可得该金属丝的电阻率的表达式为
4．A
D
E
乙
见解析
0.636（0.635—0.638）
1.20
0.50
小于
【详解】
（1）[1]由于电源电压为3V，为了减少实验误差，电压表选量程为3V的电压表A；
[2]由于待测电阻约5Ω，根据欧姆定律
可知流过待测电阻的电流约为0.6A，因此电流表选D；
[3]为了调节方便，滑动变阻器选E。
（2）[4][5]由于待测电阻的阻值较小，为了减小实验误差，采用电流表外接法，故选图乙，电路连接如图所示。
（3）[6]金属丝的直径
[7]由于电压表选用3V量程，读数为1.20V；
[8]由于电流表选用0.6A量程，读数为0.50A。
（4）[9]由于电流表采用外接法，电阻的测量值小于真实值，根据
可知电阻率的测量值小于真实值。
5．11.000；
毫米刻度尺；
B；
D；
见解析；
【详解】
（1）[1][2]螺旋测位器的读数：，为了提高精度，应用毫米刻度尺测金属管线的长度。
（2）[3]
[4]两节干电池的电动势为3V，因此电路中的最大电流约为
为了测量准确，电流表选择B，滑动变阻器采用限流式接法，因为待测电阻较小，所以滑动变阻器选择D。
[5]由于待测电阻的平方小于电流表和电压表内阻的乘积，属于小电阻，所以电流表采用外接法，连接滑动电阻器的滑片接头错误，应该接在接线柱上。
[6]由欧姆定律可知
由电阻的定义式可知
因为
联立可解
6．5.01
A
E
【详解】
（1）[1]根据游标卡尺的计算方法有
L
=
5cm
+
1
×
0.1mm
=
5.01cm
（2）[2]电源电动势为6V，电路最大电流约为
I
=
=
1A
电流表应选A。
[3]为方便实验操作，滑动变阻器应选择E。
（3）[4]待测金属管的电阻约为6Ω，电流表内阻约为0.10Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于金属管电阻，电流表应采外接法，滑动变阻器可以采用限流接法，实物电路图如图所示
7．5.015
4.700
1
H
【详解】
（1）[1]用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数
[2]用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数
（2）[3]电路可能达到的最大电流为
则电流表选择A1即可；因A1的内阻已知，则可采用电流表内接电路；由于电压表的内阻都不是确定的值，则定值电阻最合理的位置应该是“2”；滑动变阻器要接成分压电路，则应选阻值较小的H。
（3）[4]电路如图；
（4）[5]实验中电表测量数据分别为，则待测电阻
又
解得
8．6.0（6）
4.699（4.698～4.702均可）
【详解】
（1）[1][2]多用表的读数为电阻的粗测值，其电阻为；根据螺旋测微器读数规则，固定刻度读数可动刻度读数估读，圆柱体的厚度为；
（2）[3]滑动变阻器（，）的阻值比待测金属丝阻值大得太多，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选，最大阻值；
（3）[4]为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，由于被测电阻阻值较小，则电流表应采用外接法，实验电路图如图所示。
（4）[5]由
得
则
解得
9．A
10.0（9.5～10.5都对）
【详解】
(1)[1]
将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间后，需要调整微调旋钮A，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
(2)[2]连接如图
(4)[3]由图线Ⅰ可知
由图线Ⅱ可知
所以电阻丝的电阻为
Rx=10Ω
10．0.184
A
V1
A1
不变
【详解】
(1)[1]用螺旋测微器测量金属丝直径为
(3)[3]
因为电源电动势为3V，所以电压表选择V1；
[4]根据欧姆定律
电流表选择A1；
(2)[2]为了能从零开始调解电路，所以滑动变阻器采用分压接法；
所以电流表采用外接法；综上所述，电路采用分压外接法。
故选A。
(4)[5]根据闭合电路欧姆定律
解得
此过程中的值不变。
11．C
D
F
0.900
0.48
2.20
【详解】
(1)[1][2]用伏安法测定电阻的原理是电阻定义式，电压表和电流表选择的原则是在保证仪表安全的情况下，指针偏转角度尽可能大，根据电源的电动势为，电压表的量程应选3V，即选D；
电流，约为0.6A，故电流表应选C；
[3]滑动变阻器的选择原则是保证安全的情况下，调节要方便，由于待测电阻较小，故滑动变阻器应选F。
(2)[4]螺旋测微器固定尺的读数为0.5mm，螺旋尺读数为40.0×0.01mm=0.400mm，故螺旋测微器的读数为0.900mm。
(3)[5]电流表的量程是0.6A，最小分度是0.02A，故电流表示数为0.48A；
[6]电压表的量程是3V，最小分度是0.1V，故电压表的示数为2.20V。
(4)[7]由于待测电阻的阻值远小于电压表的电阻，故应选择电流表外接法，如图所示
[8]根据电路图，器材连线如图
12．5.015
0.990
A
小
CD
【详解】
（1）[1][2]该游标卡尺的精确度为0.05mm，主尺读数为50mm，游标尺对齐的格数为3格，则金属丝长度
螺旋测微器固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为
所以螺旋测微器测得金属丝的直径
（2）[3]由于分压式接法中，在相同条件下通过电源的电流太大，根据题意可知电源不宜在长时间、大功率状况下使用，所以滑动变阻器采用限流接法，电阻的阻值约为50，而电流表内阻约几欧，电压表内阻约20k，电压表的内阻远大于金属丝的内阻，所以电流表外接，故A正确，BCD错误；
[4]由于本实验中电压表的分流作用使得测得的电流表示数偏大，由欧姆定律
可知用此最佳电路测量的结果会比真实值偏小；
（3）[5]由电阻定律和欧姆定律有
联立可得
（4）[6]A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；
B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，故B错误；
C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C正确；
D．用U
-
I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差，故D正确。