2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册 3.6科学测量：金属丝的电阻率 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
3.6科学测量：金属丝的电阻率
同步练习（解析版）
1．用伏安法测未知电阻Rx时，若不知Rx的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器如图所示接好，只空出一个电压表的一个接头K，然后将K分别与a，b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，则（
）
A．若电流表示数有显著变化，K应接a
B．若电流表示数有显著变化，K应接b
C．若电压表示数有显著变化，K应接b
D．以上说法均不正确
2．用伏安法测电阻有两种连接方式，现测量阻值约为的电阻。使用的电流表内阻为。使用的电压表内阻是，关于测量电路的选择，下列说法正确的是（　　）
A．应采用电流表内接法测量，且测量值大于真实值
B．应采用电流表内接法测量，且测量值小于真实值
C．应采用电流表外接法测量，且测量值大于真实值
D．应采用电流表外接法测量，且测量值小于真实值
3．先后按图（1）、图（2）所示电路测同一未知电阻的阻值，已知电路两端电压U不变，若按图（1）所示的电路测量，电压表示数为6V，电流表示数为2mA，那么按图（2）所示的电路测量，电压表和电流表的示数分别满足（　　）
A．仍为6V和2mA
B．大于6V，小于2mA
C．小于6V，小于2mA
D．小于6V，大于2mA
4．用如图所示的电路测量待测电阻Rx的阻值，下列说法正确的是（　　）
A．由于电压表的分流作用，使电阻的测量值小于真实值
B．由于电流表的分压作用，使电阻的测量值大于真实值
C．电压表的内电阻越大，测量越精确
D．电流表的内电阻越小，测量越精确
5．用伏安法测电阻时，可以有两种方法把电压表和电流表连入电路，接法如图所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．采用（甲）图时，测量出的电阻值比真实值小
B．采用（乙）图时，测量出的电阻值比真实值小
C．为了减小误差，测量大电阻时宜采用（甲）图
D．为了减小误差，测量大电阻时宜采用（乙）图
6．(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径，如图所示，甲图是将螺旋测微器小砧靠在一起时的读数，为______mm；乙图是测量合金丝直径时的读数，则合金丝的直径为______mm；
(2)某实验小组为测量电压表V1的内阻，先用多用电表的欧姆档进行了一次测量，为进一步准确测量电压表V1的内阻，设计了如图甲所示的电路，请根据电路图连接实物图乙______。
7．用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。该金属丝的直径是______mm。
8．一同学用精确度为游标卡尺测一根金属管的深度时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图甲所示，则这根金属管的深度______；该同学又利用螺旋测微器测量电阻丝直径时，螺旋测微器示数如图乙所示，则_______。
9．如图所示，是用电流表和电压表测量电阻的一种方法，Rx为待测电阻，考虑电表本身的电阻对测量结果的影响，电压表的读数___________Rx两端的实际电压，电流表的读数___________通过Rx的实际电流。（选填“大于”、“小于”功“等于”）
10．某同学在实验室发现一根粗细均匀、中空的圆柱形导电元件，其横截面为同心圆环，如图甲所示，该同学想知道中空部分的内径，但该元件的内径太小，无法直接测量，他设计了如下实验进行测量，已知该元件的长度及电阻率。
（1）用螺旋测微器测元件的外径，结果如图乙所示，该读数为___________。
（2）若测得该元件的电阻为，则元件的内径__________。（用已知量和所测物理量的符号表示）
11．某同学欲测量一阻值大约为10
Ω，粗细均匀的金属线的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择:
A．电源E（电动势为6.0
V）
B．电压表V（量程为0~6
V，内阻约为8
kΩ）
C．电流表A1（量程为0~0.6
A，内阻约为0.2
Ω）
D．电流表A2（量程3
A，内阻约0.05
Ω）
E.滑动变阻器R2（最大阻值5
Ω，额定电流2
A）
（1）用游标卡尺测得该材料的长度L如图甲所示，读数L=_____mm;用螺旋测微器测得该材料的直径D如图乙所示，读数D=______mm；
（2）测量导电材料的电阻时，为了便于调节，测量尽可能地准确，实验中所用电流表应选用______
（填所选仪器前的字母符号），选择合适的实验器材，在图丙方框内把实验原理图补充完成，把器材符号标在电路图上；______
（3）设测得导电材料的电阻为R，导电材料的长度为L，导电材料的直径为D，求得导电材料的电阻率为______
（用R、L、D三个物理量表述）。
12．如图甲所示，一根细长而均匀的合金管线样品，横截面为环形。此合金管线长度用L表示，外径用D表示，电阻约为10，已知这种合金的电阻率为，且受温度的影响很小，可以忽略。因管线内中空部分内径太小，无法直接测量。某实验小组设计了一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，他们已选器材如下：
A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表A（300mA，约1.0）
D．电压表V1（15V，约10k）
E．电压表V2（3V，约6k）
F．滑动变阻器R1（2k，0.5A）
G．滑动变阻器R2（20，2A）
H．蓄电池（3V，约0.05）
I．开关一个，带夹子的导线若干
（1）小组同学用螺旋测微器测量该管线的外径D，示数如图乙所示，管线的外径等于___________mm；
（2）上列器材中，电压表和滑动变阻器分别应选___________（只填代号字母，如ABC）。
（3）请在如图丁方框中将该小组设计方案的实验电路图补充完整，要求电压表与电流表的示数均能过半，并能测量多组数据，合金管线电阻用Rx表示___________。
（4）小组将测得的多组U、I数据绘制成U-I图象如图丙所示，并计算出图象的斜率为k，同时用刻度尺测量出了管线的长度L。计算合金管线内部空间截面积S0的表达式为___________（用已知量和所测物理量的符号如L、D、、k、表示）
13．某同学想要准确测量一阻值约为2的电阻的阻值，实验室还提供了下列器材：
A．电流表（量程为500，内阻）
B．电流表（量程为1.5mA）
C．滑动变阻器（0～20Ω）
D．滑动变阻器（0～2000Ω）
E．电阻箱（0～9999Ω）
F．电源（电动势，内阻可以忽略）
G．开关
H．导线若干
（1）某同学用如图所示电路图测电阻的阻值，为尽可能获取多组数据和操作方便，滑动变阻器应选择______（填“”或“”）；为将电流表改装成量程为3V的电压表，需要将电阻箱的阻值调为______Ω。
（2）如图所示为本实验的部分连线的实物图，请用笔画线代替导线将其连接成完整电路______。
（3）按正确的电路连接，闭合开关，记录电流表、的示数和，移动滑动变阻器的滑片，记录多组数据，并作出图线如图所示，则该待测电阻阻值为______（结果保留两位有效数字）。
14．某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10
cm，宽度为4.52
cm。
（1）某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，水面的高度为4.50
cm，用多用电表的电阻挡粗测玻璃槽中盐水的电阻，选择开关置于“×100”挡，发现指针如图甲所示，为较准确地测得玻璃槽中盐水的电阻，该同学接着需要做的实验步骤是换选________（选填“×10”或“×1
k”）挡；
（2）为了准确测量电阻，准备了以下实验器材：
A．电动势为3
V的电源，内阻约为0.5
Ω；
B．电动势为15
V的电源，内阻约为0.9
Ω；
C．最大阻值为5
Ω的滑动变阻器；
D．最大测量值为3
V的电压表，内阻约为3
kΩ；
E．最大测量值为15
V的电压表，内阻约为5
kΩ；
F．最大测量值为15
mA的电流表，内阻约为1
Ω；
G．最大测量值为0.6
A的电流表，内阻约为0.5
Ω.
实验中要求尽量减小系统误差，应保证电表在测量时其最大读数超过量程的，则电源应选择________，电压表应选择________，电流表应选择________．（均填器材前的选项字母）请用笔画线代替导线，完成乙图中的连线_______
（3）准确连线后，测出玻璃槽中盐水的高度为H，电压表示数为U，电流表示数为I，改变玻璃槽中的盐水高度，测出如下表所示的5组数据，分析数据后，试通过－图线来求电阻率.图丙中已经描出了各点，请作出图线________，求得盐水的电阻率为ρ＝________
Ω·m。（结果保留2位有效数字）
次数
水面高H（cm）
电压U（V）
电流I（mA）
1
2.53
2.88
8.7
2
3.00
2.65
9.5
3
3.51
2.63
9.8
4
4.00
2.35
10.9
5
4.50
2.52
13.1
15．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
（1）用游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为L＝_______mm。
（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D＝_______mm。
（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________Ω。
（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R；
电流表A1（量程0~4mA，内阻约50Ω）；电流表A2（量程0~30mA，内阻约30Ω）；
电压表V1（量程0~3V，内阻约10kΩ）；电压表V2（量程0~15V，内阻约25kΩ）；
滑动变阻器R1（阻值范围0~15Ω，允许通过的最大电流2.0A）；
滑动变阻器R2（阻值范围0~2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）；
直流电源E（电动势4V，内阻不计）；开关S；导线若干
则电流表应选_______，电压表应选_________，滑动变阻器应选_______
（5）为使实验误差较小，要求尽量多测几组数据进行分析，请在上面丁图中设计出电路图______。
参考答案
1．B
【详解】
AB．若K从a移到b时，安培表读数有显著变化，说明伏特表的分流明显，K应接在b处，故A错误，B正确；
CD．若K从a移到b时，伏特表读数有显著变化，说明电流表的分压明显，K应接在a处，故CD错误。
故选B。
2．D
【详解】
由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻，若采用电流表内接法，误差很大，故应采用电流表外接法，此种接法由于电压表的分流而使电流测量值偏大，则由欧姆定律可知，电阻测量值小于真实值，故选D。
3．D
【详解】
在图（1）中，电流表与电阻串联，示数即等于电阻的电流，因电流表的分压作用，导致电压表的示数比电阻的电压大；
在图（2）中，电压表与电阻并联，示数即等于电阻的电压，因电压表的分流作用，导致电流表的示数比电阻的电流大。
所以在图（2）中电压表的示数比图（1）中的要小，电流表的示数比图（1）中的大。即电压表的示数小于6V，电流表的示数大于2mA
故选D。
4．AC
【详解】
AB．由于电压表的分流作用，使得电流的测量值偏大，根据可知，电阻的测量值小于真实值，选项A正确，B错误；
CD．电压表的内电阻越大，分流作用越小，电流表的示数越接近于电阻上电流的真实值，则测量越精确，选项C正确，D错误。
故选AC。
5．BC
【详解】
AB．甲图是电流表内接，电流表所测的电流值是准确的，由于电流表的分压作用，电压表测量值偏大，由
R=
可知计算的电阻值偏大；乙图是电流表外接，电压表所测的电压是准确的，由于电压表的分流作用，使得电流表测量值偏大，所以计算的电阻值偏小，A错误，B正确；
CD．甲图中要想让电压表的误差小，即电流表分得的电压可以忽略不计，则待测电阻越大，误差越小；乙图中要想让电流表的误差小，即电压表分得的电流可以忽略不计，故测量小电阻时宜采用（乙）图，C正确；D错误。
故选BC。
6．0.006~0.008
0.687~0.690
【详解】
(1)
[1]图甲中校零时，螺旋测微器的固定刻度为0，可动刻度为；
[2]图乙测量时，螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为，故合金丝的直径为；
(2)
[3]
7．1.706（1.704~1.708）
【详解】
[1]螺旋测微器的精度为，则读数为。
8．3.060±0.005
0.730±0.001
【详解】
[1]．金属管的深度：h=3.0cm+0.05mm×12=3.060cm.
[2]．直径：d=0.5mm+0.01mm×23.0=0.730mm
9．大于
等于
【详解】
[1][2]考虑电表本身的电阻对测量结果的影响，电压表的读数等于安培表和电阻Rx两端的电压之和，则电压表读数大于Rx两端的实际电压，电流表的读数等于通过Rx的实际电流。
10．6.009（6.007~6.009
均正确）
【详解】
（1）[1]螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为
所以最终读数为
（2）[2]由电阻定律有
解得
11．60.20
0.732（0.731~0.734均可）
C
见解析
【详解】
（1）[1]游标卡尺的固定刻度读数为
[2]根据螺旋测微器读数规则可得
（2）[3][4]待测电阻的最大电流
因此选择电流表选A1，滑动变阻器阻值较小，用分压式接法，待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法，电路图如图所示
（3）[5]根据电阻定律
解得
12．1.510-1.511
EG
【详解】
（1）[1]
管线的外径等于
（2）[2]
由于电源电压为3V，故电压表选择E；由于采用分压接法，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器选用小电阻G。
（3）[3]
本题中应用分压式接法，由于电流表内电阻未知，应采用电流表外接法，电路如图所示
（4）[4]
根据欧姆定律，有
根据电阻定律，有
故截面积为
故合金管线内部空间截面积S0的表达式为
13．
5000
2.3（2.1～2.5）
【详解】
（1）[1]滑动变阻器采用的是分压式连接，为了操作方便，滑动变阻器选择阻值较小的；
[2]电流表改装成量程为3V的电压表，需串联的电阻箱阻值大小为
（2）[3]根据电路原理图将实物进行连线，如图所示
（3）[4]由题意可知
整理得
图象为过原点的倾斜直线，斜率
由图象可得
联立解得
14．“×10”
A
D
F
0.90
【详解】
（1）[1]由图可知，用“×100”挡时电表偏转程度较小，故应选用较小量程的“×10”档；
（2）[2][3][4][5]由图可知，盐水的电阻约为100
，若选用最大测量值为0.6
A的电流表，要使电表在测量时其最大读数超过量程的，则电源电动势至少为30V，所给的器材不够，故电流表选用最大测量值为15
mA的电流表，此时电压的最大值为1.5V，故电源选用电动势为3
V的电源，电压表选用最大测量值为3
V的电压表，图乙中的连线如下图所示
（3）[6]连线时，尽可能的让点在直线上，没在直线上的点，使其均匀分布在直线两侧，图线如下图所示
[7]设水槽内腔的长度为，宽度为，盐水的高度为H，根据电阻定律
根据欧姆定律
联立可得
可得直线的斜率
则
在直线中选取比较远的两个点坐标为（20，175）、（40,335）可求得
可得
15．50.15
4.700
120
A2
V1
R1
【详解】
(1)[1]主尺读数为50mm，游标上第5条刻度线与主尺对齐，读数为5×0.05mm=0.25mm，则长度为50.25mm；
(2)[2]螺旋测微器固定刻度读数为1.5mm，刻度读数为0.200mm，则直径为1.700mm；
(3)[3]电阻的阻值R=12×10Ω=120Ω；
(4)[4]电路中可能出现的最大电流为
故电流表应选A2；
[5]电源电动势为4V，则电压表选V1；
[6]为方便实验操作滑动变阻器选择R1；
[7]因Rv≥R，故电流表应采用外接法；滑动变阻器应采用分压式接法；电路图如下