11.3实验：导体电阻率的测量 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

11.3实验：导体电阻率的测量 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册
一、单选题
1.在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是(　　)
2.在“测定金属的电阻率”的实验中，由ρ＝可知，对实验结果的准确性影响最大的是(　　)
A．金属丝直径d的测量 B．电压U的测量
C．电流I的测量 D．金属丝长度l的测量
二、实验题
3.某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用毫米刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为l＝0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值约为5 Ω)，然后计算出该金属材料的电阻率．在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源(输出电压为3 V)
B．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)
C．电压表V(量程0～3 V，内阻3 kΩ)
D．滑动变阻器(最大阻值20 Ω)
E．开关、导线等
(1)从图中读出金属丝的直径为________ mm.
(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图．
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx＝4.0 Ω，则这种金属材料的电阻率为________ Ω·m(计算结果保留两位有效数字)．
4.用伏安法测量电阻R的阻值，并求出电阻率ρ.给定电压表(内阻约为50 kΩ)、电流表(内阻约为40 Ω)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻R(约为250 Ω)及导线若干．
(1)画出测量R的电路图．
(2)图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
求出的电阻值R＝________(保留3位有效数字)．
(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图甲、图乙所示，由图可知其长度为________，直径为________．
甲
乙
(4)由以上数据可以求出ρ＝________(保留3位有效数字)．
5.在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω，实验室备有下列实验器材：
A．电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)
B．电压表(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)
C．电流表(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω)
D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
E．滑动变阻器R1(0～100 Ω，0.6 A)
F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)
G．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
H．开关S，导线若干
(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有________(填字母序号)．
(2)为减小实验误差，应选用图2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图3中的实物图用线连接起来．
图2
图3
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图4所示，则金属丝的直径为________ mm，电阻值为________ Ω.
图4
6.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
①分别使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（a）和图（b）所示，长度为 cm，直径为 mm。
②按图（c）连接电路后，实验操作如下。
（a）将滑动变阻器的阻值置于最 处（填“大”或“小”）；将拨向接点1，闭合，调节，使电流表示数为。
（b）将电阻箱的阻值调至最 处（填“大”或“小”），拨向接点2；保持不变，调节，使电流表示数仍为，此时阻值为1280Ω。
③由此可知，圆柱的电阻为 Ω
7.在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：（阻值约为4Ω，额定电流约0.5A）；电压表：V（量程3 V，内阻约3kΩ）；
电流表：（量程0.6 A，内阻约0.2Ω）；（量程3 A，内阻约为0.05Ω）；
电源：（电动势3 V，内阻不计）；（电动势12 V，内阻不计）；
滑动变阻器：R（最大阻值约为20Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。
（2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 （均填器材代号），做出电路原理图。
8.用伏安法测量电阻R的阻值，并求出电阻率ρ.
给定电压表(内阻约为50 kΩ)、电流表(内阻约为40 Ω)、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻(约为250 Ω)及导线若干(要求测量电流、电压能从0开始调节)．
(1)在虚线框中画出测量R的电路图．
(2)图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)求出的电阻值R＝________.(保留3位有效数字)
(4)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图甲、乙所示．由图可知其长度为________，直径为________．
图6
(5)由以上数据可求出ρ＝________.(保留3位有效数字)
9.利用如图所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20 Ω.带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上．在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：
电池组E(电动势为3.0 V)；
电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；
电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；
电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．
实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．将选用的实验器材，按照图8连接实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关．记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
F．断开开关，整理好器材．
(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图甲所示，则d＝________ mm；
甲 乙
(2)实验中电流表应选择________(填“A1”或“A2”)；
(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图乙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．
(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果______影响(填“有”或“无”)．
10.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值)．
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干．
某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的________图(选填“甲”或“乙”)．
(3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________ Ω(保留两位有效数字)．
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)．
A．1×10－2 Ω·m B．1×10－3 Ω·m
C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m
参考答案
1.【解析】金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确．
【答案】D
2.【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，但影响最大的是金属丝直径d的测量，因为在计算式中取直径的二次方．
【答案】A
3.【解析】(3)由R＝ρ得ρ＝＝，将Rx＝4.0 Ω、l＝0.720 m、d＝0.600 mm＝0.600×10－3 m代入得ρ≈1.6×10－6 Ω·m.
【答案】(1)0.600　(2)如图所示
(3)1.6×10－6
4.【解析】(1)由于待测电阻(约250 Ω)与电流表内阻(约40 Ω)相近，远小于电压表内阻(50 kΩ)，因此采用电流表外接法，测量误差较小．控制待测电阻电压的线路，用滑动变阻器连接成限流式接法或分压式接法均可，如下图所示．
(2)作U—I直线，舍去左起第2点，其余5个点在一条直线上，不在这条线上的点尽量均匀分布在直线两侧；求该直线的斜率k，则R＝k＝229 Ω(221～237 Ω均为正确)．
(3)因为游标为50分度，所以游标卡尺的精确度为 mm＝0.02 mm，另外游标卡尺不能估读，读出待测电阻的长度为8.00×10－3 m，直径为1.98×10－3 m.
(4)将数据代入公式ρ＝＝R得
ρ＝8.81×10－2 Ω·m.
【答案】见解析
5.【解析】(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测电阻约为5 Ω，电路中的最大电流约为I＝＝0.6 A，电流表应选D；根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知，滑动变阻器应选E；还要选用电池组和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.
(2)由于＞应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635 mm，从电压表可以读出金属丝两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过金属丝的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为Rx＝＝ Ω＝2.4 Ω.
【答案】(1)ADEGH　(2)乙　实物图见解析图
(3)0.635(0.633～0.637)　2.4
6.【解析】①长度l=5.0cm+1× mm=5.01 cm；直径d=5 mm+31.5× mm=5.315 mm。
②（a）为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处。
（b）为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大。
③将闭合，拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示。
当拨向2时，其等效电路图如图乙所示。
由闭合电路欧姆定律知，当I相同均为时，，所以=1280Ω。
【答案】①5.01 5.315 ②（a）大 （b）大 ③1280
7.【解析】螺旋测微器读数=1.500+27.3×0.01mm=1.773mm(1.771~1.775mm均正确)因为待测金属丝的额定电流约0.5A，所以电流表应选量程较小的。因为金属丝的额定电压约为2V所以选择电动势为3V的电源。
【答案】（1）1.773（1.771~1.775均正确） （2） 电路图如图所示。
8.【解析】(1)由于Rx＜，应采用电流表外接法，要
求测量电流、电压从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法．如图所示．
(2)①作U－I直线，使其过原点，舍去左起第2个点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧；②求该直线的斜率k，则R＝k.
(3)在图象中的直线上取两点，求出斜率k＝R≈229 Ω.
(4)图甲读数l＝0.800 cm－0＝0.800 cm
图乙读数d＝4.6 cm－45×0.98 mm＝0.190 cm
(5)由R＝ρ，得ρ＝＝ Ω·m≈8.11×10－2 Ω·m
【答案】(1)见解析图
(2)见解析
(3)229 Ω(221～237 Ω均正确)
(4)0.800 cm　0.190 cm
(5)8.11×10－2 Ω·m
9.【解析】(1)螺旋测微器的读数为：
d＝0.5 mm＋23.0×0.01 mm＝0.730 mm；
(2)根据欧姆定律可知，电路中的最大电流为：
Imax＝＝ A＝0.15 A＝150 mA，所以电流表应选A1.
(3)根据欧姆定律，应有：Ig＝
可得：R＝－Rx
根据电阻定律应有：Rx＝
联立以上两式可得：R＝－L＋
根据函数斜率的概念应有：＝
解得：ρ＝
(4)本题中若考虑电流表内阻RA，则有：
R＝－L＋－RA，对图象的斜率没有影响，即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响．
【答案】(1)0.730　(2)A1　(3)　(4)无
10.【解析】(1)螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.
(2)由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 Ω.由题知Rx RV，故电流表 外接．若滑动变阻器接为限流式接法，则Rx两端的电压最小值Umin＝E≈0.6 V，而从实验数据可知Rx两端电压为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压式接法．
(3)如图甲所示
甲
(4)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示．
乙
图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx≈4.4 Ω.
(5)根据R＝ρ得金属丝的电阻率ρ＝＝＝ Ω·m≈1.09×10－6 Ω·m，故选项C正确．
【答案】(1)0.398(0.395～0.399均正确)　(2)甲
(3)见解析图甲　(4)见解析图乙　4.4(4.3～4.7均正确)　(5)C
第2页，共2页