2.4实验：测定金属的电阻率 课时练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
2.4实验：测定金属的电阻率 课时练（解析版）
1．图甲中游标卡尺读数为______mm，图乙中螺旋测微器读数为______mm。
2．下图中螺旋测微器的示数为___________，游标卡尺的示数为___________。
3．在“测定金属的电阻率”实验中。
（1）若测出合金丝长度为，直径为，电阻为，则该合金电阻率的表达式___________。（用上述字母和通用数学符号表示）
（2）按如图所示的电路图测量合金丝的电阻。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：
A．待测合金丝（接入电路部分的阻值约）
B．电源（电动势，内阻不计）
C．电流表（，内阻约）
D．电流表（，内阻约）
E.灵敏电流计（满偏电流为，内阻为）
F.滑动变阻器（，允许通过的最大电流）
G.滑动变阻器（，允许通过的最大电流）
H.电阻箱（）
为了测量准确、调节方便，实验中电流表应选____________，滑动变阻器应选____________。（均填写仪器前的字母）
（3）某同学按照图示电路图选择恰当仪器后，正确连接好电路，将电阻箱接入电路的阻值调为，改变滑动触头的位置，进行多次实验，根据实验数据，画出了灵敏电流计G的示数和电流表A的示数的关系图线如图所示，由此可知，合金丝接入电路的电阻测量值__________（保留两位有效数字）。
4．某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值（约为10 kΩ），除了Rx，开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表（量程0~1 V，内阻约为10 kΩ）
B．电压表（量程0~10 V，内阻约为100 kΩ）
C．电流表（0~1 mA内阻约为30 Ω）
D．电流表（0~0.6 A，内阻约为0.05 Ω）
E．电源（电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计）
F．电源（电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计）
G．滑动变阻器R0（阻值范围0~10 Ω，额定电流2 A）
（1）为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________。（均填器材的字母代号）；
（2）为使实验误差尽量小，滑动变阻器应采用__________接法（选填“分压”或“限流”），电流表应采用__________（选填“内接法”或“外接法”）；
（3）该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_________其真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。
5．某小组同学欲了解某材料导线在常温下的电阻率
（1）利用螺旋测微器测量该导线直径如图所示，则该导线直径测量值为______mm。
（2）该小组同学用欧姆表粗测该电阻的阻值Rx为150，为了较准确测量该电阻的阻值Rx，现有电源（12V，内阻可不计）、滑动变阻器（0~200Ω，额定电流为1A）、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表（0~100mA，内阻约15.0）；
B．电流表（0~500mA，内阻约25.0）；
C．电压表（0~3V，内阻约3k）；
D．电压表（0~15V，内阻约15k）
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______（以上两空均选填器材前的选项字母），实验电路应采用图中的______（选填“甲”或“乙”），这样测量的阻值比真实值______（选填“偏大”或“偏小”）
（3）图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，请根据题中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线______。
6．小王同学要测定一段金属丝的电阻率（电阻约为几欧），他先用螺旋测微器测出金属丝的直径。
（1）要测量金属丝的电阻，他从实验室中选取了合适的器材：电池组（电动势，内阻约）、电流表（内阻约）、电压表（内阻约）、滑动变阻器（，额定电流）、开关、导线若干。要尽量减小测量误差，同时要求电压调节范围尽量大些，请将实物图连接完整。（______）
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最________（填“左”或“右”）端，闭合并关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数不断变化，电流表的示数几乎为零，原因可能是__________________________，排除故障，移动滑动变阻器，经多次测量，得金属丝的电阻值为。
（3）若要求得金属丝的电阻率，还需测量______________________（写出物理量名称及字母符号），则待测金属丝的电阻率_______________（用题中所给及测量的物理量符号表示）。该测量结果与其电阻率的真实值相比_________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
7．某同学为了测量某阻值约为5Ω的金属棒的电阻率，进行了如下操作，分别使用10分度游标卡尺和螺旋测微器测量金属棒的长度L和直径d，某次测量的示数如图1和图2所示，长度L=________mm，直径d=________mm
现备有下列器材：待测金属棒（阻值约为5Ω）；
电压表：V1（量程3V，内阻约3kΩ）；
V2（量程15V，内阻约9kΩ）；
电流表：A1（量程0．6A，内阻约为0．2Ω）；
A2（量程3A，内阻约为0．05Ω）；
电源：E（电动势3V，内阻不计）；
滑动变阻器：R1（最大阻值约为20Ω）；
R2（最大阻值约为1000Ω）；
开关S；导线若干
(1)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电压表应选______，电流表应选_______，滑动变阻器应选_______（均选填器材代号）.
(2)正确选择仪器后请在图3中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接______．
(3)用伏安法测得该电阻的电压和电流，并作出其伏安特性曲线如图4所示，若图像的斜率为k，则该金属棒的电阻率ρ=________（用题中所给各个量的对应字母进行表述）．
8．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为L,电阻约为10kΩ，为测定这种金属丝的电阻率ρ，现提供以下实验器材：
A．开关一只，导线若干
B．螺旋测微器
C．电流表A1（量程为1.5mA，内阻的准确值r1为1000Ω）
D．电压表V2（量程为9V，内阻r2大约为6000Ω）
E．滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流3A）
F．直流电源E（电源电动势为12V，内阻约为2Ω）
为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻率ρ，回答下列问题：
（1）用螺旋测微器测得该金属丝的直径如图所示，其直径D=________mm．
（2）在方框中画出测量金属丝电阻的实验电路图_______，并标明所选仪器的符号．
（3）若已测得该金属丝长度为L,直径为D，电阻为Rx，则该金属丝的电阻率ρ=__________．
9．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=___________。
10．在测定金属丝电阻率的实验中：
（1）用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示，d=___________mm；
（2）用多用电表的“×1”欧姆挡，调零后测得金属丝的电阻值如图乙所示，R=___________Ω；
（3）若实验中测出金属丝的长度为L，则该金属丝电阻率的表达式ρ=___________（用符号表示）。
（4）用伏安法测量某电阻Rx的阻值（约55Ω），用到的电流表A量程0～3A（内阻约0.1Ω），电压表V量程0～15V（内阻约4kΩ）。为了减小误差，电流表应_______（选填“内接”或“外接”）。
参考答案
1．42.35 1.845
【详解】
[1]游标卡尺读数为
42mm+7×0.05mm=42.35mm
[2]螺旋测微器读数为
1.5mm+34.5×0.01mm=1.845mm
2．1.000 80.90
【详解】
[1]螺旋测微器的固定刻度读数0.5mm，可动刻度读数为
0.01×50.0mm=0.500mm
所以最终读数为：固定刻度读数+可动刻度读数为
0.5mm+0.500mm=1.000mm
[2]游标卡尺的主尺读数为80mm，游标尺上第18个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为
0.05×18mm=0.90mm
所以最终读数为：主尺读数+游标尺读数为
80mm+0.90mm=80.90mm
3． D F 4.5
【详解】
(1)[1]由电阻定律可得
解得
(2)[2][3]电动势为4V，待测电阻约为，可估算流过待测电阻的电流约为0.8A，考虑到还有其他电阻，故电流表应选量程为0.6A的D，滑动变阻器采用分压式接法，为了测量准确、调节方便，应选阻值较小的F。
(3)[4]由题意可得，合金丝接入电路的电阻测量值为
整理得
结合图像可得
解得
4．B C F 分压 内接 大于
【详解】
（1）[1][2][3] 因待测电阻阻值较大，为了准确测量，应采用较大的电动势，故选电动势为12V的电源F；电压表选择10V的量程，最大电流约为
故电流表选择C
（2）[4] 滑动变阻器总阻值较小，为使实验误差尽量小，所以应采用分压接法。
[5] 因待测电阻较大，为了准确测量，电流表选择内接法。
（3）[6] 因本实验采用电流表内接法，由于电流表分压影响，电压表测量值将大于真实值，由欧姆定律可知，电阻测量值将大于真实值。
5．4.700 A D 甲 偏小
【详解】
（1）[1]螺旋测微器需要估读，其读数为
（2）[2][3][4][5]通过待测电阻的最大电流约为
电流表应选A，电源电动势为12V，电压表应选择D，由题可知
可得
为了减小实验误差，电流表应采用外接法，应选择图甲所示实验电路，由图甲所示实验电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流表测量值偏大，由欧姆定律
可知，电阻测量值小于真实值；
（3）[6]根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示
6． 左 金属丝接入电路出现了断路 金属丝长度 偏小
【详解】
（1）[1]由于被测电阻较小，电流表采用外接法，由于要求电压调节范围大些，滑动变阻器采用分压式接法，实物连接如图所示
（2）[2][3]闭合开关前先将滑动变阻器滑片移到最左端，使滑动变阻器输出电压为零，闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数不断变化，电流表的示数几乎为零，原因可能是金属丝接入电路出现了断路。
（3）[4]若要求得金属丝的电阻率，还需测量待测金属丝连入电路中的长度
[5][6]则待测金属丝的电阻率
由于外接法测得金属丝的电阻偏小，则电阻率的测量值偏小。
7．23.5 6.713（6.713-6.716） V1 A1 R1
【详解】
（1）[1][2][3]游标卡尺主尺示数与游标尺示数之和是游标卡尺的示数，则长度
螺旋测微器示数是固定刻度部分示数与可动刻度部分示数之和，则
电源电动势为3V，电压表用V1；被测电阻约为5Ω，电源电动势为3V，则电流表用A1；滑动变阻器采用限流接法，为调节放方便，滑动变阻器与被测电阻要具有可比性，由于被测电阻约为5Ω，则滑动变阻器选R1。
(2)[4]题目中已说明滑动变阻器采用限流接法
，，由于
电流表使用外接法，实物连接图为
(3)[6]U-I图象的斜率的物理意义为被测电阻的阻值，即k=R，结合电阻定律可得金属棒的电阻率
8．0.398mm
【详解】
（1）[1]由图知螺旋测微器的主尺读数是0mm，可动刻度读数是
39.8ⅹ0.01mm=0.398mm
所以直径D=0.398mm.
（2）[2]因待测电阻远大于电流表的内阻，所以电流表要用内接法，因待测电阻远大于滑动变阻器的总电阻，所以滑动变阻器要用分压接法，电路如图所示．
（3）[3]由电阻定律得到，变形得：
9．11.000； 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
10．0.730 8.0 内接
【详解】
（1）[1] 由图甲所示螺旋测微器可知，金属丝的直径
（2）[2] 用多用电表的“×1”欧姆挡调零后测金属丝的电阻，由图乙所示可知，阻值
（3）[3] 由电阻定律得
解得
（4）[4] 由题意可知
则
待测电阻属于大电阻，为减小实验误差，电流表用内接法。