2.4实验：测定金属的电阻率 达标作业（word版含解析）

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 达标作业（解析版）
1．设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的______、_______和直径d（S＝），由R＝ρ得：_______。（用R、S、l表示）_______。（用R、d、l表示），从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。
2．用伏安法测电阻，可采用如图所示的（甲）、（乙）两种接法。如所用电压表内阻为5000Ω，电流表内阻为0.5Ω.
（1）当测量10Ω左右的电阻时，宜采用________电路；
（2）现采用（乙）电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、0.5A，则此电阻的测量值为_______Ω，真实值为_______Ω。
3．（1）用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上______；
a．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
d．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔
e．旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔
根据图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为______Ω；
（2）下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是______。
A．测电阻时如果指针偏转角过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
4．利用如图甲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20Ω。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3.0V，内阻约为1Ω）;
电流表A1（量程0～100mA，内阻约为5Ω）;
电流表A2（量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω）;
电阻箱R（0～999.9Ω）;
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，按照图甲连接实验电路;
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乙所示，则d=_______mm。
（2）实验中电流表应选择________（选填“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，绘出了如图丙所示的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（选填“有”或“无”）。
5．某同学通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率．
（1）由图可知电阻丝的直径D= ____mm ；
（2）应用等效法测量电阻丝的阻值Rx，将如下实验操作补充完整：
①按图连接电路，将滑动变阻器R1的滑片P 置于B端；
②将S2拨向接点1，然后闭合S1，调节R1，使电流表的示数为一合适的数值I0；
③将电阻箱R2的阻值调至最大，S2拨向接点2，R1保持不变；
④调节R2使电流表的示数仍为I0，将此时电阻箱的示意R0记录下来．则电阻丝的电阻测量值Rx等于_____；电阻丝的电阻率表达式ρ=_____．（用已知量和所测物理量的字母表示）
6．某同学合理选用下列器材组成一个电路，同时对两个不同的热敏电阻RA、RB进行了测量，得到了两个热敏电阻的I-U关系曲线，如图所示。
在实验中，有以下器材供选择：
A．量程为0～50 mA的电流表A1，内阻约10 Ω
B．量程为0～0.6 A的电流表A2，内阻约0.05 Ω
C．量程为0～3 V的电压表V1，内阻约10 kΩ
D．量程为0～6 V的电压表V2，内阻约50 kΩ
E．电动势为12 V、内阻不计的直流电源
F．滑动变阻器R1（50 Ω，0.6 A）
G．滑动变阻器R2（10 Ω，0.02 A）
H．单刀单掷开关一个、导线若干。
（1）为了得到热敏电阻完整的I-U关系曲线，请选择合适的实验器材：_______（填器材前的选项字母）；
（2）请设计实验电路并把它画到方框中，标明相应的器材代号；（_______）
（3）该同学将RA、RB串联起来，与电压恒为7 V的稳压电源连接，则此时热敏电阻RA和RB消耗的功率之比为___________。
7．（1）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如下图所示，则它们的读数值依次是____mm、____A、____V．
（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ，电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电源电动势E = 4.5V，内阻较小．则右边电路图中，____（选填字母代号）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金属丝电阻仍然会比真实值偏____（选填“大”或“小”）．
（3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω，那么测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的_____电路（选填字母代号）．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx=_____（ 用题中字母代号表示）．
8．某小组测某种圆柱形材料的电阻率，做了如下实验。
（1）已知该圆柱形材料的长度为横截面直径为，该小组先用多用电表粗略测量圆柱材料的电阻R，将选择开关旋至“”挡，红表笔和黑表笔直接接触，调节___________旋钮，使指针指向“”；再将红表笔和黑表笔与圆柱材料两端圆形电极接触，表盘示数如图甲所示，则圆柱材料电阻的阻值为___________。
（2）该小组想用伏安法更精确地测量圆柱材料的电阻R，可选用的器材如下：
A．电流表（量程，内阻约）
B．电流表（量程，内阻约）
C．电压表（量程内阻约）
D．电压表（量程，内阻约）
E．电源E（电动势，有一定内阻）
F．滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）
G．开关S，导线若干
为使实验误差较小，要求电压可以从零开始调节，电流表选择___________，电压表选择___________（以上两空均选填仪器前面的序号）
（3）请用笔画线表示导线，在图乙中完成测量圆柱材料电阻的实验电路连接。（______）
（4）实验过程中，实验小组移动滑动变阻器的滑片，并记录两电表的多组测量数据，在坐标纸上描点、连线作出如图丙所示的U—I图象，则实验测得圆柱材料的电阻率ρ=________（计算结果保留2位有效数字）
9．某兴趣小组同学欲测量一段均匀金属电阻丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量电阻丝直径D，如图甲所示，则______mm；
（2）用多用电表的欧姆挡粗测金属丝的电阻R，当选择开关置于“×10”位置时指针如图乙a所示，则测量前需要做的实验步骤是：①将选择开关置于______位置，②进行______；
（3）若按照正确的操作进行测量，多用电表指针如图乙b所示，则该段电阻丝的电阻为______；
（4）该组同学按图丙连好电路，测出金属丝接入电路的长度为L，将滑片滑至某合适位置时电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率______（用题中字母表示）；该组同学的测量结果比真实值______（选填“偏大”、“准确”或“偏小”）。
10．实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是3V和15V，其内部电路如图1所示，因电压表的表头G已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R1、R2完好，测得R1=2.9kΩ，R2=14.9kΩ。现有两个表头，外形都与原表头G相同，已知表头G1的满偏电流为1mA，内阻为60Ω；表头G2的满偏电流0.5mA，内阻为200Ω，又有两个精密定值电阻r1=40Ω，r2=100Ω。若保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，根据所给条件回答下列问题∶
（1）原表头G满偏电流I=____，内阻r=_______。
（2）在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路_______（标识出所选用的相应器材符号）。
（3）某学习小组利用修复的电压表，再加上可以使用的以下器材∶
测量一未知电阻Rx的阻值
电流表A量程0~5mA，内阻未知
最大阻值约为100Ω的滑动变阻器
电源E（电动势约3V）
开关S、导线若干。
由于不知道未知电阻的阻值范围，学习小组为精确测出未知电阻的阻值，选择合适的电路，请你帮助他们补充完整电路连接_______，正确连线后，读得电压表示数为2.40V，电流表示数为4.00mA，则未知电阻阻值Rx为_______Ω。
参考答案
1．电阻R 长度l
【详解】
略
2．乙 20 20.08
【详解】
（1）[1]当测量10Ω左右的电阻时，因
为减小误差，则宜采用乙电路；
（2）[2]现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、0.5A，则此电阻的测量值为
[3]真实值为
3．adbe 1.5×104 AC
【详解】
(1)[1]测量几十千欧的电阻，使用前应先选择×1k挡位，进行欧姆调零，再进行测量。使用完毕应将选择开关置于“OFF”位置或者交流电压最高档，拔出电笔。则正确的操作步骤是adbe；
[2]欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即待测电阻的阻值；
(2)[3]A．欧姆挡更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位，故A正确；
B．在多用电表选用欧姆挡时，红、黑表笔插在哪个接口其实并不影响定值电阻的测量结果，B错误；
C．用多用电表欧姆挡，只能测孤立电阻（不能测含电源电路），故C正确；
D．用多用电表欧姆挡测电阻时只需在换挡时调零，所以D错误。
故选AC。
4．0.732 A1 无
【详解】
（1）[1]根据螺旋测微器读数规则可得
d=0.5mm+0.232mm=0.732mm
（2）[2]根据题意，电路中可能出现的最大电流为
故电流表选择A1即可。
（3）[3]由闭合电路的欧姆定律可知
解得
由图像可知斜率为
解得
（4）[4]由可知，本实验中电流表的内阻RA对电阻率的测量结果无影响。
5．0.395 R0
【详解】
（1）[1]螺旋测微器的读数为
（2）[2]因为两个过程中不变，E不变，电流表示数不变，所以电阻箱的阻值等于，即
[3]根据电阻定律
即
可得
6．ACDEFGH 2:5
【详解】
(1)[1]根据图像可知，电流表应选择量程为0～50 mA的电流表，为保证安全，滑动变阻器应选R1，测两个电阻的电压还需要两个电压表，此外还需要电源，导线和开关。
(2)[2]电压要从0变化开始，滑动变阻器应采取分压接法，由于电压表内阻远大于待测电阻组织，电流表应采取外接法，实验电路如图所示
(3)[3]当电流为40mA时，两个电阻电压分别为2V和5V，所以两个电阻总电压等于电源电动势，且通过的电流相等，根据
可知电阻消耗功率与电压成正比，所以两电阻消耗功率之比为2:5。
7．0.997 0.42 2.25 A 小 B
【详解】
(1)[1]螺旋测微器先读固定部分为，可动部分可估读为，故总示数为
[2]电流表量程为0.6A，则最小刻度为0.02；指针所示为0.42A；
[3]电流表量程为3V，最小刻度为0.1V，则指针指数超过2.25，故可估读为：2.25～2.28V；
(2)[4][5]因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的内阻约为，故采用电流表外接法误差较小；在实验中电压表示数准确，但电流测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小；
[6][7]因已知电流表准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻；故应选B电路；待测电阻及电流表总电阻，则待测电阻；
8．欧姆调零 190 B C
【详解】
（1）[1][2]在选择挡位之后，调整欧姆调零旋钮，使欧姆表指针指到“”，然后其测量电阻值；由于欧姆挡是倍率挡，因此测量值为
（2）[3]由于电源电动势为，为了准确，电压表应选量程为的电压表C；
[4]流过待测电阻的电流最大值
因此电流表选用量程为的B。
（3）[5]由于电压从零开始调节，滑动变阻器采用分式接法，由于待测电阻阻值较大，采用电流表内接法，电路连接图如图所示
（4）[6]根据图象可得电阻值为
根据
可得
9．1.700 ×1 欧姆调零 11 偏小
【详解】
(1)[1]根据图像可知螺旋测微器固定刻度读数，可动旋钮读数为，则电阻丝直径
(2)[2]欧姆表指针在中央刻度线附近时读数误差较小，用欧姆表测电阻要选择合适的倍率，欧姆表的指针偏转角偏大，误差较大，则需要更换选小倍率来测量，即选倍率
[3]为了减小实验误差，需要在测量前进行欧姆调零
(3)[4]如图所示，读数用最上端表盘，每格，所以如图读数为
(4)[5]根据电学公式
得金属丝得阻值为
又
得
[6]由图可知，电路采用电流表外接法，电压表得分流作用会使电流测量值偏大，而电压值准确，故根据欧姆定律
电阻测量值偏小
10． 750
【详解】
（1）[1] [2]由图示电路图可知，电压表量程
联立可得
，
（2）[3]修复电压表，原表头G满偏电流，电阻。可以用满偏电流，电阻的表头串联电阻，电路图如图所示
（3）[4]由于测量值为未知电阻与电压表内阻并联的等效电阻，所以采用分压式和外接法。
[5]由于修复后的电压表内阻已知，量程为3V的电压表内阻为，根据电阻定律