2.4实验：测定金属的电阻率 课时检测（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 课时检测（解析版）
1．读出下面图中游标卡尺与螺旋测微器的读数, 游标卡尺读数为_______cm，螺旋测微器读数为_______mm．
2．在“探究电阻与导体长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，金属丝的匝数为39，用刻度尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系．
（1）从图中得出金属丝的直径为________mm；
（2）为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
A．电压表0～3 V，内阻约10 kΩ
B．电压表0～15 V，内阻约50 kΩ
C．电流表0～0.6 A，内阻约0.05 Ω
D．电流表0～3 A，内阻约0.01 Ω
E．滑动变阻器，0～10 Ω
F．滑动变阻器，0～100 Ω
①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．（填序号）
②实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误。
错误a：_______；
错误b：________。
3．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___________。
4．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L为50cm。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径d，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（阻值大约5Ω）。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1Ω，不宜长时间、大功率下使用）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。你认为比较合理的电路图是：（______）
（3）正确连接好电路，进行实验测量，记录数据电压表示数为U，电流表示数为I，在坐标纸上建立U－I坐标系， 并描绘出U－I图线如图所示。由图线得到金属丝的阻值Rx＝__________Ω。（保留两位有效数字）
（4）根据实验所测得数据计算得出金属丝的电阻率ρ= __________Ω·m。
5．在做“测定金属丝的电阻率的实验中，若待测金属丝的电阻约为，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：
A．电池组（，内阻约）
B．电流表（，内阻）
C．电流表（，内阻约）
D．电压表（，内阻）
E．电压表（，内阻）
F．滑动变阻器（，允许最大电流）
G．滑动变阻器（，允许最大电流）
H．开关、导线若干
（1）测电阻时，电流表、电压表、待测电阻，在组成测量电路时，应采用电流表_______接法，测量值比真实值偏________（选填“大”或“小”）。
（2）若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图所示，则读数为_______。
（3）若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请用R、d、L写出计算金属丝电阻率的表达式_________。
6．某实验小组利用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率（图中表示待测金属丝的电阻）。
（1）正确操作螺旋测微器，测量金属丝的直径结果如图乙所示，则该次测得的金属丝的直径为_____；
（2）连接好电路后，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至________。（选填“左端”或“右端”）；
（3）实验中发现电压表的量程无法满足实验要求，某同学将量程为、内阻为的灵敏电流计G与阻值为的定值电阻串联后，改装成量程为的电压表，则______。
（4）用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为l，螺旋测微器测得金属丝的直径为d，用电流表和电压表测得金属丝的电阻为，则被测金属丝的电阻率为________。（用题中所给物理量的字母表示）
（5）实验中测得待测金属丝的电阻的阻值约为。实验时电流表采用了外接法，经检验该方法是正确的，则关于电流表的内阻的判断可能正确的是_______。
A．　　B．　　C．
7．某同学要测量一分布均匀材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下：
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为___________mm；
（2）用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为___________mm；
（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测得此圆柱体的电阻阻值，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为___________。
（4）为了更加准确地测出该圆柱体的电阻，除了导线和开关外，有以下一些器材可选择：
A．电源E（电动势6V、内阻可忽略不计）
B．电流表A1（量程0～0.6A，内阻约0.12）
C．电流表A2（量程0～20mA，内阻约200）
D．电压表V1（量程0～3V，内阻约3k）
E．电压表V2（量程0～15V，内阻约15k）
F．待测电阻Rx
G．滑动变阻器R1（0～10k，允许最大电流2.0A）
H．滑动变阻器R2（0～20，允许最大电流1A）
I．电键S和导线若干
其中电流表选择___________。电压表选择___________。滑动变阻器选___________（填前面对应的序号）在答题卡上的方框中画出实验电路并标出所选实验器材的代号。（_______）
8．现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图所示。
①读得圆柱体的直径为________________mm，长度为____________ mm。
②若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=_____________________。
9．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）。
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
1．16.60 5.693
【详解】
试题分析：游标卡尺的主尺读数为：16mm，游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为12×0．05mm=0．60mm，所以最终读数为：16mm+0．60mm=16．60mm=1．660cm．
螺旋测微器的固定刻度为5．5mm，可动刻度为19．5×0．01mm=0．195mm，所以最终读数为5．5mm+0．195mm=5．695mm
考点：游标卡尺及螺旋测微器的读数
【名师点睛】
对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量，同时注意游标卡尺不估读，螺旋测微器要估读．
2．0.646（0.644～0.649均可） A C E 导线连接在滑动变阻器的滑片上 错误 采用了电流表内接法
【详解】
（1）[1]从题图可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.52 cm，故直径为
（2）①[2][3][4]因为两节干电池的电动势约为3 V，电压表选A；因为金属丝的电阻大约为5 Ω，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流最大为0.6 A，故电流表选C；此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小实验误差，滑动变阻器选E；
②[5][6]由题中数据计算可得出
因而应采用电流表外接法，而图中为内接法，故错误；滑动变阻器连接时导线不能接在滑片上，故错误。
3．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。
4．0.398（0.396-0.399） 4.4（4.3-4.7） （）
【详解】
（1）[1]用螺旋测微器测量金属丝的直径d应为0+0.01mm×39.8=0.398mm。
（2）[2]滑动变阻器电阻大于待测电阻，则可采用限流接法；电压表的内阻远大于待测电阻，则可采用电流表外接，电路如图；
（3）[3]由图线得到金属丝的阻值
（4）[4]根据
则
5．外 小 0.900
【详解】
(1)[1][2]流过金属丝的最大电流
电池组电压又是3 V，故电流表选C，电压表选D；由于待测电阻的电阻值比较小，滑动变阻器选总阻值小的便于调节，故选F；因为
，
故电流表选择外接法，外接法测量值偏小。
(2)[3]从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，螺旋上接近第40个刻度线，可以估读：40.0×0.01mm=0.400mm，所以该金属丝直径应为：0.5 mm+0.400 mm=0.900 mm。
(3)[4]根据
解得
6．2.095（2.094～2.097均正确） 左端 1380 C
【详解】
（1）[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为
（2）[2]为了保护电路，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至最左端使待测支路电流为零；
（3）[3]由电表改装原理可得，应串联的电阻
（4）[4]由电阻定律得
及金属丝的横截面积公式
联立可得
（5）[5]由（3）可知电压表的内阻为，由题意知电流表采用了外接法，经检验该方法是正确的，则有
代入数据得
故C可能，AB不可能。
7．50.15 4.700 150 C D H
【详解】
（1）[1]游标卡尺不需要估读，由图可知，游标卡尺的分度值为0.05mm，主尺读数为50mm，游标尺的第三格与主尺对最齐，游标卡尺读数为
（2）[2]螺旋测微器的估读刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为
所以其读数为
（3）[3] 多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测得此圆柱体的电阻阻值，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为150；
（4）[4][5][6][7]电源电动势为6V，为减小读数误差，电压表应选择D，电路最大电流约为
则电流表应选择C；为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，所以滑动变阻器选择阻值较小的H；待测电阻阻值约为150，电流表内阻约为200，电压表内阻约为3000，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，得电路图如下图所示
8．1.681 42.40
【详解】
①[1][2]螺旋测微器固定刻度读数为1.5mm，可动刻度为
螺旋测微器示数为
游标卡尺的主尺读数为42mm，精度为0.05mm，游标尺对齐的格数为8，示数为
②[3]由欧姆定律可知电阻为
由电阻定律可知
解得
9．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
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