2.4实验：测量金属的电阻率 同步提升作业（含解析）高二物理教科版（2019）必修第三册（word版含答案）

2.4实验：测量金属的电阻率 同步提升作业（含解析）
一、选择题
1．用伏安法测量某电阻Rx的阻值，若电流表内接和外接测得的结果分别为R1和R2，则所测阻值与其真实值Rx的关系应为（　　）
A．R1R2>Rx C．R1Rx>R2
2．如图所示是滑动变阻器的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．和串联接入电路中时，向右移动电流增大
B．和串联接入电路中时，向右移动电流减小
C．和串联接入电路中时，向右移动电流减小
D．和串联接入电路中时，向右移动电流减小
3．先后按图中甲、乙所示电路测同一未知电阻的阻值Rx，已知两电路的两端电压U恒定不变。若按图乙所示电路测得电压表示数为9V，流表示数为3mA；那么按图甲所示电路测得的结果应为（　　）
A．电压表示数为9V，电流表示数为3mA
B．电压表示数为9V，电流表示数小于3mA
C．电压表示数大于9V，电阻Rx的实际阻值小于3000Ω
D．电压表示数大于9V，电阻Rx的实际阻值大于3000Ω
4．电阻率的大小反映了导体材料导电性能好坏，但一般导体材料的电阻率往往随温度的变化而发生变化，下列对半导体与金属导体的电阻率随温度变化的说法正确的是（　　）
A．半导体的电阻率随温度升高而增大
B．金属导体的电阻率随温度升高而增大
C．金属导体的电阻率随温度升高而减小
D．半导体与金属导体的电阻率都随温度升高而增大
5．伏安法测电阻中，待测电阻、伏特表、安培表可以采用下面两种连接方式进行测量，以下说法中正确的是（　　）
A．测量中的系统误差可以通过甲乙图的合理选择得到消除
B．甲图是电压表测量误差，导致待测电阻测量值偏大
C．乙图是电流表测量误差，导致待测电阻测量值偏大
D．电流表内阻约几欧姆，电压表内阻大于，测金属丝电阻率，用乙图的连接方式较好
6．如图所示为测量未知电阻Rx的部分电路，当开关S分别接a和b点时，电流表示数相对变化显著，为了减小误差，则（ ）
A．电流表应采用外接法
B．电流表应采用内接法
C．开关S接在b点时的测量值更准确
D．开关S接在a点时的测量值更准确
7．电学实验中测量电阻Rx的阻值时，电流表有两种接法，如图甲、乙所示；滑动变阻器R0控制电路，调节待测电阻Rx的电压、电流时也有两种接法，如图丙、丁所示．关于电路图说法正确的是
A．甲图中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使RA Rx
B．乙图中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使Rx RV
C．丙图中滑动变阻器R0属分压接法，丁图中滑动变阻器R0属限流接法
D．若R0 Rx，且要求Rx的电压有较大的调节范围,则选用丁图较好
二、实验题
8．小明同学用螺旋测微器测量某圆柱体的直径，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（a）和图（b）所示。
由上图读得圆柱体的直径为______mm，长度为______cm；该同学再次使用这把游标卡尺测量另外某物体的长度，示数是5.26cm，那么主尺上与游标尺对应的刻度线是______cm。
9．某同学为测定某柱形电子元件的直径和长度，如下测量：用螺旋测微器测量它的直径，示数如图甲所示，读数为d＝__________mm；用游标为20分度的卡尺测量它的长度，示数如图乙所示，读数为L＝__________mm。
10．如图中螺旋测微器的读数为________，游标卡尺的读数为________。
11．在实验室做物理实验时经常会用到测量长度的工具，选择用游标卡尺测量一小球的直径时，如图1所示，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度，此读数为_____mm；选择用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图2所示，此读数为_____mm。
12．某校课外兴趣小组要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下
（1）用游标卡尺测量其长度，示数如图甲所示，由图可知其长度L=___________；
（2）用螺旋测微器测量其直径，示数如图乙所示，由图可知其直径D=_________；
（3）实验小组决定使用伏安法测量圆柱体的电阻，已知其电阻约为，实验所用直流电源的电动势约为、内阻可忽略，电流表V的量程为、内阻约为，电压表V的量程为、内阻约为，滑动变阻器阻值的变化范围为，允许通过的最大电流为，为减小测量误差，实验中实验电路应采用丙图中的___________ ；（R代表圆柱体的电阻）
13．某同学做“测量金属丝的电阻率”实验时，用螺旋测微器和刻度尺分别测量金属丝的直径和长度，如图甲、乙所示，该金属丝的直径为______，长度为______。
14．在测定金属丝的电阻率实验中，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约为50cm，其电阻Rx约为5Ω。
（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，其读数为___________mm。
（2）为了使金属丝两端电压调节范围较大，并使测量结果尽量准确，实验小组设计了如图所示的电路图，可供选择的器材如下：
电流表A1：（量程0~0.6A，内阻约0.2Ω）
电流表A2：（量程0~3A，内阻约0.1Ω）
电压表V1：（量程0~3V，内阻约3kΩ）
电压表V2：（量程0~15V，内阻约15kΩ）
滑动变阻器R1：（0~5Ω，允许最大电流2.0A）
滑动变阻器R2：（0~1kΩ，允许最大电流0.5A）
电源E：（约3V，内阻不计）
单刀单掷开关S一个，导线若干；
①电流表应选___________，电压表应选___________，滑动变阻器应选___________；（均填写器材的字母代号）
②若某次测量中电压表示数为U，电流表示数为I，则所测金属丝的电阻率的表达式ρ=___________。（用所测物理量的符号l、D、U、I表示）
15．某物理实验小组利用实验室提供的器材测量某金属丝的电阻率。可选用的器材如下：
A．待测金属丝（用表示），长度为L，阻值约几十欧
B．电流表A：量程，内阻r约为
C．电压表：量程，内阻约为
D．电压表：量程，内阻约为
E．滑动变阻器：总阻值约为
F．滑动变阻器：总阻值约为
G．电源E，电动势约为，内阻忽略不计
H．开关一个及导线若干
（1）如图甲所示，用螺旋测微器测金属丝直径小_______。
（2）用多用电表欧姆挡粗测金属丝阻值大小，先选用倍率“”的挡位，示数如图乙中指针a所示，则应换为_________（选填“”、“”）的挡位，经欧姆调零后，测出金属丝的电阻如图乙中指针b所示，则金属丝的电阻约为________；
（3）同学们用伏安法进一步测量，为了便于实验，则滑动变阻器应选择________（填器材代号），请在图丙中虚线框内补充完整实验电路图，并标明所选器材的代号_________。
（4）测出金属丝阻值后，可算出金属丝电阻率为_______（用含d、U、I、L的表达式表示）。
16．某同学用伏安法测量导体的电阻率，现有量程为3V、内阻约为3k的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1的电流表。采用分压电路接线，待测电阻丝Rx阻值约为5。
（1）正确接线后，实验测得的数据如下表，请在图乙中作出U-I图线______；
U/V 0.30 0.40 0.80 1.10 1.20 1.60
I/A 0.07 0.09 0.18 0.22 0.27 0.35
（2）用作图法求得Rx的阻值为________（结果保留两位有效数字）；
（3）某次用螺旋测微器测金属丝直径d，用游标卡尺测金属丝的长度l，示数如图丙所示，则d=________mm，l＝__________cm；
（4）写出该金属丝的电阻率的表达式____________（用U、I、d、l表示）。
17．某实验小组要测量金属丝的电阻率，实验室提供的实验器材如下：
A．待测金属丝R（电阻约）
B．电流表A（，内阻约）
C．电压表V（，内阻约）
D．滑动变阻器（，）
E.电源E（，不计内阻）
F.开关，导线若干
（1）某同学设计了甲、乙两个实验电路，为能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，并能较准确地测出金属丝的阻值，实验电路应选用电路________（填“甲”或“乙”）
（2）用笔画线代替导线，在图丙中将实物电路图连接完整______。
（3）测得金属丝的直径为d，改变金属夹P的位置，测得多组金属丝接入电路的长度L及相应电压表示数U、电流表示数I，作出图像如图丁所示。测得图线斜率为k，该金属丝的电阻率_______（用符号d、k表示）。
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
当电流表内接，电流表的分压使电压表测量值偏大，通过欧姆定律求得Rx的测量值R1偏大，有
R1>Rx
当电流表外接，电压表的分流使电流表测量值偏大，通过欧姆定律求得Rx的测量值R2偏小，有
Rx>R2
故选D。
2．D
【解析】
A．当a和b接入电路时，接入电路的电阻为ab的全部电阻，其长度不变，当P向右滑动时，电阻不变，电流不变，故A错误；
B．当b和d接入电路时，接入电路的电阻为Pb部分的电阻，P向右滑动时，其长度减小，接入电路的电阻减小，电流变大，故B错误；
C．当b和c接入电路时，接入电路的电阻为Pb部分的电阻，P向右滑动时，其长度减小，接入电路的电阻减小，电流变大，故C错误；
D．当a和c接入电路时，接入电路的电阻为aP部分的电阻，P向右滑动时，其长度增大，接入电路的电阻增大，电流变小，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
当按图乙所示电路测量时，由于电流表分压，可知U大于电压表示数9V。此时电压表的示数是Rx两端电压的真实值，但由于电压表分流，使得电流表示数略大于通过Rx电流的真实值，根据欧姆定律可知电阻Rx的实际值
当按图甲所示电路测量时，电压表接在电源两端，示数等于U，也应大于9V。综上所述可知ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【解析】
AD．半导体的电阻率随温度升高而减小，故AD错误；
BC．金属导体的电阻率随温度升高而增大，故B正确，C错误。
故选B。
5．BD
【解析】
A．伏安法测电阻的误差为系统误差，通过甲乙图的合理选择得到变小，而不能消除，故A错误；
B．甲图是电流表分压导致电压表测量偏大，导致待测电阻测量值偏大，故B正确；
C．乙图是电压表分流导致电流表测量偏大，导致待测电阻测量值偏小，故C错误；
D．电流表内阻约几欧姆，电压表内阻大于，测金属丝电阻率时电阻较小，满足，选择小外偏小，用乙图的连接方式较好，故D正确；
故选BD。
6．BC
【解析】
解：因电流表读数有显著变化，说明电压表的分流明显，故应采用内接法较为准确，故应将S应接在b处更准确；故BC正确，AD错误；
故选BC．
考点：伏安法测电阻；伏安法测电阻．
专题：实验题；定性思想；推理法；恒定电流专题．
分析：伏安法测电阻有两种电路，电流表内接法与电流表外接法，可以用试触法确定电流表的接法，如果电流表示数变化大，说明电压表分流较大，应采用内接法；如果电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，应采用外接法．
点评：本题考查了应用试触法判断伏安法测电阻时实验电路的选择问题，难度不是很大，熟练掌握基础知识即可正确解题．
7．AD
【解析】
试题分析：甲图中由于电流表内接，电流表分压，为了减小误差，应使电流表分压减小，即，A正确；乙图中由于电压表分流，为了减小误差，应使电压表分流减小，即，B错误；丙图中属于滑动变阻器限流接法，丁图为分压接法，C错误；当被测电阻较大，并且要求电压有较大的调节范围时，选用滑动变阻器的分压接法，D正确；
考点：考查了伏安法测电阻
8． 8.477（8.475~8.479范围内均可） 1.14 5.8
【解析】
【详解】
圆柱体的直径为
圆柱体的长度为
该同学再次使用这把游标卡尺测量另外某物体的长度，示数是5.26cm，此时游标尺零刻度线对准的主尺位置为5.26cm，而游标尺上1格代表0.9mm，则主尺上与游标尺对应的刻度线是
9． 0.618##0.616##0.617##0.619 106.70
【解析】
【详解】
螺旋测微器的读数为
[2]游标卡尺的读数为
10． 1.842##1.841#1.843 22.30
【解析】
【详解】
螺旋测微器的读数为
游标卡尺的读数为
11． 15.25 0.740##0.739##0.738##0.741#0.742
【解析】
【详解】
游标卡尺读数为
螺旋测微器读数为
12． 4.240 4.950 A
【解析】
【详解】
（1）由题图甲可知，游标尺是20分度的，游标尺的精度是。游标卡尺的示数为
（2）由题图乙可知，螺旋测微器的示数为
（3）因为
所以电流表应采用外接法；待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，为测量多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，因此应选择图A所示电路图。
13． 0.974（0.973-0.975） 49.50（49.46-49.50）
【解析】
【详解】
该金属丝的直径为0.5mm+0.01mm×47.4=0.974mm
刻度尺的最小刻度为1mm，则金属丝的长度为49.50cm
14． 0.600
【解析】
【详解】
（1）金属丝的直径为
（2）根据所给电源以及Rx的阻值可知Rx两端的最大电压约为3V，通过Rx的最大电流约为0.6A，为了使电表指针能够有适当的偏转幅度从而减小读数误差，电流表应选择A1，电压表应选择V1。
由电路图可知滑动变阻器采用分压式接法，为了便于控制分压，应选择最大阻值较小的R1。
根据欧姆定律有
根据电阻定律有
联立解得
15． 1.205 25.0
【解析】
【详解】
（1）螺旋测微器测金属丝直径为
（2）选用倍率“”的挡位时，示数如指针a所示，应换为“”挡，使指针的指向更接近于表盘中央。
图乙中指针b所在位置对应的电阻为。
（3）滑动变阻器采用分压式接法，为便于实验，滑动变阻器应选择阻值范围较小的。
电动势约为，故电压表选择。由于
因此电流表应选用外接法，实验电路图如下
（4）根据
可得金属丝电阻率为
16． 4.6 1.843 4.240
【解析】
【详解】
（1）根据测得的数据，作出U-I图线如下图所示
（2）根据欧姆定律可得
可知，U-I图线斜率表示电阻的大小，由图像可得
（3）由图可知，螺旋测微器测得金属丝直径为
游标卡尺测金属丝的长度为
（4）根据欧姆定律可得
又
可得
17． 甲
【解析】
【详解】
（1）为能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，并能较准确地测出金属丝的阻值，滑动变阻器要用分压电路，实验电路应选用电路甲；
（2）实物电路图连接如图
（3）由电路可得
由图像可知
解得
试卷第PAGE页，共SECTIONPAGES页