2025粤教版高中物理必修第三册同步练习题--第三节测量金属丝的电阻率

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2025粤教版高中物理必修第三册
第三节　测量金属丝的电阻率
基础过关练
题组一　学会使用螺旋测微器
1.用螺旋测微器测量一根合金丝的直径,为防止读数时微测螺杆发生转动,读数前应先旋紧图示的部件　　　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)。
2.螺旋测微器是测量金属丝直径的常用工具,请读出甲、乙、丙、丁图中各自的读数。深度解析
甲图:　　　　　　mm　　乙图:　　　　　　mm
丙图:　　　　　　mm　　丁图:　　　　　　mm
题组二　用伏安法测定金属丝的电阻率
3.在“测量金属的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻约为6 Ω。
(1)现备有下列器材供测量金属丝的电阻时选用。
a.电流表:量程0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω;
b.电流表:量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω;
c.电压表:量程0~3 V,内阻约为3 kΩ;
d.电压表:量程0~15 V,内阻约为15 kΩ;
e.滑动变阻器:最大阻值为30 Ω;
f.直流电源:输出电压为3 V,内阻不计;
g.开关一个,导线若干。
为了提高测量精确度,电流表应选　　　　　　,电压表应选　　　　　　。(填器材前的字母代号)
(2)某次实验中,已经测得金属丝两端的电压、通过金属丝的电流和金属丝的直径,为了求得金属丝的电阻率,还需要测量的一个物理量是　　　　　　　　　。
4.(2022广东广州第十六中学期中)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Rx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,如图乙所示,则该次测得的金属丝的直径为　　　　　　mm;
(2)连接好电路后,开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至最　　　　　　(选填“左端”或“右端”);
(3)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Rx,则待测金属丝的电阻率为ρ=　　　　　　;(用题中所给物理量的字母表示)
5.在工业生产中,常运用测定电学量的方法来测定某些溶液含离子的浓度。某同学利用图a所示电路模拟这一情形, 测定不同浓度下食盐溶液的电阻率。在长方体绝缘容器内插上两竖直金属薄板A、B,A板固定在左侧,B板可插在容器内不同位置。
图a
(1)因缺少保护电阻,为保护电流表,开关闭合前B板应尽量靠近容器的　　　　　　侧(填“左”或“右”);
(2)某次实验时,容器内有一定量的食盐溶液,且B板位于最右端,此时电流表示数如图b,则此时电路中的电流为　　　　　　mA;为便于在多次测量中电流的变化范围更大一些,应　　　　　　(填“增加”或“减少”)容器内的食盐溶液;
图b
(3)倒入适量食盐溶液后,将B板插在容器内不同位置,改变B、A两板的间距x,读取电流表读数I,测量多组数据,得到-x图线如图c所示。已知电源电动势为3.0 V,容器内部底面长l=20 cm,容器内溶液体积V=1 200 cm3。根据图线求得该食盐溶液的电阻率ρ=　　　　　　Ω·m。
图c
题组三　利用电阻率测量其他物理量
6.(2021广东汕头月考)某同学用如图a所示的电路图来进行有关电学实验,其中ab为粗细均匀的金属丝,R0为保护电阻。
图a
图b
图c
图d
(1)按电路图在图b中完成实物连线。
(2)用螺旋测微器测得金属丝直径如图c所示,其读数为　　　　　　mm。
(3)电路连接正确后,闭合开关,调节P的位置,记录aP长度x与对应的电压表示数U和电流表示数I。将记录的数据描点在如图d的坐标纸上。
①在图d上作出-x关系图线。
②由-x图线求得电流表的内阻rA=　　　　　　Ω和金属丝的电阻率ρ与其横截面积S的比值=　　　Ω·m-1。(计算结果保留两位有效数字)
答案全解全析
基础过关练
1.答案　C
解析　为防止读数时微测螺杆发生转动,读数前应先旋紧锁C。
2.答案　0.740(0.739~0.741均正确)　3.696(3.695~3.697均正确)　2.150(2.149~2.151均正确)
0.045(0.044~0.047均正确)
解析　甲图:螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm,可调刻度读数为0.01×24.0 mm=0.240 mm,所以最终读数为0.5 mm+0.240 mm=0.740 mm;同理乙图读数为3.5 mm+0.196 mm=3.696 mm;丙图:螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm,可调刻度读数为15.0×0.01 mm=0.150 mm,所以最终读数为2 mm+0.150 mm=2.150 mm;同理丁图0 mm+0.045 mm=0.045 mm。
方法技巧
螺旋测微器的读数规则
螺旋测微器的精确度为0.01 mm,读数等于固定刻度读数(注意观察半毫米刻度线是否露出)+可调刻度读数(可调刻度数×0.01,读数时注意估读一位),注意这两部分读数的单位一致,都是mm。
3.答案　(1)a　c　(2)金属丝的长度
解析　(1)由于电源输出电压为3 V,故应选择量程为0~3 V的电压表;已知待测金属丝的阻值约6 Ω,由欧姆定律可知I== A=0.5 A,所以应选择量程0~0.6 A的电流表,故电流表应选a,电压表应选c。(2)由R=及电阻定律R=ρ可知ρ===,故为了求得金属丝的电阻率,在已知金属丝两端的电压U、通过金属丝的电流I和金属丝的直径D外,还需要测量的一个物理量是金属丝的长度l。
4.答案　(1)2.095(2.094~2.097均正确)　(2)左端　(3)
解析　(1)由螺旋测微器的读数规则可知,其示数为2 mm+0.01×9.5 mm=2.095 mm。
(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)由电阻定律得Rx=ρ,金属丝的横截面积S=πR2=π×()2,联立可得ρ=。
5.答案　(1)右　(2)28.0　增加　(3)4.95
解析　(1)由电阻定律R=ρ可知,B板越靠近右侧,溶液长度越长,电阻越大。
(2)由题图b可知,此时电路中的电流为28.0 mA。要使测量中电流的变化范围更大,则应减小电阻,故需要增加容器内的食盐溶液。
(3)根据电阻定律可得R=ρ
又V=Sl,R=
联立可得=x
结合-x图像的斜率k,可得
ρ==·×0.01 Ω·m=4.95 Ω·m
6.答案　(1)图见解析　(2)0.400　(3)①图见解析　②2.0(1.9~2.2)　10(9.8~10)
解析　(1)实物连线如图
(2)金属丝直径为40.0×0.01 mm=0.400 mm。
(3)①用直线拟合各点,使绝大多数点在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,作出-x关系图线如图:
②由电阻定律可得R=ρ,由欧姆定律可得R+rA=,则=x+rA,则-x图像斜率k=;由-x图像可知k= Ω·m-1=10 Ω·m-1,故k==10 Ω·m-1。由图像可得:x=0时对应的数值为2.0 Ω,即rA=2.0 Ω,则电流表的内阻为2.0 Ω。
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