《学霸笔记 同步精讲》第11章电路及其应用 3.第2课时 实验：金属丝电阻率的测量 练习（教师版）物理人教版必修3

第2课时　实验:金属丝电阻率的测量
基础巩固
1.在测量阻值较小的金属的电阻率的实验中,为了减小实验误差,并要求在实验中获得较大的电压调节范围,在测量其电阻时应选择的电路是(　　)
A
B
C
D
答案:D
解析:金属的阻值较小,在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法,题干中要求实验中获得较大的电压调节范围,故滑动变阻器要采用分压式接法,D正确。
2.在做金属丝电阻率的测量实验时。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图所示,由图读出金属丝的直径是　　　　 mm。
(2)需要对金属丝的电阻进行测量,已知金属丝的电阻阻值Rx约为5 Ω;一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量,这位同学想使被测电阻Rx两端的电压从零开始调节。他可选用的器材有
A.直流电源(6 V,内阻不计)
B.直流电流表(量程0~0.6 A,内阻约为5 Ω)
C.直流电流表(量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω)
D.直流电压表(量程0~3 V,内阻约为6 kΩ)
E.直流电压表(量程0~15 V,内阻约为15 kΩ)
F.滑动变阻器(0~10 Ω,2 A)
G.滑动变阻器(0~1 kΩ,0.5 A)
H.开关
I.导线若干
以上器材中电流表选用　　　　,电压表选用　　　　,滑动变阻器选用　　　　。(均选填字母)
(3)请在方框中画出实验电路图。
答案:(1)0.740
(2)B　D　F
(3)见解析图
解析:(1)金属丝的直径是0.5 mm+0.1 mm×24.0=0.740 mm。
(2)电源电压为6 V,电压表选择量程为0~3 V的D;待测电阻阻值约为5 Ω,电路中的最大电流不超过I= A=0.6 A,则电流表选B;滑动变阻器应选择阻值较小的F。
(3)实验电路图如图所示。
3.在测量金属的电阻率的实验中,为了安全、准确、方便地完成实验:
(1)除电源(输出电压3 V,内阻不计)、电压表V(量程3 V,内阻约5 kΩ)、待测电阻丝(约5 Ω)、导线、开关外,电流表应选用　　　　　　,滑动变阻器应选用　　　　　。(选填下列器材的字母符号)
A.电流表A1(量程600 mA,内阻约1 Ω)
电流表A2(量程3 A,内阻为0.02 Ω)
B.滑动变阻器R1(总阻值10 Ω)
滑动变阻器R2(总阻值100 Ω)
(2)若用如图所示的电路测量金属丝的电阻,电压表的左端应与电路中的　　　　(选填“a”或“b”)点相连。若某次测量中,金属丝的长度为l,直径为d,电压表和电流表读数分别为U和I,请用上述直接测量的物理量(d、l、U、I)写出电阻率ρ的计算式:ρ=　　　。
答案:(1)A1　R1
(2)b　
解析:(1)为了读数精确,操作方便,电流表应选A1,滑动变阻器应选R1。
(2)由于待测电阻很小,故电压表左端应接b点,使电流表外接。
由R=,R=,S=,联立解得ρ=。
能力提升
1.某同学为了测量某阻值约为5 Ω的金属棒的电阻率,进行了如下操作:
(1)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甲和图乙所示,长度l=　　　　 mm,直径d=　　　　 mm。
(2)现备有下列器材:
待测金属棒Rx(阻值约为5 Ω);
电压表V1(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电压表V2(量程15 V,内阻约9 kΩ);
电流表A1(量程0.6 A,内阻约为0.2 Ω);
电流表A2(量程3 A,内阻约为0.05 Ω);
电源E(输出电压3 V,内阻不计);
滑动变阻器R1(最大阻值约为20 Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值约为1 000 Ω);
开关S;导线若干。
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)正确选择仪器后请在图丙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。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丁所示,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)。
答案:(1)23.5　6.715
(2)V1　A1　R1　实物连接图见解析　
解析:(1)游标卡尺主尺示数与游标尺示数之和是游标卡尺的示数,故长度l=23 mm+5×0.1 mm=23.5 mm;d=6.5 mm+0.01 mm×21.5=6.715 mm。
(2)电源电压为3 V,故电压表用V1;由于被测电阻约为5 Ω,故电流表用A1;滑动变阻器选R1;题目中已说明滑动变阻器采用限流接法,=25,=600,由于,所以电流表使用外接法,实物连接图如图所示。
U-I图像的斜率的物理意义为被测电阻的阻值,即k=R,结合电阻公式可得金属棒的电阻率表达式为ρ=。
2.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲、乙所示,长度为　　　　 cm,直径为　　　　 mm。
(2)按图丙所示连接电路后,实验操作如下:
①将滑动变阻器R1的阻值置于最　　　　(选填“大”或“小”)处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0。
②将电阻箱R2的阻值调至最　　　　(选填“大”或“小”),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 Ω。
(3)由此可知,圆柱体的电阻为　　　　 Ω。
答案:(1)5.01　5.316(5.315~5.317均正确)
(2)①大　②大　(3)1 280
解析:(1)游标卡尺的精度为0.1 mm,所以l=(50+1×0.1) mm=5.01 cm,螺旋测微器的读数为d=(5+31.6×0.01) mm=5.316 mm。
(2)①将滑动变阻器R1的阻值调至最大,是为了保护电流表和电源;②将电阻箱R2的阻值调至最大,也是为了保护电流表和电源。
(3)由等效替代法测量电阻的原理可知Rx=R2=1 280 Ω。
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