高中物理鲁科版选修3-1课时作业 第3章 实验1 测定金属的电阻率 Word版含解析

1．在测金属丝的电阻率的实验中，下列说法中错误的是(　　)
A．用伏安法测电阻时，可采用电流表外接法
B．实验中应调节滑动变阻器，取得多组U和I的值，然后求出平均电阻R
C．应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次，然后求出平均长度l
D．实验中电流强度不能太大，以免电阻率发生变化
解析：计算电阻率公式中的l应为金属丝接入电路中的长度，并不是整根金属丝的长度．
答案：C
2．在“测定金属丝电阻率”的实验中，由ρ＝可知，对实验结果的准确性影响最大的是(　　)
A．导线直径d的测量　　　　　 B．电压U的测量
C．电流I的测量 D．导线长度l的测量
解析：四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方．
答案：A
3．用伏安法测电阻的实验中，按实验要求选用的电压表的最小分度为0.1 V，电流表的最小分度为0.02 A，某学生记录的各组数据如下表所示：
组次
读数
被测量
1
2
3
4
5
U(V)
0.81
1.21
1.7
1.79
2.51
I(A)
0.16
0.242
0.338
0.422
0.504
在这五组数据中，有效数字位数不符合要求的是________组，数据有差错的是第________组．
解析：电压表的最小分度0.1 V知，电压表读数应读到0.01 V，即小数点后二位，从电流表的最小分度0.02 A知，电流表读数应读到0.001 A，即小数点后三位，故第1组的电流、第3组的电压不符合有效数字要求.＝5.06，＝5.00，＝5.03，＝4.98，在实验误差许可范围内可认为相等，应是正确的．而＝4.24，相差太大，不可能是实验误差造成的，故第4组数据是错的．
答案：1、3　4
4．(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图甲所示，校零时的读数为__________mm，合金丝的直径为__________mm.
甲
(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图乙所示的实验电路图，按照该电路图完成图丙中的实物电路连接．
解析：(1)校零时的读数为0.007 mm.合金丝的直径＝(0.5＋14.5×0.01－0.007)mm＝0.638 mm
(2)如图所示．
答案：(1)0.007　0.638　(2)图见解析
5．某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系．选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：
(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示．读得直径d＝________mm.
(2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：
电阻R(Ω)
121.0
50.0
23.9
10.0
3.1
导线直径d(mm)
0.801
0.999
1.201
1.494
1.998
导线截面积S(mm2)
0.504
0.784
1.133
1.753
3.135
请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系．
(3)若导线的电阻率ρ＝5.1×10－7Ω·m，则表中阻值为3.1Ω的导线长度l＝________m(结果保留两位有效数字)．
解析：(1)千分尺读数应先读可动刻度左边界露出的主刻度L，如本题为1 mm，再看主尺水平线对应的可动刻度n，如本题为20.0，读数为L＋n×0.01 mm＝1 mm＋20.0×0.01 mm＝1.200 mm.需要注意的是读主刻度L时，要看半毫米刻线是否露出．
(2)直接用两组R、S值相乘(50.0×0.784＝39.20，10.0×1.753＝17.53)，可得RS明显不相等，可迅速判断R与S不满足反比关系；并同时可简要计算50.0×0.9994≈50，10.0×1.4944≈50，两者接近相等，即R与d的四次方成反比，可迅速得出R与S2成反比．计算时选择合适的数据可使计算简单方便，如本题中的(50.0，0.999，0.784)和(10.0，1.494，1.753)．
(3)根据R＝ρ有：l＝＝ m＝19 m.
答案：(1)1.200　　(2)不满足，R与S2成反比(或RS2＝常量)　　(3)19
6．在测定金属电阻率的实验中，用伏安法测量电阻，将实验电路图画在方框中．为了完成整个实验，除你在电路中已画出的器材外，还需要哪些仪器？用这些仪器测量哪些量？
答：_________________________________________________________________.
计算电阻率ρ的公式是________．
答案：实验电路图如图(变阻器接成分压电路也可)；用螺旋测微器测量金属丝的直径d，用米尺测金属丝的长度l；ρ＝，式中U是电压表测得的电压值，I是电流表测得的电流值
7．某研究性学习小组设计了如图甲所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系．图中E为直流电源，S为开关，S1为单刀双掷开关，V为电压表，A为多量程电流表，R为滑动变阻器，Rx为待测稀盐水溶液液柱．
(1)实验时，闭合S之前应将R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端；当用电流表外接法测量Rx的阻值时，S1应置于位置________(填“1”或“2”)．
(2)在一定条件下，用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学变化)．实验中Rx的通电面积为20 cm2，长度为20 cm，用内接法测得Rx的阻值是3 500 Ω，则其电阻率为________Ω·m.由图中对应曲线________(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为________%(结果保留两位有效数字)．
解析：对于分压式电路，闭合电键S前要使测量电路电压最小，所以滑动变阻器滑片P应该置于D处．电键S1置于1时，电压表直接接在待测电阻两端，属于电流表外接法．由电阻定律Rx＝ρL/S可得电阻率ρ＝RxS/L＝35 Ω·m.因为内接法测得的电阻较大，电阻率也较大．由图中曲线1可知电阻率为35 Ω·m对应的溶液浓度约为0.012%.
答案：(1)D　1　(2)35　1　0.012(0.011至0.014间的数据皆可)
8．某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表．采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 Ω.
(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接__________(填a或b)、导线②连接__________(填c或d)．
(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为__________ Ω.
U/V
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
I/A
0.09
0.19
0.27
0.35
0.44
0.53
(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选__________(填选项)．
A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接d
C．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d
解析：(1)待测电阻R1约为5 Ω、RV约为3 kΩ、RA约为0.1 Ω，故R1属于小电阻，用电流表外接法，因此导线①应连接a，变阻器采用分压式接法，因此导线②应连接d.
(2)R1的U－I图线如图所示．
其阻值R1＝＝ Ω≈4.5 Ω
(3)设电阻的厚度为d，表面为正方形且长度为l，由电阻定律R＝和S＝ld得R＝＝
故R2＝R1，因此连接方式与R1相同，B选项正确．
答案：(1)a　d　(2)4.5(4.3～4.7均可)　(3)B