高中物理人教版能力提升练习 选修3-1第2章 测定金属丝的电阻率 Word版含解析

1.(2019·深圳模拟)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中:
(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。?
(2)实验小组采用图乙所示装置测量电阻丝的电阻率,通过改变鳄鱼嘴夹子在电阻丝上的位置,改变接入电路电阻丝长度,测出接入电路电阻丝长度L和对应的电流表读数I。实验中测出多组I和L的数据,作出-L图象,测得图线斜率为k,已知电源电动势为E,电阻丝横截面积为S,则电阻丝的电阻率ρ=__________。?
【解析】(1)校零时的读数为0.7×0.01 mm=0.007 mm,测量合金丝直径读数为0.5 mm+14.5×0.01 mm=0.645 mm,合金丝的直径为0.645 mm-0.007 mm=0.638 mm。
(2)由闭合电路欧姆定律可以知道I==,整理得=L+,-L图象的斜率k=,则电阻率ρ=kSE。
答案:(1)0.007　0.638　(2)kSE
2.(2020·贵阳模拟)某款汽车的挡风玻璃中嵌有一组规格相同的电阻丝,通电加热可以熔化霜冻。某科技兴趣小组想用伏安法测量其中一根电阻丝的阻值Rx(小于10 Ω),所用的电路图如图甲所示。已知电流表的量程为0～0.6 A、内阻RA约为0.2 Ω,电压表的量程为0～3 V、内阻为数千欧。
(1)为了尽可能准确地测量Rx,需将单刀双掷开关S1接通__________　(选填“a”或“b”)。?
(2)某次实验时,电流表的示数为0.30 A,电压表的示数如图乙所示,则电压表的示数为__________　V;所测量的电阻Rx=__________　Ω(计算结果保留两位有效数字)。?
(3)如图丙所示是四根该挡风玻璃中的电阻丝和一个内阻为1 Ω的电源,为了达到最快的化霜效果,请合理选用电阻丝,用笔画线代替导线,将图丙画成完整电路。
【解析】(1)电流表的内接法测量大电阻,外接法测量小电阻,由数据可知<,Rx是一个小电阻,选择电流表外接法,故开关S接通b;
(2)电压表的量程为0～3 V,故示数为:U=1.20 V,Rx== Ω=4.0 Ω;
(3)要达到最快的化霜效果,则电源的输出功率应最大,由(2)知,Rx=4.0 Ω,4个电阻并联刚好等于电源的内阻,输出功率最大,故电路图如图所示。
答案:(1)b　(2)1.20　4.0　(3)见解析图
3.某兴趣小组研究一金属丝的物理性质,
(1)首先用螺旋测微器测量其直径,其值为__________mm。?
为了进一步测量此金属丝电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量,实验室里准备了以下器材:
A.多用电表
B.电压表V1,量程6 V,内阻约10 kΩ
C.电压表V2,量程15 V,内阻约20 kΩ
D.电流表A1,量程0.6 A,内阻约0.2 Ω
E.电流表A2,量程3 A,内阻约0.02 Ω
F.电源:电动势E=7.5 V
G.滑动变阻器R1,最大阻值10 Ω,最大电流为2 A
H.滑动变阻器R2,最大阻值50 Ω,最大电流为0.2 A
I.导线、电键若干
(2)在用多用电表粗测电阻时,该小组首先选用“×10”欧姆挡,其阻值如图甲中指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用__________欧姆挡(选填“×100”或“×1”),并要重新进行_______________　;按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图乙中指针所示,则Rx的阻值大约是__________Ω。?
(3)在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,则在上述器材中应选出的器材是__________　(填器材前面的字母代号);?
(4)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图。
【解析】(1)由图示螺旋测微器可知,其读数为:0.5 mm+38.5×0.01 mm=0.885 mm。
(2)由图所示可知,欧姆表指针偏角过大,故说明所选量程过大,使读数偏小,故应换用小挡位,使指针偏角在中间位置,故应选用×1挡;由图所示可知,欧姆表指针示数为9.0,则其读数为:9.0×1=9.0 Ω。
(3)电源、滑动变阻器、导线和电键是构成闭合电路必须选择的;要减小误差,在不超出量程的情况下,电压表和电流表量程尽量选择较小的量程;由于实验要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,实验要选取电阻值较小的滑动变阻器,故选:BDFGI。
(4)为获得较大的电压条件范围,滑动变阻器选择分压式接法;由于待测电阻的电阻值与电流表的电阻值较接进,故采用电流表外接法,则实验原理图如图所示:
答案:(1)0.885±0.002
(2)“×1”　欧姆挡欧姆调零　9
(3)BDFGI　(4)见解析图