人教版（2019）高二物理必修第三册2020-2021学年同步课时作业 第十一章第3节实验：导体电阻率的测量

2020-2021学年高二物理人教版（2019）必修第三册同步课时作业
（14）实验：导体电阻率的测量
一，选择题
1.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是(　　)
A.用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中
B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值
C.用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
2.在测量金属丝电阻率的实验中，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(　　)
3.在“测金属丝电阻率”的实验中,经测量得该金属丝接入电路的长度为,金属丝的直径为,金属丝两端的电压和通过它的电流分别为,则金属丝的电阻率可表达为,由表达式分析对电阻率的测量误差影响最大的是(??
)
A.金属丝的直径?????????????????????B.金属丝两端的电压
C.流过金属丝的电流???????????????????D.金属丝的长度
4.在做“测定金属的电阻率”实验时，下列操作中正确的是（
）
A.若待测金属导线是漆包线，应用火烧去表面的漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好
B.用米尺反复测量3次导线的总长度，求出平均值l，然后将导线接入测量电路中
C.估计待测金属导线的电阻大小，选择合适仪器和实验电路
D.合上开关S，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流和电压数值，计算出导线的电阻R
二，填空题
5.某次测量康铜丝的直径时螺旋测微器的示数如图甲所示，可知此次测得康铜丝的直径为________mm。乙图是测量康铜丝电阻的原理图，利用该电路图测出的电阻值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。
6.在“测定金属的电阻率”的实验中。
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为________mm。
(2)用量程为3
V的电压表和量程为0.6
A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A。
(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810
m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为____________Ω·m(保留2位有效数字)。
7.用螺旋测微器测量一金属丝的直径如图甲所示。该金属丝的直径是___________;用20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度如图乙所示，则该工件的长度是
__________。
8.现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，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所示。
(1)由图读得圆柱体的直径为________mm，长度为________cm.
(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U等字母表示的电阻率的关系式为ρ＝________．
9.某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l＝0.720
m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5
Ω)，然后计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A.直流电源(输出电压为3
V)
B.电流表A(量程0～0.6
A，内阻约0.125
Ω)
C.电压表V(量程0～3
V，内阻3
kΩ)
D.滑动变阻器(最大阻值20
Ω)
E.开关、导线等
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm。
(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图。
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx＝4.0
Ω，则这种金属材料的电阻率为________Ω·m。(保留2位有效数字)
10.一根细长而均匀的金属管线样品，长约60
cm，电阻大约6
Ω，截面图如图甲所示。
(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为________mm。
(2)实验室有如下器材：
A.电流表(量程0.6
A，内阻约0.1
Ω)
B.电流表(量程3
A，内阻约0.03
Ω)
C.电压表(量程3
V，内阻约3
kΩ)
D.滑动变阻器(1
750
Ω，0.3
A)
E.滑动变阻器(15
Ω，3
A)
F.蓄电池(6
V，内阻很小)
G.开关一个，带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________。(只填代号字母)。
(3)将如图所示的实物电路补充完整。
（4）金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是________。计算中空部分截面积的表达式为S＝________。
11.某同学利用如图所示电路测量量程为2.5
V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99
999.9
Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50
Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5
kΩ)，直流电源E(提供的电压为3
V)，开关1个，导线若干。
实验步骤如下
①按电路原理图连接线路；
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00
V，记下电阻箱的阻值。
回答下列问题：
(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。
(2)根据电路将下图中实物图连线。
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0
Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)。
12.某科技创新实验小组采用不同的方案测量某合金丝的电阻率及电阻。
（1）小明同学选取图甲方案测定合金丝电阻率。若合金丝长度为,直径为,阻值为,则其电阻率______;螺旋测微器测合金丝的直径如图乙所示,读数为______。
（2）小亮同学利用如图丙所示的实验电路测量的阻值。闭合开关,通过调节电阻箱,读出多组和值,根据实验数据绘出图线如图丁所示,不计电源内阻,由此可以得到_______的测量值与真实值相比_______（填“偏大偏小”或“相等”）。
13.某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下：
(1)螺旋测微器如图所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。
(3)图甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置。
甲
乙
(4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图丙所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
请根据表中的数据，在方格纸上作出U2－I2图像。
丙
(5)由此，可求得电阻丝的Rx＝________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。
答案以及解析
1.答案：AC
解析　实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法。故A、C操作错误。
2.答案：D
3.答案：A
解析：由,可知金属丝直径d对电阻率的测量误差影响最大,A正确。
4.答案：AC
解析：测金属丝的直径应去掉表面的漆，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好，A正确；用毫米刻度尺测量3次导线的总长，求出平均值，然后将导线接入测量电路中，B错误；估计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路，C正确；记录几组对应的电流强度和电压的数值，作出U-I图象，通过求效率来求电阻，D错误．
5.答案：1.881(1.880～1.883均正确)　偏小
解析　螺旋测微器的固定刻度读数为1.5
mm，可动刻度读数为0.01×38.1
mm＝0.381
mm，所以金属丝的直径为1.5
mm＋0.381
mm＝1.881
mm。乙图中电流表是外接法，电压值是真实的，由于电压表的分流，电流测量值偏大，根据R＝得测量的电阻偏小。
6.答案：(1)2.935　(2)2.60　0.52　(3)4.2×10－5
解析　(1)螺旋测微器的读数为：d＝2.5
mm＋43.5×0.01
mm＝2.935
mm。
(2)因电压表的每小格读数为0.1
V，所以应估读到0.01
V，所以电压表的读数为：U＝2.60
V；电流表的每小格读数为0.02
A，应估读到0.01
A，所以电流表的读数为I＝0.52
A。
(3)根据R＝ρ得ρ＝＝＝
代入数据得ρ＝4.2×10－5
Ω·m。
7.答案：,,
解析：螺旋测微器的读数为,
游标卡尺的读数为.
8.答案：(1)1.844(在1.842～1.846)
;
4.240
（2）
解析：1.螺旋测微器的读数为(1.842~1.846范围内的均给分);游标卡尺的读数为;
2.圆柱体的横截面积为,由电阻定律和欧姆定律可知,。
9.答案：(1)0.600　(2)如图所示
(3)1.6×10－6
解析　(3)由R＝ρ得ρ＝＝，将Rx＝4.0
Ω、l＝0.720
m、d＝0.600
mm＝0.600×10－3
m。代入得ρ≈1.6×10－6
Ω·m。
10.答案：(1)1.125±0.001　(2)A　E　(3)如图所示
(4)管线长度L　－
11.答案：(1)R1　(2)见解析图　(3)2
520
解析　(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差。
(2)滑动变阻器为分压式，连接实物电路如图所示：
(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00
V和0.50
V，则RV＝4R＝2
520
Ω。
12.答案：(1);4.700
(2)10;偏大
解析：(1)合金丝的电阻,解得电阻率。
螺旋测微器主尺的读数为4.5
mm,副尺的读数为20.0×0.01
mm=0.200
mm,则螺旋测微器读数为4.5
mm+0.200
mm=4.700
mm。
(2)在闭合电路中,电源电动势,则
由图象可知图象斜率为：
得电源电动势为：,
图象截距b=2.5,可得；
测量值为待测电阻与电流表内阻之和,所以测量值偏大。
13.答案　(1)C　(2)不同　(3)见图甲　(4)见图乙
(5)23.5(23.0～24.0都算对)
甲
解析　(1)旋转微调旋钮C。
(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后取平均值作为测量值。
(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如答案图甲所示。
(4)将所给的5组数据标注在U－I图像中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上，如答案图乙所示。
(5)由题意知：＝Rx＋RA＋R0，
由U1－I1图线的斜率可得＝49.0
Ω。
＝RA＋R0，
由作出的U2－I2图线的斜率可得
＝25.5
Ω。
故Rx＝(49.0－25.5)
Ω＝23.5
Ω。