11.3 实验：导体电阻率的测量 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册同步练习

11.3
实验：导体电阻率的测量
1.如图所示，游标卡尺读数为________mm，螺旋测微器读数为________mm.
2.（1）如图所示的游标卡尺，游标尺上共有20个分度，用它测量某工件的外径时，示数如图，则此工件的外径是mm.
（2）用螺旋测微器测量某电阻丝的直径如图，则此电阻丝的直径为mm.
3.用螺旋测微器测某一圆柱体直径，示数如图甲所示，此示数为　　mm；用游标卡尺测量某工件的外径时，示数如图乙所示，则读数为　　mm．
4.某同学在测定金属圆柱体电阻率时需要先测量其尺寸，他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
（a）和如图
（b）所示，长度为　　cm，直径为　　mm．
5.某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示．该工件的直径为　　cm，高度为　　mm．
6.有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60
cm，电阻大约为6
Ω，横截面如图甲所示．
（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）现有如下器材：
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）请将图丙所示的实际测量电路补充完整．
（4）已知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横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是　　（所测物理量用字母表示并用文字说明）．计算中空部分横截面积的表达式为S=　　．
7.现有一只量程3
mA、内阻约为100
Ω的灵敏电流表（表头）．为了较准确地测量它的内阻，采用了如图甲所示的实验电路，实验室提供的器材除电源（电动势为2
V，内阻不计）、电阻箱（最大阻值为999.9
Ω）、开关和若干导线外，还有多个滑动变阻器和定值电阻可供选择（如表）．
A．滑动变阻器R1（0～5
Ω，1
A）
D．定值电阻R01（阻值为200
Ω）
B．滑动变阻器R2（0～200
Ω，0.5
A）
E．定值电阻R02（阻值为25
Ω）
C．滑动变阻器R3（0～1750
Ω，0.1
A）
F．定值电阻R03（阻值为5
Ω）
（1）按照实验电路，用笔画线代替导线，在如图乙所示的方框中完成实物图连接（部分导线已画出）．
（2）连接好电路之后，实验小组进行了以下操作：
第一，先将滑动变阻器的滑片移到最右端，调节电阻箱的阻值为零；
第二，闭合开关S，将滑片缓慢左移，使灵敏电流表满偏；
第三，保持滑片不动（可认为a、b间电压不变），调节电阻箱R′的阻值使灵敏电流表的示数恰好为满刻度的．
若此时电阻箱的示数如图丙所示，则灵敏电流表内阻的测量值Rg为　　Ω．
（3）为较好地完成实验，尽量减小实验误差，实验中应选择的滑动变阻器和定值电阻分别为　　和　　（填表格中器材前的字母）．
（4）要临时把该灵敏电流表改装成3.0
V量程的电压表使用，则应将其与电阻箱　　（填“串联”或“并联”），并把电阻箱的电阻值调为　　Ω．
8.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为_____mm.
（2）用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为mm.
（3）用多用电表的电阻“Ω”档，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的电阻值约为_______Ω.若使用的是直流电压“V”，则该电压的读数为_______V.
（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R；
开关S；
导线若干；
电流表（量程0~4
mA，内阻约50
Ω）
电流表（量程0~10
mA，内阻约30
Ω）；
电压表（量程0~3
V，内阻约10
kΩ）
电压表（量程0~15
V，内阻约25
kΩ）；
直流电源E（电动势4
V，内阻不计）
滑动变阻器（阻值范围0~15
Ω，允许通过的最大电流为2.0
A）；
滑动变阻器（阻值范围0~2
kΩ，允许通过的最大电流为0.5
A）
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，电阻R两端的电压从零调起，请在方框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号.
答案解析
1.【答案】49.15
0.900
【解析】游标卡尺读数为，螺旋测微器的读数为
2.【答案】（1）4.35
（2）1.567~1.570
【解析】（1）20分度的游标卡尺，精确度是，游标卡尺的主尺读数为，游标尺上第7个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为，所以最终读数为：.
（2）螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为。
3.【答案】3.550
11.50
【解析】1.螺旋测微器的固定刻度为3.5
mm，可动刻度为5×0.010
mm=0.050
mm，所以最终读数为3.5
mm+0.050
mm=3.550
mm．
2.游标卡尺的主尺读数为：1.1
cm=11
mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×0.05
mm=0.50
mm，所以最终读数为：11
mm+0.50
mm=11.50
mm．
4.【答案】5.02
4.815
【解析】（a）是10分度的卡尺，其精确度为0.1
mm，主尺读数为：5
cm=50
mm，游标上
第2个刻度与上面对齐，读数为：2×0.1
mm=0.2
mm，
故最终读数为：(50+2×0.1)
mm=50.2
mm=5.02
cm；
螺旋测微器：固定刻度为4.5
mm，可动刻度为31.5×0.01
mm，则读数为
（4.5+31.5×0.01）mm=4.815
mm．
5.【答案】4.240
1.845
【解析】游标卡尺的主尺读数为4.2
cm，游标尺上第8个刻度和主尺上某一刻度对齐，
所以游标读数为8×0.05
mm=0.40
mm=0.040
cm，
所以最终读数为：4.2
cm+0.040
cm=4.240
cm．
螺旋测微器的固定刻度为1.5
mm，可动刻度为34.5×0.01
mm=0.345
mm，所以最终读数为1.5
mm+0.345
mm=1.845
mm．
6.【答案】（1）1.125±0.001（2）A
E　
（3）如图所示
（4）管线的长度L．
【解析】（1）螺旋测微器的读数等于1
mm+0.01×12.5
mm=1.125
mm．
（2）电路中的电流大约为I=A=0.5
A，所以电流表选择A．
待测电阻较小，若选用大电阻滑动变阻器，测量误差角度，所以滑动变阻器选择E．
（3）待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法．
滑动变阻器可以采用限流式接法，也可以采用分压式接法．
（4）还需要测量的物理量是管线长度L，根据R=ρ，
则S=，
则中空部分的截面积S′=﹣S=．
7.【答案】（1）如图所示
（2）102.5
（3）F
A
（4）串联
897.5
【解析】（1）根据原理图可得出对应的实物图；如图所示；
（2）由电阻箱的读数方法可得：R=1×100+2×1+5×0.1Ω=102.5
Ω
（3）定值电阻起保护作用，防止电源短路，则由欧姆定律可知定值电阻选F即可；滑动变阻器采用分压接法，故滑动变阻器选择A；
（4）要使电流表改装成3.0
V的电压表，应串联一个电阻；由欧姆定律可知：Ig（Rg+R）=3.0
V；
解得：R=897.5
Ω；
8.【答案】（1）50.15
（2）
4.700
（3）220
3.9
（4）电流表应选A2电压表应选变阻器选择R1采用分压式接法，电路如图所示
【解析】（1）
游标卡尺的主尺读数为50
mm，游标读数为，故读数为；
（2）
螺旋测微器固定刻度为4.5
mm，可动刻度为，故读数为4.700
mm.
（3）
该电阻的阻值约为；量程选择的量程，最小分度为0.2
V，则读数为3.9
V.
（4）
因为电动势4
V，故电压表示应选；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最大电流为：，故电流表应选；由于要求“测得多组数据”，所以变阻器应用分压式接法，应选择阻值小的变阻器；由于满足：＞，故电流表应用外接法，即电路应是分压外接法，如图所示.