2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第3節(jié)試驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑(游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺有50等分刻度)，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為________cm和________mm．【答案】60.104.20【解析】金屬桿長(zhǎng)度由刻度尺示數(shù)可得，由圖甲得L＝60.10cm．由題圖乙知，此游標(biāo)尺為50分度，游標(biāo)尺上第10刻線與主尺上一刻度線對(duì)齊，則金屬桿直徑為d＝4mm＋eq\f(1,50)×10mm＝4.20mm．2．某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，須要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻．(1)分別運(yùn)用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖甲和圖乙所示，長(zhǎng)度為______cm，直徑為______mm．(2)按圖丙連接電路后，試驗(yàn)操作如下：①將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最____處(填“大”或“小”)；將S2撥向接點(diǎn)1，閉合S1，調(diào)整R1，使電流表示數(shù)為I0；②將電阻箱R2的阻值調(diào)至最______(填“大”或“小”)；將S2撥向接點(diǎn)2；保持R1不變，調(diào)整R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時(shí)R2阻值為1280Ω；③由此可知，圓柱體的電阻為________Ω．【答案】(1)5.035.315(2)①大②大③1280【解析】(1)依據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，主尺讀數(shù)為5cm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.1×3mm，長(zhǎng)度為5.03cm，依據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則，主尺讀數(shù)為5mm，可動(dòng)刻度為31.5×0.01mm，所以直徑為5.315mm．(2)①為了愛護(hù)電路，因此閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器肯定調(diào)到阻值最大；②將圓柱體電阻換成電阻箱時(shí)，也肯定將電阻箱調(diào)到最大，也是為了愛護(hù)電路平安；③此題采納等效替代法測(cè)量電阻，圓柱體的電阻等于電阻箱R2的阻值為1280Ω．3．探討小組欲測(cè)一新材料制成的勻稱圓柱體的電阻率，步驟如下：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑D如圖甲，讀數(shù)為________mm；用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度L如圖乙，讀數(shù)為________mm．(2)該同學(xué)想用伏安法測(cè)量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：待測(cè)圓柱體電阻R(阻值約為200Ω)直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))電流表A1(量程4mA，內(nèi)阻約50Ω)電流表A2(量程15mA，內(nèi)阻約30Ω)電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約10kΩ)電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約25kΩ)滑動(dòng)變阻器R(阻值15Ω，允許通過的最大電流為2.0A)開關(guān)S，導(dǎo)線若干電流表應(yīng)選用______，電壓表應(yīng)選用________．(3)若流經(jīng)圓柱體的電流I，圓柱體兩端之間的電壓為U，則用測(cè)得的D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為ρ＝________．【答案】(1)0.90014.50(2)A2V1(3)eq\f(πUD2,4IL)【解析】(1)由圖示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為0.5mm＋40.0×0.01mm＝0.900mm．由圖示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為14mm＋10×eq\f(1,20)mm＝14.50mm．(2)通過電阻的最大電流I＝eq\f(U,R)＝eq\f(3,200)A＝0.015A＝15mA，電流表選擇A2；電源電動(dòng)勢(shì)為3V，電壓表應(yīng)選擇V1．(3)圓柱體電阻為R＝eq\f(U,I)由電阻定律可知R＝ρeq\f(L,S)＝eq\f(ρL,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))2)，電阻率ρ＝eq\f(πUD2,4IL)．4．在“測(cè)定金屬的電阻率”的試驗(yàn)中：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，其示數(shù)如圖甲所示，則金屬絲的直徑為________mm．(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路測(cè)量該金屬絲的電阻(阻值約3Ω)可選用的器材規(guī)格如下：電源E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))；電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω)；電流表G(0～10mA，內(nèi)阻為50Ω)；滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～5Ω，額定電流2A)；滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～1kΩ，額定電流1A)；定值電阻R3＝250Ω；定值電阻R4＝2500Ω；開關(guān)S和導(dǎo)線若干．①為了便于操作，并使測(cè)量盡量精確，定值電阻應(yīng)選______，滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選______．②某次測(cè)量時(shí)電流表G的讀數(shù)為5.0mA，電流表A示數(shù)為0.50A，計(jì)算Rx的精確值為Rx＝______Ω．(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【答案】(1)0.800(2)①R3R1②3.03【解析】(1)固定刻度讀數(shù)為0.5mm＋0.01mm×30.0＝0.800mm，則此金屬絲的直徑為0.800mm．(2)①依據(jù)閉合電路歐姆定律電路和電流表最小讀數(shù)，可求出電路中須要的最大電阻為R＝eq\f(E,I)＝eq\f(3,\f(1,3)×0.6)Ω＝15Ω，由于待測(cè)電阻阻值約3Ω，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1；依據(jù)串聯(lián)分壓原理，R＝eq\f(E,IG)＝eq\f(3,0.01)Ω＝300Ω，故定值電阻選R3．②依據(jù)電阻定律，有Rx＝eq\f(IR3＋rg,IA－I)＝3.03Ω．B組·實(shí)力提升5．在測(cè)定金屬電阻率的試驗(yàn)中，用伏安法測(cè)定一段阻值約為5Ω左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量精確，現(xiàn)備有以下器材：A．電池組(3V)B．電流表(0～3A，內(nèi)阻約0.0125Ω)C．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)E．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)F．滑動(dòng)變阻器(0～20Ω，額定電流1A)G．滑動(dòng)變阻器(0～2000Ω，額定電流0.3A)H．開關(guān)、導(dǎo)線(1)依據(jù)試驗(yàn)的實(shí)際須要，電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________．(2)試驗(yàn)電路應(yīng)采納電流表________接法．(填“內(nèi)”或“外”)(3)試驗(yàn)中某組電壓表的示數(shù)如圖甲所示，則U＝________V，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則I＝________A．(4)待測(cè)電阻是一根勻稱材料制成的金屬絲(橫截面為圓形)，用刻度尺測(cè)量其長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，結(jié)果分別如圖丙和圖丁所示．由圖可知其長(zhǎng)度l＝__________cm，直徑d＝______mm．【答案】(1)CDF(2)外(3)2.100.40(4)59.400.435【解析】(1)測(cè)量電阻須要電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線，由于電源電壓為3V，所以電壓表選擇D，電路中的電流大約I＝eq\f(3,5)A＝0.6A，所以電流表選擇C；待測(cè)電阻阻值約為5Ω左右的金屬導(dǎo)線的電阻，用限流接法時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值不能過大，故選F．(2)待測(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，屬于小電阻，所以電流表實(shí)行外接法．(3)電壓表每格為0.1V，所以電壓表的讀數(shù)為2.10V，電流表每格為0.02A，知電流表的讀數(shù)為0.40A．(4)刻度尺的讀數(shù)為59.40cm，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0mm＋0.01×43.5mm＝0.435mm．6．現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，某愛好小組為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測(cè)量圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長(zhǎng)度．(1)若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長(zhǎng)度分別用D、L表示，則用D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為ρ＝________．(2)該愛好小組粗測(cè)該圓柱體的電阻約為6Ω，為了更精確測(cè)定其電阻率，試驗(yàn)室中有以下供選擇的器材：A．電池組(3V，內(nèi)阻約1Ω)B．電流表A1(0～3A，內(nèi)阻0.0125Ω)C．電流表A2(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.125Ω)D．電壓表V1(0～3V，內(nèi)阻4kΩ)E．電壓表V2(0～15V，內(nèi)阻15kΩ)F．滑動(dòng)變阻器R1(0～20Ω，允許最大電流1A)G．滑動(dòng)變阻器R2(0～2000Ω，允許最大電流0.3A)H．開關(guān)，導(dǎo)線若干為了使試驗(yàn)電路更節(jié)能，且測(cè)量結(jié)果盡量精確，測(cè)量時(shí)電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______．(填寫器材前字母代號(hào))(3)依據(jù)(2)中試驗(yàn)所選量程，某次試驗(yàn)兩電表的示數(shù)如圖，則讀數(shù)分別為________V和__________A．(4)用伏安法測(cè)其電阻時(shí)，本試驗(yàn)需采納電流表____(填“外”或“內(nèi)”)接法，測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果比起真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)．【答案】(1)eq\f(UπD2,4IL)(2)DCF(3)2.150.16(4)外偏小【解析】(1)由電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，可知ρ＝eq\f(RS,L)＝eq\f(UπD2,4IL)．(2)因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)為3V，電表讀數(shù)要達(dá)到半偏，則電壓表選D．由