新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第11章電路及其應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量第2課時導(dǎo)體電阻率的測量夯基提能作業(yè)新人教版必修第三冊

第一章3.第2課時合格考訓(xùn)練一、選擇題(本題共2小題，每題8分，共16分)1．在“測定金屬絲的電阻率”的試驗(yàn)中，以下操作中錯誤的是(A)A．用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B．用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值C．用伏安法測電阻時采納電流表外接法，多次測量后算出平均值D．試驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變解析：試驗(yàn)中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很小，應(yīng)采納電流表外接法。故A操作錯誤。2．(多選)(2024·山東煙臺二中高二階段練習(xí))在伏安法測電阻時，為提高測量的精確度，可在連接電路時，將電壓表的一端P預(yù)留出來，使P分別跟a、b兩點(diǎn)接觸一下，同時留意視察電流表、電壓表的示數(shù)，則下面的說法正確的是(BC)A．兩次比較，若電流表A的示數(shù)變更顯著，則P應(yīng)接在a點(diǎn)B．兩次比較，若電流表A的示數(shù)變更顯著，則P應(yīng)接在b點(diǎn)C．兩次比較，若電壓表V的示數(shù)變更顯著，則P應(yīng)接在a點(diǎn)D．兩次比較，若電壓表V的示數(shù)變更顯著，則P應(yīng)接在b點(diǎn)解析：電流表示數(shù)有明顯變更，說明電壓表內(nèi)阻較小，分流較大，應(yīng)采納電流表內(nèi)接法，即P接b，可減小誤差，故A錯誤，B正確；電壓表示數(shù)有明顯變更，說明電流表內(nèi)阻較大，分壓較大，應(yīng)采納電流表外接法，即P接a，可減小誤差，故C正確，D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題，共24分)3．(14分)(2024·廣東臺山市華僑中學(xué)高二階段測試)在“測定金屬的電阻率”的試驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測量金屬絲的長度L＝1.000m。金屬絲的電阻大約為5.0Ω。先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后依據(jù)電阻定律計算出該金屬的電阻率。(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_0.515±0.002__mm。(2)在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測金屬絲外，還有以下供選擇的試驗(yàn)器材：A．直流電源：電源電壓約4.5V，內(nèi)阻很??；B．直流電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；C．直流電流表A1：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω；D．直流電流表A2：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω；E．滑動變阻器R1：最大阻值10Ω；F．滑動變阻器R2：最大阻值50Ω；G．開關(guān)、導(dǎo)線若干。在可供選擇的器材中，應(yīng)當(dāng)選用的電流表是_C__，應(yīng)當(dāng)選用的滑動變阻器是_F__。(3)依據(jù)所選的器材和試驗(yàn)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物連接成試驗(yàn)電路。答案：(3)見解析圖解析：(1)螺旋測微器讀數(shù)原理，即讀數(shù)為主尺刻度＋可動刻度與主尺橫線對齊的估讀條數(shù)×螺旋測微器最小精確度。所以該題的讀數(shù)為：0.5mm＋1.5×0.01mm＝0.515mm。(2)金屬絲電阻約為5Ω，由于電壓表限制，試驗(yàn)中該電阻兩端電壓的最大值為3V，流過電阻的最大電流約為0.6A，故電流表選C；因?yàn)橄蘖魇浇臃?，金屬絲電阻約5Ω，滑動變阻器R1：最大值10Ω，調(diào)整范圍太小，所以，滑動變阻器應(yīng)選F滑動變阻器R2：最大阻值50Ω。(3)依據(jù)電路原理圖，實(shí)物連線圖如圖所示：4．(10分)(2024·廣東揭陽高二期末)在“測定金屬的電阻率”的試驗(yàn)中，待測金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5Ω。試驗(yàn)室備有下列試驗(yàn)器材：A．電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ)B．電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為75kΩ)C．電流表A1(量程3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電流表A2(量程600mA，內(nèi)阻約為1Ω)E．變阻器R1(0～100Ω，0.3A)F．變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．電源E(電源電壓為3V，內(nèi)阻約為0.3Ω)H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)要求較精確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選_A__，電流表應(yīng)選_D__，滑動變阻器應(yīng)選_E__。(用器材前的字母表示即可)(2)為了減小試驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖中_b__(選填“a”或“b”)為該試驗(yàn)的電路圖。解析：(1)電源電壓為3V，要求較精確地測出其阻值，須要多測幾組數(shù)據(jù)，所以選用電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ)，即A。待測金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5Ω，依據(jù)歐姆定律有I＝eq\f(E,Rx)≈0.6A即試驗(yàn)中通過電流表的最大電流為0.6A，選用電流表A2(量程600mA，內(nèi)阻約為1Ω)即可。為了調(diào)整靈敏，變阻器只能選R1(0～100Ω，0.3A)。(2)待測金屬導(dǎo)線的電阻較小，須要采納電流表外接。故選b電路圖。等級考訓(xùn)練非選擇題(本題共4小題，共40分)1．(1)(10分)在“長度的測量及測量工具的選用”試驗(yàn)中，游標(biāo)卡尺和螺旋測微器如圖所示，則游標(biāo)卡尺讀數(shù)102.30mm，螺旋測微器讀數(shù)4.950mm；(2)用電流表和電壓表測定電阻約為6Ω的勻稱電阻絲的電阻率試驗(yàn)，電源是兩節(jié)干電池。如圖甲所示，將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座的接線柱a、b上，c是一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭c，電壓表連接在a、c之間，a、c之間的長度L可從刻度尺上讀出。試驗(yàn)采納的電路原理圖如圖乙所示，電表均可視為志向表。①本試驗(yàn)電流表的量程選0～0.6A(填“0～0.6A”或“0～3A”)；②連接線路，閉合開關(guān)后，觸頭c調(diào)至一合適位置后不動，滑動變阻器觸頭自左向右移動的過程中，電壓表讀數(shù)增大(填“增大”“減小”或“不變”)；③滑動變阻器觸頭調(diào)至合適位置后不動，變更觸頭c位置，得到幾組U、I、L數(shù)據(jù)，用R＝eq\f(U,I)計算出相應(yīng)電阻值后，作出R－L圖線如圖丙所示，取圖線上兩點(diǎn)間數(shù)據(jù)之差ΔL和ΔR，若電阻絲直徑為d，則電阻絲的電阻率ρ＝eq\f(πd2ΔR,4ΔL)(用ΔL、ΔR、d表示)。解析：(1)游標(biāo)卡尺的最小分度值為0.05mm，讀數(shù)為102mm＋6×0.05mm＝102.30mm；螺旋測微器的最小分度值為0.01mm，讀數(shù)為4.5mm＋45.0×0.01mm＝4.950mm。(2)①通過電流表的最大電流為Im＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3.0,6)A＝0.5A，故電流表的量程選0～0.6A；②滑動變阻器觸頭自左向右移動的過程中，電阻絲兩段的電壓漸漸增大，可知電壓表讀數(shù)增大；③依據(jù)電阻定律有R＝ρeq\f(L,S)，依據(jù)幾何學(xué)問有，S＝eq\f(πd2,4)，解得R＝eq\f(4ρL,πd2)，結(jié)合圖像有eq\f(ΔR,ΔL)＝eq\f(4ρ,πd2)，則電阻絲的電阻率為ρ＝eq\f(πd2ΔR,4ΔL)。2．(10分)某課題組通過試驗(yàn)測量河水的電阻率。現(xiàn)備有一根勻稱的長玻璃管(兩端各有一個可移動圓形電極，可裝入樣品水，接觸電阻不計)、直尺、待測的水樣品。他們用伏安法多次測量的數(shù)據(jù)如表(為使試驗(yàn)處理便利，試驗(yàn)時每次都把電流表示數(shù)調(diào)到相同)；試驗(yàn)中還用10分度的游標(biāo)卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖甲所示。序號水柱長度/cm電壓表示數(shù)/V電流表示數(shù)/μA110210022041003306100440810055010100(1)玻璃管內(nèi)徑d的測量值為2.26cm。(2)用水柱長度L與計算出的水柱電阻R在圖乙中描點(diǎn)，畫出R－L圖像(要求標(biāo)出坐標(biāo)軸的物理量、單位和對應(yīng)的數(shù)值)。(3)計算出所測水的電阻率為80.2Ω·m。答案：(2)見解析圖解析：(1)由游標(biāo)卡尺干脆讀數(shù)得玻璃管內(nèi)徑為2.26cm。(2)由表中數(shù)據(jù)可以計算出不同長度水柱的電阻，R1＝eq\f(2,100×10－6)Ω＝20kΩ、R2＝40kΩ、R3＝60kΩ、R4＝80kΩ、R5＝100kΩ，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到R－L圖線如圖所示。(3)由電阻定律R＝ρeq\f(L,S)可知圖中斜率k＝eq\f(ρ,S)，則取兩點(diǎn)求圖中斜率：k＝eq\f(100×103－20×103,0.5－0.1)Ω/m＝200×103Ω/m，ρ＝kS＝k×π×eq\f(d2,4)≈80.2Ω·m。3．(10分)某同學(xué)為了測量一根鉛筆芯的電阻率，設(shè)計了如圖甲所示的電路測量該鉛筆芯的電阻。所用器材有電流表A1、A2，電阻箱R1、滑動變阻器R2、待測鉛筆芯Rx、電源E、開關(guān)S及導(dǎo)線等。操作步驟如下：調(diào)整滑動變阻器和電阻箱的阻值達(dá)到最大；閉合開關(guān)，適當(dāng)調(diào)整滑動變阻器和電阻箱的阻值；記錄兩個電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2。請回答以下問題：(1)若電流表的內(nèi)阻可忽視，則電流表示數(shù)I2＝eq\f(1,2)I1時，電阻箱的阻值等于待測筆芯的電阻值。(2)用螺旋測微器測量該筆芯的直徑，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示，該筆芯的直徑為_1.000__mm。(3)已測得該筆芯的長度L＝20.00cm，電阻箱R1的讀數(shù)為5.00Ω，依據(jù)上面測量的數(shù)據(jù)可計算出該筆芯的電阻率ρ＝_1.96×10－5__Ω·m。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(4)若電流表A2的內(nèi)阻不能忽視，仍利用(1)中方法，則該筆芯電阻的測量值_小于__真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)。解析：(1)由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，當(dāng)I2＝eq\f(1,2)I1時，電阻箱的阻值等于待測筆芯的阻值。(2)由題圖乙可知螺旋測微器的讀數(shù)為1.000mm。(3)由公式R＝ρeq\f(L,S)與S＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2可知，筆芯的電阻率為1.96×10－5Ω·m。(4)電流表A2的內(nèi)阻不能忽視時，電流表A2與電阻箱的電阻之和等于待測鉛筆芯的電阻，試驗(yàn)認(rèn)為鉛筆芯的電阻等于電阻箱的電阻，即電阻的測量值小于真實(shí)值。4．(10分)(2024·清華高校附中高二上期中)在“測定金屬絲的電阻率”試驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)，待測金屬絲接入電路部分的長度為50.00cm。(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑，某次測量如圖甲所示，其讀數(shù)為0.400mm。(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx，試驗(yàn)所用器材有：電池組(電源電壓為3V，內(nèi)阻約為1Ω)，電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω)，電壓表(0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)，滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流為2A)，開關(guān)，導(dǎo)線若干。某同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行試驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.502.102.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上數(shù)據(jù)可知，他采納圖乙中的圖(a)(填“(a)”或“(b)”)(3)如圖丙是測量Rx的試驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已經(jīng)連接了部分導(dǎo)線，請依據(jù)(2)中所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖丙中實(shí)物圖間的連線。(4)依據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出金屬絲的電阻率約為C。A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m答案：(3)見解析圖解析：(1)由題圖甲可知，螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0，可動刻度讀數(shù)為40.0×0.01mm＝0.400mm，所以金屬絲直徑為d＝0＋0.400mm＝0.400mm。(2)由記錄數(shù)據(jù)依據(jù)歐姆定律可知金屬絲的電阻Rx約5Ω。假如滑動變阻器與金屬絲串聯(lián)，最小電流為Imin＝eq\f(E,Rx＋R)≈0