高中物理新教材人教版必修第三册课后练习11.3实验：导体电阻率的测量Word版含解析

一、选择题(每小题7分，共14分)1.一同学将变阻器与一只“6V6～8W”规格的小灯泡L及开关S串联后接在6V的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光．按如图所示的接法，当滑片P向右滑动时，灯泡将(B)A．变暗 B．变亮C．亮度不变 D．可能烧坏灯泡解析：由题图可知，变阻器接入电路的是PB段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不可能烧坏灯泡．当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，B选项正确．2．(多选)滑动变阻器的原理如图所示，则下列说法中正确的是(AD)A．若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B．若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小C．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入3个接线柱D．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入3个接线柱解析：若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确．若将a、d两端连在电路中，也是将aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误．A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误．在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D正确．二、非选择题(共86分)3．(16分)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.(2)用量程为3V的电压表和量程为0.6A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙、丙所示，则电压表的读数为，电流表的读数为.(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810m．利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为×10－5__Ω·m(保留两位有效数字)．解析：(1)螺旋测微器的读数为：d＝2.5mm＋×0.01mm＝2.935mm.(2)因电压表的每小格读数为V，所以应估读到V，所以电压表的读数为：U＝V；同理，电流表的每小格读数为0.02A，应估读到0.01A，所以电流表的读数为：I＝0.52A.(3)根据R＝ρeq\f(L,S)得：ρ＝eq\f(RS,L)＝eq\f(R·\f(d,2)2π,L)代入数据得：ρ≈×10－5Ω·m.4．(16分)(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为mm，mm，mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是mm.(3)①如图丙A使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表A，图中表针示数是A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表A，图中表针示数为A.②图丙B使用较小量程时，每小格表示V，图中表针的示数为V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示V，图中表针示数为V.(4)旋钮式电阻箱如图丁所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为__1_987__Ω.今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是__将“×1_k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0__.若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为__0～19_998_Ω解析：(1)图A读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最后结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.图B读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.图C读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02mm＝0.18mm，最后结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.(2)固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为，最后的读数：2.0mm＋×0.01mm＝2.150mm.(3)①电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A.②电压表使用3V量程时，每小格表示V，表针示数为V；使用15V量程时，每小格表示V，表针示数为V.(4)电阻为1987Ω.最简单的操作方法是将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9999Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×5．(14分)要测量某种合金的电阻率．(1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率ρ＝eq\f(πRD2,4L).用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为mm.(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关．根据原理图在图丙中将实物连线补充完整．(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U1＝V，I1＝0.30A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U2＝V，I2＝0.32A．根据以上测量数据判断，当S2处于位置__b__(选填“a”或“b”)时，测量相对准确，测量值Rx＝Ω.(结果保留两位有效数字)答案：(2)如图所示解析：(1)金属丝电阻：R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π\f(D,2)2)，则电阻率：ρ＝eq\f(πRD2,4L).由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5mm＋×0.01mm＝0.650mm.(3)根据eq\f(ΔU,U1)＝eq\f－,＝，而eq\f(ΔI,I1)＝eq\f－,＝，可知eq\f(ΔU,U1)＞eq\f(ΔI,I1)，电流表分压较大，因此必须电流表外接法，即S2处于位置b，根据欧姆定律，则有：Rx＝eq\f,Ω≈Ω.6．(14分)在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：A．电压表V1(量程0～3V，内阻约为15kΩ)；B．电压表V2(量程0～15V，内阻约为75kΩ)；C．电流表A1(量程0～3A，内阻约为Ω)；D．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)；E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)；F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)；G．电池组E(电动势为3V)；H．开关S，导线若干．(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有__ADEGH__(填器材前面的序号)．(2)为减小实验误差，应选用如图1中__乙__(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图2中的实物图用线连接起来．图1图2(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图3所示，则金属丝的直径为～均可)__mm，电阻值为Ω.图3解析：(1)由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.(2)由于eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637mm，从电压表可以读出电阻两端电压为V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测金属丝的阻值为Rx＝eq\f(Ux,Ix)＝eq\f,Ω＝Ω.7．(12分)欲测量一个电流表的内阻，根据以下要求来选择器材并设计电路：a．无论怎样调节变阻器，电流表都不会超量程；b．有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．现备有如下器材：A．待测电流表A1(量程3mA，内阻约为50Ω)B．电压表V(量程3V，内阻未知)C．电流表A2(量程15mA，内阻为10Ω)D．保护电阻R＝120ΩE．直流电源E(电动势2V，内阻忽略不计)F．滑动变阻器(总阻值10Ω，额定电流0.5A)G．开关一个，导线若干(1)在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，还应选择__C__、__D__(选填字母代号)．(2)请画出符合要求的实验电路图．答案：解析：根据题中给出的备用器材，应选择伏安法测量电流表的内阻，由于给出电压表量程过大，故应选择内阻已知的电流表A2作为电压表，选择保护电阻R与并联的两个电流表串联，由于电流表两端电压最大只有V，滑动变阻器最大电阻只有10Ω，并且要求尽可能高的测量精度，并能测得多组数据，所以选择分压电路，电路图如答案图所示．8．(14分)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是～均可)__mm、、～均可)__V.已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～5Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ，电源电动势E＝6V，内阻很小，则以下电路图中__A__(选填电路图下方的字母代号)电路为本次实验测电阻Rx应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏__小__．若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应为__内接法__(选填“内接法”或“外接法”)电路，此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx＝eq\f(U,I)－RA(用题中字母代号表示)．解析：螺旋测微器的读数为：d＝0.5mm＋×0.01mm＝0.999mm