新教材适用2024-2025学年高中物理第11章电路及其应用3实验：导体电阻率的测量第2课时导体电阻率的测量夯基提能作业新人教版必修第三册

第一章3.第2课时合格考训练一、选择题(本题共2小题，每题8分，共16分)1．在“测定金属丝的电阻率”的试验中，以下操作中错误的是(A)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纳电流表外接法，多次测量后算出平均值D．试验中应保持金属丝的温度不变解析：试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，应采纳电流表外接法。故A操作错误。2．(多选)(2024·山东烟台二中高二阶段练习)在伏安法测电阻时，为提高测量的精确度，可在连接电路时，将电压表的一端P预留出来，使P分别跟a、b两点接触一下，同时留意视察电流表、电压表的示数，则下面的说法正确的是(BC)A．两次比较，若电流表A的示数变更显著，则P应接在a点B．两次比较，若电流表A的示数变更显著，则P应接在b点C．两次比较，若电压表V的示数变更显著，则P应接在a点D．两次比较，若电压表V的示数变更显著，则P应接在b点解析：电流表示数有明显变更，说明电压表内阻较小，分流较大，应采纳电流表内接法，即P接b，可减小误差，故A错误，B正确；电压表示数有明显变更，说明电流表内阻较大，分压较大，应采纳电流表外接法，即P接a，可减小误差，故C正确，D错误。二、非选择题(本题共2小题，共24分)3．(14分)(2024·广东台山市华侨中学高二阶段测试)在“测定金属的电阻率”的试验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度L＝1.000m。金属丝的电阻大约为5.0Ω。先用伏安法测出金属丝的电阻，然后依据电阻定律计算出该金属的电阻率。(1)从图中读出金属丝的直径为_0.515±0.002__mm。(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有以下供选择的试验器材：A．直流电源：电源电压约4.5V，内阻很小；B．直流电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ；C．直流电流表A1：量程0～0.6A，内阻0.125Ω；D．直流电流表A2：量程0～3.0A，内阻0.025Ω；E．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω；F．滑动变阻器R2：最大阻值50Ω；G．开关、导线若干。在可供选择的器材中，应当选用的电流表是_C__，应当选用的滑动变阻器是_F__。(3)依据所选的器材和试验电路图，用笔画线代替导线将实物连接成试验电路。答案：(3)见解析图解析：(1)螺旋测微器读数原理，即读数为主尺刻度＋可动刻度与主尺横线对齐的估读条数×螺旋测微器最小精确度。所以该题的读数为：0.5mm＋1.5×0.01mm＝0.515mm。(2)金属丝电阻约为5Ω，由于电压表限制，试验中该电阻两端电压的最大值为3V，流过电阻的最大电流约为0.6A，故电流表选C；因为限流式接法，金属丝电阻约5Ω，滑动变阻器R1：最大值10Ω，调整范围太小，所以，滑动变阻器应选F滑动变阻器R2：最大阻值50Ω。(3)依据电路原理图，实物连线图如图所示：4．(10分)(2024·广东揭阳高二期末)在“测定金属的电阻率”的试验中，待测金属导线的电阻Rx约为5Ω。试验室备有下列试验器材：A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程600mA，内阻约为1Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.3A)F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．电源E(电源电压为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线若干(1)要求较精确地测出其阻值，电压表应选_A__，电流表应选_D__，滑动变阻器应选_E__。(用器材前的字母表示即可)(2)为了减小试验误差，应选用图中_b__(选填“a”或“b”)为该试验的电路图。解析：(1)电源电压为3V，要求较精确地测出其阻值，须要多测几组数据，所以选用电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ)，即A。待测金属导线的电阻Rx约为5Ω，依据欧姆定律有I＝eq\f(E,Rx)≈0.6A即试验中通过电流表的最大电流为0.6A，选用电流表A2(量程600mA，内阻约为1Ω)即可。为了调整灵敏，变阻器只能选R1(0～100Ω，0.3A)。(2)待测金属导线的电阻较小，须要采纳电流表外接。故选b电路图。等级考训练非选择题(本题共4小题，共40分)1．(1)(10分)在“长度的测量及测量工具的选用”试验中，游标卡尺和螺旋测微器如图所示，则游标卡尺读数102.30mm，螺旋测微器读数4.950mm；(2)用电流表和电压表测定电阻约为6Ω的匀称电阻丝的电阻率试验，电源是两节干电池。如图甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱a、b上，c是一个可沿电阻丝滑动的金属触头c，电压表连接在a、c之间，a、c之间的长度L可从刻度尺上读出。试验采纳的电路原理图如图乙所示，电表均可视为志向表。①本试验电流表的量程选0～0.6A(填“0～0.6A”或“0～3A”)；②连接线路，闭合开关后，触头c调至一合适位置后不动，滑动变阻器触头自左向右移动的过程中，电压表读数增大(填“增大”“减小”或“不变”)；③滑动变阻器触头调至合适位置后不动，变更触头c位置，得到几组U、I、L数据，用R＝eq\f(U,I)计算出相应电阻值后，作出R－L图线如图丙所示，取图线上两点间数据之差ΔL和ΔR，若电阻丝直径为d，则电阻丝的电阻率ρ＝eq\f(πd2ΔR,4ΔL)(用ΔL、ΔR、d表示)。解析：(1)游标卡尺的最小分度值为0.05mm，读数为102mm＋6×0.05mm＝102.30mm；螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，读数为4.5mm＋45.0×0.01mm＝4.950mm。(2)①通过电流表的最大电流为Im＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3.0,6)A＝0.5A，故电流表的量程选0～0.6A；②滑动变阻器触头自左向右移动的过程中，电阻丝两段的电压渐渐增大，可知电压表读数增大；③依据电阻定律有R＝ρeq\f(L,S)，依据几何学问有，S＝eq\f(πd2,4)，解得R＝eq\f(4ρL,πd2)，结合图像有eq\f(ΔR,ΔL)＝eq\f(4ρ,πd2)，则电阻丝的电阻率为ρ＝eq\f(πd2ΔR,4ΔL)。2．(10分)某课题组通过试验测量河水的电阻率。现备有一根匀称的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品。他们用伏安法多次测量的数据如表(为使试验处理便利，试验时每次都把电流表示数调到相同)；试验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图甲所示。序号水柱长度/cm电压表示数/V电流表示数/μA110210022041003306100440810055010100(1)玻璃管内径d的测量值为2.26cm。(2)用水柱长度L与计算出的水柱电阻R在图乙中描点，画出R－L图像(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)。(3)计算出所测水的电阻率为80.2Ω·m。答案：(2)见解析图解析：(1)由游标卡尺干脆读数得玻璃管内径为2.26cm。(2)由表中数据可以计算出不同长度水柱的电阻，R1＝eq\f(2,100×10－6)Ω＝20kΩ、R2＝40kΩ、R3＝60kΩ、R4＝80kΩ、R5＝100kΩ，在坐标系中描点得到R－L图线如图所示。(3)由电阻定律R＝ρeq\f(L,S)可知图中斜率k＝eq\f(ρ,S)，则取两点求图中斜率：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)某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻。所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调整滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调整滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2。请回答以下问题：(1)若电流表的内阻可忽视，则电流表示数I2＝eq\f(1,2)I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为_1.000__mm。(3)已测得该笔芯的长度L＝20.00cm，电阻箱R1的读数为5.00Ω，依据上面测量的数据可计算出该笔芯的电阻率ρ＝_1.96×10－5__Ω·m。(结果保留三位有效数字)(4)若电流表A2的内阻不能忽视，仍利用(1)中方法，则该笔芯电阻的测量值_小于__真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。解析：(1)由并联电路特点可知，当I2＝eq\f(1,2)I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的阻值。(2)由题图乙可知螺旋测微器的读数为1.000mm。(3)由公式R＝ρeq\f(L,S)与S＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2可知，笔芯的电阻率为1.96×10－5Ω·m。(4)电流表A2的内阻不能忽视时，电流表A2与电阻箱的电阻之和等于待测铅笔芯的电阻，试验认为铅笔芯的电阻等于电阻箱的电阻，即电阻的测量值小于真实值。4．(10分)(2024·清华高校附中高二上期中)在“测定金属丝的电阻率”试验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度为50.00cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝直径，某次测量如图甲所示，其读数为0.400mm。(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx，试验所用器材有：电池组(电源电压为3V，内阻约为1Ω)，电流表(0～0.6A，内阻约为0.1Ω)，电压表(0～3V，内阻约为3kΩ)，滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流为2A)，开关，导线若干。某同学利用以上器材正确连接好电路，进行试验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.502.102.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上数据可知，他采纳图乙中的图(a)(填“(a)”或“(b)”)(3)如图丙是测量Rx的试验器材的实物图，图中已经连接了部分导线，请依据(2)中所选的电路图，补充完成图丙中实物图间的连线。(4)依据以上数据可估算出金属丝的电阻率约为C。A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m答案：(3)见解析图解析：(1)由题图甲可知，螺旋测微器的固定刻度读数为0，可动刻度读数为40.0×0.01mm＝0.400mm，所以金属丝直径为d＝0＋0.400mm＝0.400mm。(2)由记录数据依据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5Ω。假如滑动变阻器与金属丝串联，最小电流为Imin＝eq\f(E,Rx＋R)≈0