高中物理《必修第三册》课后习题 3.实验 导体电阻率的测量

3.实验:导体电阻率的测量合格考达标练1.现有一合金制成的圆柱体,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示,由图甲读得圆柱体的直径为mm,由图乙读得圆柱体的长度为cm。

答案2.7103.975解析由题图所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为2.5mm,游标尺示数为21.0×0.01mm=0.210mm,螺旋测微器示数为2.5mm+0.210mm=2.710mm;由题图乙所示可知,游标卡尺主尺示数为3.9cm=39mm,游标尺示数为15×0.05mm=0.75mm,游标卡尺示数为39mm+0.75mm=39.75mm=3.975cm。2.(2021山东潍坊一中月考)关于电流表和电压表的读数:(1)如图甲所示是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘,当用“-”和“0.6”两接线柱时,能测量的最大电流是A,对应刻度盘上的每一小格代表A,图甲所示示数为A;当使用电流表的“-”和“3”两接线柱时,对应刻度盘上的每一小格代表A,图甲所示示数为A。

(2)图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘,当使用较小量程时,测量电压的最大值不得超过V,对应刻度盘上的每一小格表示V,图乙所示示数为V;若使用的是较大量程时,则对应刻度盘上的每一小格表示V,图乙所示示数为V。

答案(1)0.60.020.340.11.70(2)30.12.200.511.0解析(1)电流表和电压表的接线柱上的数字表示其量程。由图甲知,当使用电流表的“-”和“0.6”两接线柱时,能测量的最大电流是0.6A,对应刻度盘上的每一小格代表0.630A=0.02A,电流表示数为17×0.02A=0.34A;当使用电流表的“-”和“3”两接线柱时,对应刻度盘上的每一小格代表330A=0.1A,电流表示数为17.0×0.1A=1.(2)由图乙知,电压表的较小量程为0~3V,所以测量电压的最大值不得超过3V,对应刻度盘上的每一小格表示330V=0.1V,电压表示数为22.0×0.1V=2.20V;若使用的是较大量程时,则对应刻度盘上的每一小格表示1530V=0.5V,电压表示数为22×0.5V=11.03.(1)用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图甲所示,此示数为mm。

(2)一游标卡尺的主尺最小分度为1mm,游标上有10个小等分间隔,现用此卡尺来测量工件的直径,如图乙所示。该工件的直径为mm。

答案(1)8.117(8.116~8.118均可)(2)29.8解析(1)螺旋测微器的固定刻度读数为8mm,可动刻度读数为0.01×11.7mm=0.117mm。所以最终读数为:8mm+0.117mm=8.117mm,由于需要估读因此在范围8.116~8.118内均正确。(2)游标卡尺的固定刻度读数为29mm,游标读数为0.1×8=0.8mm,所以最终读数为:29mm+0.8mm=29.8mm。4.某兴趣小组通过实验测量河水的电阻率,现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个圆形电极,可装入样品水,接触电阻不计)、电压表(量程12V、内阻约为1000Ω)、电流表(量程100μA、内阻约为5Ω)、滑动变阻器(10Ω、1A)、电池组(电动势为12V,内阻不计)、开关、导线、游标卡尺、螺旋测微器、待测样品水(电阻约为200kΩ)。请回答下列问题:(1)如下图所示,用游标卡尺测量样品水的长度L=mm,螺旋测微器测出直径d=mm。

(2)为了精确测量,测量电路图应选。

答案(1)70.606.580(2)D解析(1)用游标卡尺测量样品水的长度L=70mm+0.05mm×12=70.60mm;螺旋测微器测出直径d=6.5mm+0.01mm×8.0mm=6.580mm。(2)比较待测水样的电阻、电压表的内阻和电流表的内阻可知,待测水样的电阻远大于电流表的内阻,则应该采用电流表内接;滑动变阻器用分压电路,则电路图D合适。5.某同学需测量一个圆柱体工件的电阻率,该同学先用螺旋测微器测量圆柱体的直径,游标卡尺测量该圆柱体的长度。(1)螺旋测微器和游标卡尺的示数如上图,则直径为D=mm,圆柱体的长度为L=mm。

(2)为了测量出该金属的电阻,该同学设计了如图甲所示的电路,请按设计的电路完成实物图乙的连线。(3)如图丙所示,实验中当把电压表的右端分别接于a点和b点时,发现电流表的示数有明显的变化。若实验时把电压表的右端接于a点,这时测得的电阻值比真实值偏(选填“大”或“小”)。

(4)实验测得工件两端的电压为U,通过的电流为I,写出该工件材料电阻率的表达式ρ=(用已测量的物理量相应的字母表达)。

答案(1)1.61038.35(2)(3)小(4)π解析(1)螺旋测微器示数为1.5mm+11.0×0.01mm=1.610mm游标卡尺示数为38mm+7×0.05mm=38.35mm(2)根据图示电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示(3)若实验时把电压表的右端接于a点,电压表测量值等于真实值,而电流表测量值大于真实值,因此依据R=UI,(4)电阻:R=U由电阻定律可知:R=ρLS=ρ则电阻率为:ρ=π等级考提升练6.(2021山东潍坊联考)有一待测的电阻器Rx,其阻值在40~45Ω。实验室的实验器材有:电压表V(量程0~10V,内电阻20kΩ)电流表A1(量程0~50mA,内电阻约20Ω)电流表A2(量程0~300mA,内电阻约4Ω)滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω,额定电流为1A)滑动变阻器R2(最大阻值为300Ω,额定电流为0.1A)直流电源(8V)开关、导线若干(1)实验要求电表读数从零开始变化,并多测出几组电流值、电压值,请选择合适的器材画出实验原理图。(所用器材要用题目中给定的符号标出)(2)用(1)中的电路图进行实验时,测量值(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

答案(1)如图所示(2)小于解析(1)被测电阻经过的最大电流约为I=840A=0.2A=200mA,故电流表选A2;实验要求电表读数从零开始变化,并能多测出几组电流值、电压值,则滑动变阻器采用分压式接法;滑动变阻器选择R1;因为被测电阻的阻值在40~45Ω,更接近电流表的内电阻(约4Ω),远小于电压表的内电阻(约20kΩ),所以采用电流表外接法测量的误差更小,(2)采用电流表外接法,测出的电流值包含了电压表的分流,由R=UI,I偏大,7.在“金属电阻率的测量”的实验中,提供的电源是一节内阻可不计的干电池,待测金属丝的直径小于1mm,长度约为80cm,阻值约为3Ω,使用的电压表有0~3V(内阻约为3kΩ)和0~15V(内阻约为15kΩ)两个量程,电流表有0~0.6A(内阻约为0.1Ω)和0~3A(内阻约为0.02Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有:A.0~10Ω;B.0~100Ω;C.0~1500Ω三种,可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种。用螺旋测微器测金属丝的直径如图丙所示,则:(1)螺旋测微器的示数是mm。

(2)为减小测量电阻的误差,应选用图所示的电路。

(3)为了便于调节,应选用编号为的滑动变阻器。

(4)电压表的量程应选用V。

(5)电流表的量程应选用A。

答案(1)0.806(0.804~0.808均正确)(2)乙(3)A(4)0~3(5)0~0.6解析(1)螺旋测微器的读数为0.5mm+30.6×0.01mm=0.806mm;(2)根据电源电动势为1.5V可知,电压表应选0~3V的量程;根据I=UR可求出通过待测电阻的最大电流为Imax=ERx=0.5A,所以电流表应选0~0.6A的量程;由于待测电阻满足RVR(3)为使实验时调节方便,滑动变阻器应选A;(4)根据(2)的分析可知,电压表应选0~3V的量程;(5)根据(2)的分析可知,电流表应选0~0.6A的量程。8.在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次,求出其平均值l。其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为mm。

(2)采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。最后由公式ρ=计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。

(3)请你根据电路图在实物图中进行实物连线。(电流表选0.6A量程,电压表选3V量程)答案(1)24.14(24.12~24.16均可)0.516(0.515~0.518均可)(2)偏小πd2解析(1)由题图刻度尺可知,其分度值为1mm,示数为24.12~24.16cm;由图示螺旋测微器可知,其示数为:0.5mm+1.6×0.01mm=0.516mm;(2)采用安培表外接法,由于电压表的内阻不是无穷大,电压表有分流,从而电流表的测量值大于真实值,由R=UI可知,电阻的测量值小于真实值;由R=ρlS,R=UI,S=14πd2,可得(3)实物连接如下图所示。9.甲(2020全国Ⅰ卷)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1kΩ,电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图乙所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题:(1)图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。

乙(2)根据所用实验器材和图乙可判断,由图线(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为Ω(保留1位小数)。

(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为Ω(保留1位小数)。

答案(1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.0解析找清楚误差产生的原因,在电流相等的情况下,跨接在“O、Q”两点间的电压表的示数比跨接在“O、P”两点间的电压表的示数大。(1)在