物理必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量巩固练习

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11.3 实验：导体电阻率的测量【实验1　长度的测量及测量工具的选用】一、游标卡尺的原理和读数1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个      尺．(如图所示)2．用途：测量      、        、深度、内径、外径．3．原理：利用主尺的        与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少        .常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度1 mm与每小格的差值精确度(可精确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm 4.读数若用x表示由           上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.二、螺旋测微1．构造如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上． 2．原理精密螺纹的螺距是         mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，因此每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退          mm。         即为螺旋测微器的精确度．3．使用方法当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点        ，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再          旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声．4．读数方法L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×           ．三、电压表、电流表的读数电压表、电流表的读数方法1．首先要弄清电表         ，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或         ．2．根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数．3．按照指针的实际位置进行读数．4．(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面            ．(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面        ，即读到0.1 V.(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.【实验2　金属丝电阻率的测量】1．实验原理(1)把金属丝接入电路中，用         测金属丝的电阻R(R＝)．电路原理图如图所示．(2)用毫米刻度尺测出金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S＝)．(3)由电阻定律R＝         ，得ρ＝＝＝           ，求出电阻率．2．实验器材螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、         、          、开关及导线、待测金属丝、电池、滑动变阻器．3．实验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录．(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路．(3)测长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录．(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S.(5)拆除实验电路，整理好实验器材．4．数据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定：(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出          的平均值作为测量结果．(2)图像法：可建立       坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率来求出电阻值R.考点一：利用双安法测电阻【例1】测温枪中常用的测温元器件是热敏电阻。某小组设计了如图甲所示的电路验证热敏电阻阻值与温度关系的准确性，除了该热敏电阻之外，实验室还备有如下器材：A．电源E（电动势6V，内阻）B．电流表（量程0~0.2A，内阻）C．电流表（量程0~0.6A，内阻）D．定值电阻E．开关S，导线若干（1）为了较准确的测量电阻在不同温度下的阻值，请在图甲中的虚线框内将测量电阻的实验电路图补充完整，并在图中标出所选器材的符号；______（2）如果在电阻温度稳定时，闭合开关S，记下电表读数，的读数为，的读数为，则______（用题中所给字母表示）；（3）如果测得热敏电阻的阻值与温度的关系如图乙所示，现直接将电源E、开关、电流表、热敏电阻、定值电阻串联成一个电路作为测温装置，且使其能测量的最高温度为120℃，则定值电阻的阻值应为______Ω。【变式练习】1．现测定长金属丝的电阻率。利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图_________，并标明器材代号。实验器材如下：电源E（电动势10V，内阻约为10Ω）；电流表A1（量程，内阻）；电流表A2（量程，内阻约为5Ω）；滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流2A）；开关S及导线若干。某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式___________。从设计原理看，其测量值___________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。2．压敏电阻由在压力作用下发生形变进而导致电阻率发生变化的材料组成，为了探究某压敏材料的特性，有人设计了如下的电路，其中电源电动势为E、内阻约为r，两个电流表量程相同，一个电流表内阻已知，另外一个电流表内阻较小但阻值未知。（1）电路图中哪个电流表的内阻已知________（填“A1”或“A2”）。（2）在某一个压力测试下，两个电流表A1和A2的读数分别为I1和I2，则压敏电阻的阻值＝__________。（3）经过测试获得压敏电阻的阻值和压力的关系图如图所示，以竖直向下为正方向，则阻值和压力的关系式是__________。 考点二：利用双伏法测电阻【例2】在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表（量程，内阻），电压表（量程，内阻），滑动变阻器R（额定电流，最大阻值），待测定值电阻，电源E（电动势，内阻不计），单刀开关S，导线若干：回答下列问题：（1）根据本实验采用的滑动变阻器的合理接法，将虚线框中的电路原理图补充完整______，根据原理图，在开关S闭合前，滑动变阻器R的滑片应滑至______端（选填“左”或“右”）；（2）实验中，得到电压表，的示数分别为，则待测定值电阻______（请选用“”、“”、“”、“”表示）；（3）为减小误差，实验测得多组数据，根据下表中的实验数据，在给出的坐标纸上补齐数据点，绘制图像______，并由图像得到待测定值电阻的阻值______（结果保留三位有效数字）测量次数123451.001.502.002.503.001.612.413.214.024.82【变式练习】1．实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为18Ω的电阻的阻值，图中为标准电阻，阻值为；、为理想电压表，S为开关，R为滑动变阻器，E为电源，采用如下步骤完成实验。回答下列问题：（1）按照图甲所示的实验原理线路图将实物图补充完整。___________（2）实验开始之前，将滑动变阻器的滑片置于___________（填“最左端”、“最右端”或“中间”）位置。合上开关S，改变滑片的位置，记下两电压表的示数分别为、，则待测电阻的表达式为___________（用、、表示）。（3）为了减小偶然误差，改变滑片的位置，多测几组、的值，作出的图像如图乙所示，图像的斜率为___________（用、表示），可得___________Ω。2．要测量电压表的内阻，其量程为2V，内阻约2kΩ。实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约为0.1Ω；电压表，量程5V，内阻约为5kΩ；定值电阻，阻值为30Ω；定值电阻，阻值为3kΩ；滑动变阻器，最大阻值100Ω，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω；开关S一个，导线若干。（1）有人将待测电压表和题中所给的电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出电压表的电压和电流表A的电流，再计算出。该方案实际上不可行，其最主要的原因是___________；（2）某同学设计出如图甲所示的电路来测量电压表的内阻，图中应选___________；（3）在图乙中实物连线_______；（4）调整滑动变阻器在适当的位置，电压表的读数为，电压表的读数为，定值电阻的阻值为，则电压表的内阻的表达式为___________。一、单选题1．用10分度的游标卡尺测量某物体长度，测得的读数如图所示，则该物体的长度为（　　）A．1.7mm B．1.37mm C．1.2mm D．13.7mm2．某同学分别用毫米刻度尺、10分度游标卡尺、50分度游标卡尺、螺旋测微器测量同一个物体的宽度，分别得到如下数据，其中读数肯定错误的是（     ）A．20.0mm B．19.9mm C．20.05mm D．19.990mm3．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，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（     ）A．2.935mm B．2.435mm C．3.035mm D．2.835mm4．在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，以下操作中正确的是（　　）A．用刻度尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部分各测量一次直径，算出其平均值C．读电压表示数时，任何情况下都不需要估读D．闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片到使接入电路中的电阻值最小5．在“测定金属的电阻率”的实验中，由ρ=可知，对实验结果的准确性影响最大的是（　　）A．导线直径d的测量 B．电压U的测量C．电流I的测量 D．导线长度的测量6．现在要测量一段电阻丝的电阻率，其阻值约为，允许通过的最大电流为，现有如下器材可供选择：电流表（量程，内阻约为）电压表（量程，内阻约为）标准电阻（阻值）滑动变阻器直流电源（，内阻不计）开关S、导线若干如图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是（　　）A． B．C． D．7．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：该同学测量出圆柱体长度L，圆柱体的直径D，用伏安法较精确地测量出圆柱体电阻为R时，电压和电流分别是U和I，则该圆柱体材料的电阻率ρ为（　　）A．  B．  C． D． 8．甲、乙两电路图分别是滑动变阻器的两种连接方式。R是滑动变阻器，P是滑动变阻器的滑片，a、b是滑动变阻器的两端，Rx是待测电阻，下列说法正确的是（　　）A．乙图电路中的滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式B．在闭合开关测量前，甲、乙两图中滑片P都应置于b端C．Rx阻值远远大于滑动变阻器阻值时，选择甲图电路连接D．甲、乙两图中待测电阻Rx上的电压都可以调到零二、多选题9．在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中正确的是（　　）A．用刻度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．用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值C．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D．实验中应保持金属丝的温度不变10．如图所示的电路中，定值电阻为，滑动变阻器最大阻值，电源电动势为，内电阻，灯泡L的电阻为，G为零刻度在中央的理想电流表，V为理想电压表，当滑动变阻器的触片P从左端滑到右端的过程中，下列判断正确的是（  ）A．G的示数先减小后增大B．V的示数先增大后减小C．G的示数为零时滑动变阻器左右两端电阻之比为D．G的示数为零时滑动变阻器左右两端电阻之比为11．在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是（　　）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．用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值C．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D．实验中应保持金属丝的温度大致保持不变12．有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端的电阻，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乙所示。流经圆柱体的电流为，圆柱体两端的电压为，圆柱体的直径和长度分别用D、表示，则（　　）A．圆柱体的直径为 B．圆柱体的直径为C．圆柱体的长度为 D．该合金的电阻率为三、实验题13．某同学采用如图（a）所示的电路来探究镍铜丝的电阻与长度的关系。（1）请用笔画线代替导线完成余下一条导线的连接；______；（2）调节线夹P的位置，闭合开关，读出MP的长度为x时电压表和电流表的示数，算出对应的电阻R，利用多组数据绘出如图（b）所示的R-x图像，该图线的斜率k=______。（3）利用螺旋测微器测量镍铜丝的直径d如图（c），其读数为______；（4）该镍铜丝的电阻率ρ可用π、k、d表示为：ρ=______；代入数据，可得ρ=______Ω·m（计算结果保留两位有效数字）。14．某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率，用一两端开口的玻璃管通过可移动的密封塞封满一定量的矿泉水。（1）某同学用如图所示的游标卡尺的___________（选填“A”“B”或“C”）部位去测玻璃管的内径，测出的读数如图所示，则玻璃管的内径d为___________cm。（2）该组同学按图连好电路后，调节滑动变阻器的滑片，从最右端向左端移动的整个过程中，发现电压表有示数但几乎不变，可能的原因是___________。A．滑动变阻器阻值太大B．电路中5、6之间断路C．电路中7、8之间断路（3）该组同学在改进实验后，测出玻璃管中有水部分的长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I。多次改变玻璃管中的水量，测出多组数据，并描绘出相应的图像如图所示，若图线的斜率为k，则矿泉水的电阻率ρ=___________（用k、d和常数表示）。