高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用3 实验：导体电阻率的测量精品课后作业题

11.3实验金属丝电阻率的测量课后练

1. 用伏安法测金属丝的电阻。实验所用器材为：

电池组电动势3V，内阻约   电流表内阻约   电压表（内阻约）

滑动变阻器（，额定电流） 开关、导线若干

某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

（1）由以上实验数据可知，他们测量是采用图中的______图选填“甲”或“乙”．

（2）图是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据（1）所选的电路图，补充完成实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏_______．

（3）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出图线____．由图线得到金属丝的阻值______保留两位有效数字．

（4）结合以上数据，如果该金属丝长度为，截面直径为，则可以估算出金属丝电阻率约为______填选项前的符号．

A.      B.  

 C．      .D.

2. 实验室有一卷铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．

(1)该同学首先用螺旋测微器测得导线直径如图a所示，则其大小为___________ mm；

(2)根据铜导线的长度，他估计其电阻大约有5Ω，随后他设计了一个实验，较为准确地测定了这卷铜导线的电阻，实验室有以下器材供选择：

A．电池组(6V，内阻约1 Ω)

B．电流表(0～3 A，内阻约0.01Ω)

C．电流表(0～0.6 A，内阻约0.2Ω)

D．电压表(0～3 V，内阻约4 kΩ)

E．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)

F．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流1 A)

G．滑动变阻器(0～2000 Ω，允许最大电流0.3 A)

H．保护电阻R0＝3 Ω

I．开关、导线若干

①除了选项A、H和I外，电流表应选用_______，电压表应选用________，滑动变阻器应选用_________；（填写器材前的编号）

②为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，该同学设计了图b所示电路，其中保护电阻R0与铜导线串联，请用笔画线完成剩余部分的连接____________．

③通过上述实验，设测出的铜导线电阻为R，查询资料知道铜的电阻率为ρ，若用d表示铜导线的直径，请写出计算铜导线长度的表达式L＝________________.

3. 某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L＝0.700 m，其间充满待测的导电溶液．用图中的器材进行测量：

电压表(量程15 V，内阻约30 kΩ)、

电流表(量程300μA，内阻约50Ω)、

滑动变阻器(100Ω，1 A)、

电池组(电动势E＝12 V，内阻r＝6Ω)、

单刀单掷开关一个、导线若干．

表中是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据．

已知玻璃管的内径为4.00mm，回答以下问题：

（1）表中数据已在坐标图中描点，请根据你作出的U－I图线_______，求出电阻R＝____Ω（保留两位有效数字）；

（2）计算导电溶液的电阻率表达式是ρ＝_______(用R、d、L表示)，测量值为_______Ω·m（保留两位有效数字）；

（3）请在实物图中补画出未连接的导线___________．

4. 某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.

（1）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(a)和图(b)所示,长度__________,直径__________.

（2）按图(c)连接电路后,实验操作如下:

①将滑动变阻器的阻值置于最__________处(填“大”或“小”)；将拨向接点1,闭合,调节,使电流表示数为；

②将电阻箱的阻值调至最__________(填“大”或“小”)；拨向接点2;保持不变,调节,使电流表示数仍为，此时阻值为1280.

（3）由此可知,圆柱体的电阻为__________.

（4）由此可知,圆柱体的电阻率________(用上面实验中涉及到的相关符号来表示).

5. 为测定一金属丝Rx的电阻率，进行如下操作：

（1）先用欧姆表粗测电阻．现将欧姆表置于“×100”，经正确的操作，测量电阻时发现指针偏角过大，应将欧姆表换为____________档（填入“×10”档或“×1k”），换档后重新__________，测量时指针指在“20”处．

（2）为准确测量该电阻丝的电阻，备有以下器材：

A．待测电阻Rx；

B．电动势3V的直流电源，其内阻可不计；

C．直流电压表V，两侧为0~15V，内阻为15kΩ，其读数可表示为U；

D．直流电流表A1，量程为0~1mA，内阻为r1=30Ω，其读数可表示为I1；

E．直流电流表A2，量程为0~20mA，内阻为r2约为2Ω，其读数可表示为I2；

F．定值电阻R1，阻值为2970；

G．滑动变阻器R2，其最大电阻为10Ω；

H．开关和导线若干

在虚线框中将电路图补充完整__________．

（3）用刻度尺测得电阻丝接入电路的长度为L，用游标卡尺测其直径d时，某次游标卡尺的示数如图所示，其读数为___________mm．

（4）写出金属丝电阻率的表达式为=_____________．（用题目中所给的符号表示）

6. 在做《测定金属丝的电阻率》的实验时

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径．如图所示，由图读出金属丝的直径是_________mm．

（2）需要对金属丝的电阻进行测量．已知金属丝的电阻值Rx约为 5Ω；一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量，这位同学想使被测电阻Rx两端的电压从零开始调节．他可选用的器材有：

A.直流电源（电动势6V，内阻可不计）

B.直流电流表（量程0～600mA，内阻约为5Ω）

C.直流电流表（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）

D.直流电压表（量程0～3V，内阻约为6kΩ）

E.直流电压表（量程0～15V，内阻约为15kΩ）

F.滑动变阻器（10Ω,2A）   

G.滑动变阻器（1kΩ，0.5A）

H.电键     

I.导线若干

以上器材中电流表选用_______（填序号），电压表选用______（填序号），滑动变阻器选用__________（填序号）．

（3）在答题卡的方框中画出实验电路图_______．

7. 有一根细长而均匀的金属管线样品，长约60cm，电阻约为6Ω，横截面如图甲所示．

(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为_______mm；

(2)现有如下器材：

A．电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）

B．电流表（量程3A，内阻约0.03Ω）

C．电压表（量程3V，内阻约3kΩ）

D．滑动变阻器（1750Ω，0.3A）

E．滑动变阻器（15Ω，3A）

F．蓄电池（6V，内阻很小）

G．开关一个，带夹子的导线若干

要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选______，滑动变阻器应选_______．（只填代号字母）

(3)请将图丙所示的实际测量电路补充完整．（         ）

(4)已知金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是______．（所测物理量用字母表示并用文字说明）．计算中空部分横截面积的表达式为S=_______．（用字母填写表达式）

8. 现测定长金属丝的电阻率。

（1）某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是______mm；

（2）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。______

电源E（电压10V）

电流表A1（量程0～250mA，内阻R1=5Ω）

电流表A2（量程0～300mA，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

（3）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Rx=______。

参考答案

1.【答案】（1）甲；（2）实物图连线见解析 ；（3）U-I图见解析 ；  4.5   （4）C

【详解】（1）由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻约由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，实验要描绘电阻的伏安特性曲线，要求电压电流从接近0开始调节，滑动变阻器应采用分压接法，实验应选择图甲所示电路．

（2）根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（3）根据表中实验数据在坐标系内描出第2、4、6三组数据对应的点，然后作出图象如图所示：

由图示图象可知，待测电阻阻值：；

（4）由电阻定律可知，电阻：，

电阻率：，故选C；

2.【答案】（1）0.730mm  （2）. C ；. D ； F ；实物图连线见解析；

【详解】试题分析：（1）螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为 ，所以最终读数为．

（2）①据题，电路电动势为，待测电阻两端的电压不超过6V，所以电压表应选用D， ，而电压表（0～15 V）的量程过大；电路中最大电流约为，故电流表应选用C， ，而电流表（0～3 A）量程过大；滑动变阻器应选F，使得电路中电流变化范围较大．

②如图所示：

③根据电阻定律：，而且： ，整理可以得到：．

3.【答案】（1） U-I图见解析；   （2）   ；；（3）实物图连线见解析

【详解】（1）作出U－I图像如图，

由图线可知：；

（2）根据，可得；代入数据：

（3）【答案】 （1） 5.04 ； 5.315（2）大 ；大 （3）1280 （4）

【详解】（1）长度；直径.

（2）为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处；为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大.

（3）将闭合，拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示.将拨向接点2时，其等效电路图如图乙所示，由闭合电路欧姆定律知，当两次相同均为时，，所以；

（4）根据电阻定律，解得．

5.【答案】（1）×10；. 欧姆调零；（2）电路图见解析；（3）0.95；（4）

【详解】（1）用欧姆表粗测电阻．现将欧姆表置于“×100”，经正确的操作，测量电阻时发现指针偏角过大，说明有的档位偏大，应该换小挡，使得指针指向表盘的中央刻度附近，所以改用“×10”的档位，换档后重新欧姆调零．

（2）电路图如图所示

（3）游标尺主尺部分的读数为：

分尺上的读数为：

游标尺的最终读数为：

（4）由电路知识得;

由电阻定律得：

联立可解得：

6.【答案】 （1） 0.742(0.741mm-0.743mm)  （2）. B  ；D ；. F   （3）电路图见解析

【详解】（1）金属丝的直径是：0.5mm+0.01mm×24.2=0.742mm.

（2）电源电压为6V，电压表选择量程为3V的D; 待测电阻阻值约为5Ω，电路中的最爱电流不超过，则电流表选B.滑动变阻器应选择阻值较小的F；

（3）电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表采用外接法；为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示

7. 【答案】（1） （2） A ； E  （3）实物图连线见解析；（4） 管线长度L   ；

【解析】

【详解】(1)螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为0.01×12.5mm=0.125mm，所以最终读数为1mm+0.01×12.5mm=1.125mm；

(2)电路中的电流大约为：

所以电流表选择A；[3]待测电阻较小，若选用大电阻滑动变阻器，从测量误差角度考虑，所以滑动变阻器选择E；

(3)待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法；滑动变阻器可以采用限流式接法；

(4)根据，则有：

所以还需要测量的物理量是管线长度；

则中空部分的横截面积：

8. 【答案】（1）. 0.200  （2）. 电路图见解析   （3）

【详解】（1）由螺旋测微器的读数规则可知，该金属丝的直径应为

0mm＋20.0×0.01mm=0.200mm

（2）对提供的实验器材分析可知，由于滑动变阻器的总电阻比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应采用分压接法，由于没有提供电压表，因此可以用内阻已知的电流表充当电压表，即将A1作为电压表，由于A1的内阻已知，因此A2应采用外接法；电路如图所示

（3）由电路图可知，这段金属丝电阻为

Rx=.