物理3 实验：导体电阻率的测量一课一练

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第十一章　3A组·基础达标1．某同学测定一金属杆的长度和直径(游标卡尺的游标尺有50等分刻度)，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.【答案】60.10　4.20【解析】金属杆长度由刻度尺示数可得，由图甲得L＝60.10 cm.由题图乙知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻度线对齐，则金属杆直径为d＝4 mm＋×10 mm＝4.20 mm.2．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甲和图乙所示，长度为______cm，直径为______mm.(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最____处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；②将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”)；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω；③由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.【答案】(1)5.03　5.315　(2)①大　②大　③1 280【解析】(1)根据游标卡尺读数规则，主尺读数为5 cm，游标尺读数为0.1×3 mm，长度为5.03 cm，根据螺旋测微器的读数规则，主尺读数为5 mm，可动刻度为31.5×0.01 mm，所以直径为5.315 mm.(2)①为了保护电路，因此闭合开关前，滑动变阻器一定调到阻值最大；②将圆柱体电阻换成电阻箱时，也一定将电阻箱调到最大，也是为了保护电路安全；③此题采用等效替代法测量电阻，圆柱体的电阻等于电阻箱R2的阻值为1 280 Ω.3．研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率，步骤如下：(1)用螺旋测微器测量其直径D如图甲，读数为________mm；用游标卡尺测量其长度L如图乙，读数为________mm.(2)该同学想用伏安法测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R(阻值约为200 Ω)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)电流表A1(量程4 mA，内阻约50 Ω)电流表A2(量程15 mA，内阻约30 Ω)电压表V1(量程3 V，内阻约10 kΩ)电压表V2(量程15 V，内阻约25 kΩ)滑动变阻器R(阻值15 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A)开关S，导线若干 电流表应选用______，电压表应选用________.(3)若流经圆柱体的电流I，圆柱体两端之间的电压为U，则用测得的D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________.【答案】(1)0.900　14.50　(2)A2　V1　(3)【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm.由图示游标卡尺可知，其示数为14 mm＋10× mm＝14.50 mm.(2)通过电阻的最大电流I＝＝ A＝0.015 A＝15 mA，电流表选择A2；电源电动势为3 V，电压表应选择V1.(3)圆柱体电阻为R＝，由电阻定律可知R＝ρ＝，电阻率ρ＝.4．(2021年北京名校期末)在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径d，其中一次测量结果如图甲所示，则读数为d＝________mm.(2)用电压表测得金属丝两端的电压U，用电流表测得通过金属丝中的电流I，测得的数据如图乙(使用0～3.0 V量程)、图丙(使用0～0.6 A量程)所示．(3)由3个图中读出的数据计算出金属丝的电阻为Rx＝________Ω.(4)若实验测得金属丝的长度为L，则计算金属丝的电阻率的表达式为ρ＝________(用d、L、Rx表示). 【答案】(1)0.859　(3)5　(4)【解析】(1)由图甲中螺旋测微器可知，读数d＝0.5 mm＋35.9×0.01 mm＝0.859 mm.(3)电压表量程是0～3.0 V，由图乙表盘可知，其分度值为0.1 V，示数U＝2.50 V；电流表量程是0～0.6 A，由图丙表盘可知，其分度值是0.02 A，示数I＝0.50 A，由欧姆定律可知，金属丝的电阻为Rx＝＝ Ω＝5 Ω.(4)由电阻定律得R＝ρ＝ρ，解得金属丝的电阻率ρ＝.B组·能力提升5．现有一合金制成的圆柱体，某兴趣小组为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，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．(1)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________.(2)该兴趣小组粗测该圆柱体的电阻约为6 Ω，为了更准确测定其电阻率，实验室中有以下供选择的器材：A．电池组(3 V，内阻约1 Ω)B．电流表A1(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)C．电流表A2(0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω)D．电压表V1(0～3 V，内阻4 kΩ)E．电压表V2(0～15 V，内阻15 kΩ)F．滑动变阻器R1(0～20 Ω，允许最大电流1 A)G．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A)H．开关，导线若干为了使实验电路更节能，且测量结果尽量准确，测量时电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选______.(填写器材前字母代号)(3)根据(2)中实验所选量程，某次实验两电表的示数如图，则读数分别为________V和__________A.【答案】(1)　(2)D　C　F　(3)2.15　0.16【解析】(1)由电阻定律R＝ρ，可知ρ＝＝.(2)因为电源电动势为3 V，电表读数要达到半偏，则电压表选D.由I＝，可以知道电路中最大电流约为0.5 A，则电流表选C. 为了使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用限流接法，故电阻不能太大，选F.(3)根据电压表量程选的3 V，故读数为2.15 V；电流表量程为0.6 A，故读数为0.16 A.6．(2021年潮州名校期末)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：(1)螺旋测微器如图甲所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动______ (填“A”“B”或“C”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器被损坏．(2)图乙中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，在图丙中将滑动变阻器接入实物电路中的正确位置. (3)利用图乙所示的电路测量Rx，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图丁中(Ⅰ)所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，作出的U2－I2关系图像如图丁中(Ⅱ)所示．(4)由图像可求得电阻丝的电阻Rx＝______Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率. 【答案】(1)A　(2)见解析图　(4)9.6(9.4～10均正确)【解析】(1)将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间后，需要调整微调旋钮A，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．(2)由图乙所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，根据图乙所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．(4)根据欧姆定律，由图线Ⅰ得Rx＋RA＋R0＝＝ Ω＝19.6 Ω，由图线Ⅱ得RA＋R0＝＝ Ω＝10 Ω，解得电阻丝阻值Rx＝9.6 Ω.