2023版新教材高中物理第二章电路及其应用微点8实验：测量金属丝的电阻率课时作业教科版必修第三册

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微点8　实验：测量金属丝的电阻率　1．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度线对齐，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)采用如图丙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).2．在测定金属丝电阻率的实验中，按图甲所示的电路图在图乙中用笔画线代替导线，补充连接实物电路示意图．3．某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l＝0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图甲所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 Ω)，然后计算出该金属材料的电阻率．在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：A．直流电源(输出电压为3 V)B．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)C．电压表V(量程0～3 V，内阻3 kΩ)D．滑动变阻器(最大阻值20 Ω)E．开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为________ mm.(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图．(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx＝4.0 Ω，则这种金属材料的电阻率为________ Ω·m(保留两位有效数字).4．某同学打算测量由某种合金材料制成的金属丝的电阻率，待测金属丝的横截面为圆形．实验器材有：毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(内阻约几千欧)、电流表(内阻约几欧)、滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝及导线若干．(1)用毫米刻度尺测量待测金属丝的长度，用螺旋测微器测量其直径，结果分别如图甲和图乙所示，可得其长度L＝________ cm，直径D＝________ mm.(2)该同学要用图像法求出待测金属丝的阻值，要求电压从零开始变化．请将图丙所示实物电路图中所缺导线补全．(3)图丁是根据实验中测得的6组电流、电压的值描绘的点，在图丁上作图，由图可求出电阻值R＝________ Ω(保留三位有效数字).(4)请写出待测金属丝的电阻率的表达式ρ＝________(用测得的物理量符号和已知常数表示).5．某实验小组欲测定自来水的电阻率，用绝缘性能良好的塑料圆柱形容器装满采集的水样，然后用金属圆片电极将容器两端密封，水平放置，实验室还提供了下列器材：A．游标卡尺B．电压表V(选用0～3 V量程，内阻约5 kΩ)C．灵敏电流计G(量程0～20 μA，内阻约250 Ω)D．滑动变阻器(阻值0～20 Ω，额定电流1 A)E．电源(输出直流电压6 V)F．开关、导线若干(1)图1为游标卡尺的结构示意图，实验前需测量圆柱形容器的内径，应使用游标卡尺的________(选填“A”“B”或“C”)处进行测量，图2游标卡尺读数为________cm.(2)在下面四幅图中选取一适合本实验的电路图________．(3)图3、图4为实验测量的一组电表示数，电流表的读数为________μA，电压表的读数为________V．(4)根据实验多组数据作出的U ­ I图像如图5，若圆柱形容器中水柱的长度用l表示，圆柱形容器的内径用d表示，U ­ I图像的斜率用k表示，则待测自来水电阻率的表达式为ρ＝________(用题中给定的字母表示).(5)若装入的水样品未完全充满塑料圆柱形容器，这将会使测得的电阻率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).    微点8　实验：测量金属丝的电阻率1．答案：(1)24.13　0.518　(2)偏小　d2解析：(1)金属丝的长度为24.12～24.14 cm均可，直径读数为0.516～0.519 mm均可．(2)采用电流表外接法，由于电压表分流，从而电流表的测量值大于真实值，由R＝可知，电阻的测量值小于真实值．由R＝ρ，R＝，S＝πd2，可得ρ＝d2.2．答案：如图所示解析：主电路为电源、开关、滑动变阻器．然后再将Rx与电流表串联后并联到滑动变阻器的一部分上，最后将电压表并联到Rx上．根据图甲所示电路图连接实物图，如图所示．3．答案：(1)0.600　(2)如图所示　(3)1.6×10－6 解析：(1)螺旋测微器读数为0.5 mm＋10.0×0.01 mm＝0.600 mm.(2)由于电阻丝电阻较小，电流表采用外接法，滑动变阻器采用限流式接法或分压式接法都可以，实验电路图如图所示．(3)由Rx＝ρ得ρ＝＝，将Rx＝4.0 Ω、l＝0.720 m，d＝0.600 mm＝0.600×10－3 m代入得ρ≈1.6×10－6 Ω·m.4．答案：(1)59.40　0.434(0.433～0.435均可)(2)见解析　(3)见解析　5.80(5.70～5.90均可)(4)解析：(1)待测金属丝长度值是59.40 cm.螺旋测微器的读数是0＋43.4×0.01 mm＝0.434 mm，即待测金属丝直径测量值是0.434 mm.(2)要求电压从零开始变化，因此滑动变阻器采用分压接法；待测金属丝电阻较小，电流表采用外接法，实物电路图的接线如图甲所示．(3)用直线拟合各数据点，使直线通过尽量多的点，其他点均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点，如图乙所示．直线的斜率表示待测金属丝的电阻，由所画直线可得R≈5.80 Ω.(4)由电阻定律R＝ρ，S＝解得ρ＝.5．答案：(1)A　3.025　(2)B　(3)15.5(15.4～15.6均可)　2.40(2.39～2.41均可)　(4)　(5)偏大解析：(1)实验需测量圆柱形容器的内径，应使用游标卡尺的A处进行测量；游标卡尺的读数包含两部分，d＝3 cm＋0.005×5 cm＝3.025 cm；(2)由题意知，滑动变阻器阻值较小，需采用分压式接法，待测电阻与电压表电阻处于相同数量级，应采用电流表内接法，故应选B；(3)由图3可读得电流表的读数为15.5 μA，由图4可读得电压表的读数为2.40 V；(4)由电阻率公式R＝，以及题目所提供数据R＝k，S＝π得ρ＝；(5)若装入的水样品未完全充满塑料圆柱形容器，则剩余部分为空气，测得的电阻将增大，从而导致测定的电阻率偏大．