物理必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量第2课时同步训练题

这是一份物理必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量第2课时同步训练题，共6页。
eq \f( 合格考训练,（25分钟·满分60分）)
1．(8分)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是( A )
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
C．用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值
D．实验中应保持金属丝的温度不变
解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法。故A操作错误。
2．(8分)(多选)(2022·山东烟台二中高二阶段练习)在伏安法测电阻时，为提高测量的精确度，可在连接电路时，将电压表的一端P预留出来，使P分别跟a、b两点接触一下，同时注意观察电流表、电压表的示数，则下面的说法正确的是( BC )
A．两次比较，若电流表A的示数变化显著，则P应接在a点
B．两次比较，若电流表A的示数变化显著，则P应接在b点
C．两次比较，若电压表V的示数变化显著，则P应接在a点
D．两次比较，若电压表V的示数变化显著，则P应接在b点
解析：电流表示数有明显变化，说明电压表内阻较小，分流较大，应采用电流表内接法，即K接b，可减小误差。故A错误，B正确；电压表示数有明显变化，说明电流表内阻较大，分压较大，应采用电流表外接法，即K接a，可减小误差。故C正确，D错误。
3．(14分)在“测定金属电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，利用伏安法测量金属丝的电阻。螺旋测微器示数及电流表、电压表的示数都如图所示，则可读出该金属丝的直径是__1.400__ mm，金属丝的电阻值是__11.4__Ω(要求保留3位有效数字)，除此以外，还需测量的物理量是__接入的金属丝的长度__，电路选择电流表__外__(选填“内”或“外”)接法。
解析：金属丝的直径：d＝1 mm＋0.01×40.0 mm＝1.400 mm。
电压表、电流表的示数分别为5.0 V和0.44 A。由欧姆定律得：R＝eq \f(5.0,0.44) Ω≈11.4 Ω。
由R＝ρeq \f(l,S)得金属丝的电阻率ρ＝eq \f(RS,l)，故除了电阻R、金属丝横截面积S需要测量外，还需要测量接入的金属丝长度l。
由于金属丝电阻较小，为减小误差，实验中应采用电流表的外接法。
4．(15分)某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻。所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、 A2的示数分别为I1、I2。
请回答以下问题：
(1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2＝__eq \f(1,2)__I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。
(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为__1.000__mm。
(3) 已测得该笔芯的长度L＝20.00 cm，电阻箱R1的读数为5.00 Ω，根据上面测量的数据可计算出该笔芯的电阻率ρ＝__1.96×10－5__Ω·m。(结果保留三位有效数字)
(4)若电流表A2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则该笔芯电阻的测量值__小于__真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析：(1)由并联电路特点可知，当I2＝eq \f(1,2)I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的阻值；
(2)由题图乙可知螺旋测微器的读数为1.000 mm；
(3)由公式R＝ρeq \f(L,S)与S＝πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))eq \s\up12(2)可知，笔芯的电阻率为1.96×10－5 Ω·m；
(4)电流表A2的内阻不能忽略时，电流表A2与电阻箱的电阻之和等于待测铅笔芯的电阻，实验认为铅笔芯的电阻等于电阻箱的电阻，即电阻的测量值小于真实值。
5．(15分)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．开头、导线等
(1)从图中读出金属丝的直径为__0.602__ 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__1.6×10－6__ Ω·m(保留两位有效数字)。
解析：(1)螺旋测微器读数为0.5 mm＋10.2×0.01 mm＝0.602 mm。
(2)由于电阻丝电阻较小，安培表采用外接法，滑动变阻器采用限流电路或分压电路都可以，实验电路如图：
(3)由R＝ρeq \f(l,S)得ρ＝eq \f(RS,l)＝eq \f(πRxd2,4l)，将Rx＝4.0 Ω、l＝0.720 m，d＝0.602 mm＝0.602×10－3m。
代入得ρ≈1.6×10－6 Ω·m。
eq \f( 等级考训练,（20分钟·满分40分）)
1．(10分)(2022·广东揭阳高二期末)在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5 Ω。实验室备有下列实验器材：
A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)
B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)
C．电流表A1(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)
D．电流表A2(量程600 mA，内阻约为1 Ω)
E．变阻器R1(0～100 Ω，0.3 A)
F．变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)
G．电源E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
H．开关S，导线若干
(1)要求较准确地测出其阻值，电压表应选__A__，电流表应选__D__，滑动变阻器应选__E__。(用器材前的字母表示即可)
(2)为了减小实验误差，应选用图中__b__(选填“a”或“b”)为该实验的电路图。
解析：(1)电源电动势为3 V，要求较准确地测出其阻值，需要多测几组数据，所以选用电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)，即A。
待测金属导线的电阻Rx约为5 Ω，根据欧姆定律有I＝eq \f(E,Rx)≈0.6 A
即实验中通过电流表的最大电流为0.6 A，选用电流表A2(量程600 mA，内阻约为1 Ω)即可。为了调节灵敏，变阻器只能选R1(0～100 Ω，0.3 A)
(2)待测金属导线的电阻较小，需要采用电流表外接。故选b电路图。
2．(10分)(2022·云南镇雄长风中学高二阶段测试)在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
(1)从图中读出金属丝的直径为__0.679__mm；
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
A．电压表0～3 V，内阻约10 kΩ
B．电压表0～15 V，内阻约50 kΩ
C．电流表0～0.6 A，内阻约0.05 Ω
D．电流表0～3 A，内阻约0.01 Ω
E．滑动变阻器0～10 Ω
F．滑动变阻器0～1 000 Ω
要求较准确地测出其阻值，电压表应选__A__，电流表应选__C__，滑动变阻器应选__E__。(填序号)
解析：(1)固定刻度读数0，半刻度读数0.5 mm，可动刻度读数0.01 mm×17.9＝0.179 mm，故螺旋测微器读数为0.679 mm
(2)两节干电池电动势共为3 V，为减小读数误差，选小量程电压表，故选A；
根据欧姆定律，电路中最大电流I≈eq \f(E,R)＝0.6 A，电流不超过0.6 A，故电流表同样选择小量程的，即选C；
滑动变阻器的特点是：电阻大的调节不灵敏，操作不方便，故选小电阻的，即选E。
3．(10分)某课题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(两端各有一个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品。他们用伏安法多次测量的数据如表(为使实验处理方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)；实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图甲所示。
(1)玻璃管内径d的测量值为__2.26__ cm。
(2)用水柱长度L与计算出的水柱电阻R在图乙中描点，画出R－L图像(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)。
(3)计算出所测水的电阻率为__80.2__ Ω·m。
解析：(1)由游标卡尺直接读数得玻璃管内径为2.26 cm。
(2)由表中数据可以计算出不同长度水柱的电阻，R1＝eq \f(2,100×10－6) Ω＝20 kΩ、R2＝40 kΩ、R3＝60 kΩ、R4＝80 kΩ、R5＝100 kΩ，在坐标系中描点得到R－L图线如图所示。
(3)由电阻定律R＝ρeq \f(L,S)可知
图中斜率k＝eq \f(ρ,S)，则取两点求图中斜率：
k＝eq \f(100×103－20×103,0.5－0.1)Ω/m＝200×103 Ω/m，
ρ＝kS＝k×π×eq \f(d2,4)≈80.2 Ω·m。
4．(10分)(2022·山东省临沂高三模拟)小明对某铅笔芯的导电性能感兴趣，他用螺旋测微器测得笔芯的直径如图1所示，并用伏安法测量其电阻值。

(1)螺旋测微器的读数为__2.526__ mm。
(2)请按电流表外接法用笔画线代替导线在上图2实物接线图中完成余下导线的连接。
(3)小明测量了一段铅笔芯的电流、电压数据如下表所示。请在图3所示的坐标纸上绘出U－I图线。根据图线求得这段铅笔芯的电阻为__1.6__ Ω。(结果保留两位有效数字)
解析：(1)螺旋测微器的固定尺刻度为2.5 mm，游标尺刻度为2.6×0.01 mm＝0.026 mm，所以螺旋测微器的读数为2.5 mm＋0.026 mm＝2.526 mm。
(2)根据电流表外接法且作图测量数据多用分压式接法，连线图如图甲所示。
(3)根据表中数据，在坐标纸中描点连线，如图乙所示；
根据欧姆定律I＝eq \f(U,R)可知，U­I图像的斜率应等于铅笔的电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(1.0,0.62) Ω≈1.6 Ω。
序号
水柱长度/cm
电压表示数/V
电流表示数/μA
1
10
2
100
2
20
4
100
3
30
6
100
4
40
8
100
5
50
10
100
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
0.02
0.17
0.29
0.46
0.63
0.80
0.97
电流I/A
0.01
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60