高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量课时练习，共9页。试卷主要包含了6 A,内阻约0，某同学用伏安法测量导体的电阻率，5mm+20等内容，欢迎下载使用。
题组一 基本仪器的使用和读数
1.(2024江苏宝应期中)如图甲所示为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为 mm。
2.(2024湖北恩施期中)某同学用如图甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时,他应先转动 ,使F靠近小球,再转动 ,使F夹住小球,直至听到棘轮发出声音为止,拨动 ,使F固定后读数(填仪器部件字母符号)。正确操作后,螺旋测微器的示数如图乙所示,则小球的直径是 mm。
题组二 实验原理与操作
3.(2024山东青岛第二中学期中)在“测量金属丝的电阻率”的实验中,用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图甲所示,金属丝的匝数为39,用刻度尺测出金属丝的长度为L,已知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该金属材料的电阻率。
(1)从图中得出金属丝的直径为 mm(结果保留3位有效数字)。
(2)某同学实验时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,阻值范围0~10 Ω
F.滑动变阻器,阻值范围0~100 Ω
①要求较准确地测出其阻值,电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(填序号)
②实验中该同学的实物连线如图乙所示,请指出实物连线中的两处明显错误。
错误a: ;
错误b: 。
4.(2024广东深圳期中)有一研究性学习小组的同学测量某金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置分别测量金属丝的直径。某次测量时,螺旋测微器示数如图甲所示,读数为 mm。
(2)实验电路如图乙所示,实验室提供了待测金属丝Rx(接入电路部分的阻值约几欧)、电源E(电压为3 V)、开关S、导线若干。开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到最 端(填“左”或“右”)。
(3)请用笔画线代替导线,在图丙中完成与图乙相对应的实物电路。
(4)测得金属丝接入电路部分的长度L和金属丝直径的平均值d。正确连接电路,测得多组电压表示数和对应电流表示数,通过描点作出的U-I图像为一条过原点的倾斜直线,其斜率为k,则金属丝的电阻率ρ= 。(结果用题中所给字母表示)
题组三 实验数据处理
5.(2024江苏盐城中学月考)某同学用伏安法测量导体的电阻率。现有量程为0~3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0~0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。采用分压电路接线,待测金属丝Rx的阻值约为5 Ω。
(1)图甲是未完成的实物连线图,图中a为待测金属丝右端接线柱,b为电流表正接线柱,c为滑动变阻器左上端接线柱,d为滑动变阻器左下端接线柱,则导线①应连接 (选填“a”或“b”),导线②应连接 (选填“c”或“d”)。
(2)正确接线后,实验测得的数据如下表,请在图乙中作出U-I图线。
(3)用作图法求得Rx的阻值为 Ω(结果保留2位有效数字)。
(4)某次用螺旋测微器测金属丝直径d,用游标卡尺测金属丝的长度l,示数如图丙所示,则d= mm,l= cm。
丙
(5)写出该金属丝的电阻率的表达式ρ= 。(用U、I、d、l表示)
答案与分层梯度式解析
3 实验:导体电阻率的测量
基础过关练
1.答案 A 11.25
解析 由游标卡尺的结构原理可知,测内径时应选游标卡尺的内测量爪,即选A,测外径时应选用游标卡尺的外测量爪,即B,测量深度时选用深度尺,即C;题图乙中游标卡尺的主尺读数为11mm,游标尺的读数为5×0.05mm=0.25mm,故钢笔帽的内径为11.25mm。
2.答案 D H G 6.700
解析 用螺旋测微器测小球直径时,先转动粗调旋钮D,使测微螺杆F靠近被测小球,再转动微调旋钮H,使测微螺杆F夹住小球,直到棘轮发出声音为止,拨动锁紧装置G,使F固定后读数。螺旋测微器读数=固定刻度读数+可动刻度读数=6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm。
3.答案 (1)0.654(0.651、0.656均可) (2)①A C E ②见解析
解析 (1)从题图甲中可读出紧密绕制的39匝金属丝的宽度为2.55cm,故金属丝的直径为2.55cm39≈0.0654cm=0.654mm。
(2)①由于两节干电池串联的电压约为3V,则电压表应选A;通过金属丝的最大电流约为Im=UR=0.6A,则电流表应选C;滑动变阻器采用限流式接法,则滑动变阻器的最大阻值应与金属丝的电阻接近,故应选E。
②错误a:导线应该连接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱上,而不是接在滑片上;错误b:待测电阻的阻值较小,则电流表应该采用外接法。
4.答案 (1)0.400 (2)右 (3)图见解析 (4)πd2k4L
解析 (1)螺旋测微器的分度值为0.01mm,读数为0+40.0×0.01mm=0.400mm。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到最大阻值处,即右端,以保证闭合开关时,电路中的电流最小。
(3)根据电路图可知,滑动变阻器采用限流式接法,测量电路采用电流表外接法,实物图如图所示。
(4)由于作出的U-I图像为一条过原点的倾斜直线,其斜率表示电阻的阻值,可得待测金属丝的阻值为R=k;根据电阻定律可得R=ρLS=4ρLπd2,联立解得ρ=πd2k4L。
5.答案 (1)a d (2)图见解析 (3)4.5(4.4~4.6均可) (4)1.865(1.864~1.866均可) 4.240 (5)πUd24Il
解析 (1)由于待测电阻阻值较小,与电流表内阻接近,因此采用电流表外接法,以减小实验误差,故导线①应接a;滑动变阻器采用分压式接法,故导线②要与d接通。
(2)根据表中的数据在图中描点,用直线拟合各点,作出的U-I图线如图所示。
(3)根据U-I图线的斜率表示电阻,有Rx=ΔUΔI=1.80.4Ω=4.5Ω。
(4)螺旋测微器的精确度为0.01mm,应估读到分度值的下一位,可知其示数为d=1.5mm+36.5×0.01mm=1.865mm;游标卡尺是20分度的,精确度为0.05mm,不需要估读,可知其示数为l=42mm+8×0.05mm=42.40mm=4.240cm。
(5)由欧姆定律可得Rx=UI,又Rx=ρlS,金属丝的横截面积S=πd22,联立得ρ=πUd24Il。U/V
0.30
0.40
0.80
1.10
1.20
1.60
I/A
0.07
0.09
0.18
0.22
0.27
0.35