高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第3章 恒定电流第1节 电流课时训练

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第6节 科学测量:金属丝的电阻率
基础过关练
题组一 长度的测量
1.(2022山东德州陵城翔龙高级中学阶段练习)在某次实验时,甲同学用游标卡尺测量一工件长度(如图甲),示数为 cm。乙同学用螺旋测微器测量该工件宽度(如图乙),示数为 mm。
题组二 伏安法测电阻
2.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示。
计算结果由Rx=UI计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的读数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则 (填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
3.在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,选择能够尽量减小误差的电路图连接实物进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上(如图所示)。
(1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
(2)在方框中画出此实验的电路原理图。
题组三 测量金属的电阻率
4.(2022山东微山二中阶段练习)在做“测定金属的电阻率”的实验中,若待测电阻丝的电阻约为5 Ω,要求测量结果尽量准确,备有以下器材:
A.电池组(3 V、内阻1 Ω)
B.电流表(0~3 A,内阻约0.012 5 Ω)
C.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)
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(0~2 000 Ω,允许最大电流0.3 A)
H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是 (只填写字母代号)。
(2)某同学采用了如图甲所示的部分电路测量电阻,则测量值比真实值偏 (选填“大”或“小”)。根据测量数据得到的U-I曲线如图乙所示,图中MN段向上弯曲的主要原因是 (填选项前的字母)。

A.随着电阻丝中的电流增大,温度升高,电阻率增大,电阻增大
B.随着电阻丝中的电流增大,温度升高,电阻率减小,电阻减小
5.现有一合金制成的圆柱体,为测量该合金的电阻率,现用伏安法测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。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示。
(1)由上图读得圆柱体的直径为 cm,长度为 cm。
(2)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为D、L,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ= 。
6.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1和图2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0开始变化。请将图3所示实物电路图中所缺导线补全。
(3)图4是根据实验中测得的6组电流、电压的值描绘的点,在图4上画出U-I关系图,求出金属丝的阻值R= Ω(保留3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)。
能力提升练
题组一 伏安法测电阻
1.(2023山东青岛第九中学月考)某同学想要准确测量一阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程为0~6 mA,内阻300 Ω)
B.电压表V(量程为0~3 V)
C.滑动变阻器R1(0~5 Ω)
D.滑动变阻器R2(0~1 000 Ω)
E.电阻箱R0(0~999.9 Ω)
F.电源(电压E=3 V)
G.开关
H.导线若干
(1)为尽可能获取多组数据和操作方便,滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”);为将电流表A改装成量程为0~0.6 A的电流表,把电流表A与电阻箱R0并联,需要将电阻箱R0的阻值调为 Ω(结果保留2位有效数字)。
(2)根据实验室提供的器材,设计实验电路并将如图甲所示的电路图补充完整。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录下电压表的示数U和电流表的示数I,换算出通过待测电阻的电流Ix,在方格纸上作出如图乙所示的U-Ix图线,则待测电阻的阻值Rx= Ω(结果保留2位有效数字)。
题组二 测量金属的电阻率
2.(2024北京第九中学期中)电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量其横截面直径,示数如甲图所示,可知其直径为 mm;用游标卡尺测其长度,示数如乙图所示,可知其长度为 mm。
(2)其电阻约为6 Ω。为了减小实验误差,需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻,要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大,滑动变阻器采用分压式接法。除待测圆柱体Rx外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程0~3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A(量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω)
D.滑动变阻器R1(阻值范围0~5 Ω,2.0 A)
E.滑动变阻器R2(阻值范围0~2 000 Ω,0.1 A)
F.直流电源(电压为3 V)
G.开关S,导线若干
电压表应选 ,滑动变阻器应选 。(均填器材前的字母代号)
(3)为测量尽可能准确,请将图丙实验电路补充完整。
(4)实验测出圆柱体的电阻为R,圆柱体横截面的直径为D,长度为L,则圆柱体电阻率为ρ= 。(用D、L、R表示)
(5)关于本实验的误差,下列说法正确的是 。
A.对圆柱体的直径多次测量求平均值,可消除误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.利用电流I随电压U的变化图线求圆柱体电阻可减小偶然误差
3.(2022首都师范大学附属中学月考)在“测定金属的电阻率”实验中:
(1)利用螺旋测微器测量合金丝的直径d,某次测量时,螺旋测微器的示数如图1所示,则该合金丝直径的测量值d= mm。
(2)若测出合金丝长度为L,直径为d,电阻为R,则该合金丝电阻率的表达式为ρ= 。(用上述字母和通用数学符号表示)
(3)按图2所示的电路图测量合金丝的电阻Rx。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
A.待测合金丝(接入电路的阻值约5 Ω)
B.电源 (电压为4 V,内阻不计)
C.电流表(0~3 A,内阻约0.01 Ω)
D.电流表(0~0.6 A,内阻约0.2 Ω)
E.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200 μA,内阻rg为500 Ω)
F.滑动变阻器(0~10 Ω,允许通过的最大电流为1 A)
G.滑动变阻器(0~100 Ω,允许通过的最大电流为0.3 A)
H.电阻箱R0(0~99 999.9 Ω)
为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选 ,滑动变阻器应选 。
(4)按图2所示的电路图测量合金丝的电阻Rx,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于 端(选填“a”或“b”)。
(5)甲同学按照图2所示电路图正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为R0=14 500 Ω,改变滑动变阻器接入电路的电阻值,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G的示数IG和电流表A的示数IA的关系图线如图3所示。由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
答案与分层梯度式解析
第3章 恒定电流
第5节 科学测量:长度的测量及测量工具的选用
第6节 科学测量:金属丝的电阻率
基础过关练
1.答案 10.405 7.575(7.574~7.576均可)
解析 游标卡尺的主尺读数为10.4 cm,游标尺读数为0.05×1 mm=0.05 mm=0.005 cm,所以游标卡尺的示数为10.4 cm+0.005 cm=10.405 cm,螺旋测微器的固定刻度读数为7.5 mm,可动刻度读数为0.01×7.5 mm=0.075 mm,所以螺旋测微器示数为7.5 mm+0.075 mm=7.575 mm。
方法技巧 游标卡尺的读数要三看:一看游标尺的分格数,由此确定精度;二看游标尺上0刻度线位置(易与游标尺的边界混淆);三看游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。游标卡尺的读数=主尺(整毫米数)+游标尺(对齐格数×精度),精度包括0.1 mm、0.05 mm或0.02 mm,读数时不需要向后估读一位。
2.答案 Rx1 大于 小于
解析 RxRA=20,RVRx=10,因此Rx属于大电阻,用电流表内接法测电阻时测量值更接近真实值,即Rx1更接近真实值。因Rx1=UI=Rx+RA,故Rx1>Rx;Rx2=UI=R并(即Rx与RV的并联值),故Rx2