高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第三章 恒定电流第三节 测量金属丝的电阻率优秀课后作业题
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第三节 测量金属丝的电阻率
3.用螺旋测微器测量电阻丝的直径,如图甲、乙所示,则电阻丝的直径分别为 、
。
甲 乙
1. 在“测量金属丝的电阻率”实验中。
(1)用螺旋测微器测量该金属丝的直径,某次测量结果如图甲所示,其读数为 。
甲
(2)图乙是测量金属丝电阻Rx的电路图,请根据电路图补充完成图丙中实物间的连线。
乙 丙
(3)以U为纵坐标,I为横坐标,利用实验数据作出如图丁所示的图像。由图线得到金属丝的阻值= (保留两位有效数字)。
丁
(4)若该金属丝接入电路的长度为,直径为,阻值为,则其电阻率的表达式为 。
2.在“测定金属丝的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度如图所示,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5 Ω,用伏安法测出金属丝的电阻,然后由算出该金属丝的电阻率。
(1)从图中可以读出该金属丝的直径
= mm。
(2)为了测量该金属丝的电阻,实验小组取来两节干电池,将金属丝拉直后两端固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上,如图甲,底座的中间有一个可沿金属丝滑动的金属触头,触头上固定了接线柱,按下时,触头才与金属丝接触,触头的位置可以从刻度尺上读出。实验采用的电路原理图如图乙所示。请根据该原理图,用笔画线代替导线将实物图丙连接成实验电路。
甲 乙
丙 丁
(3)闭合开关后,滑动变阻器触头调至一合适位置后不动,多次改变P的位置,得到几组U、I、L的数据,用R=计算出相应的电阻值后作出L-R图线如图丁所示。取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR,若金属丝直径为d,则该金属丝的电阻率ρ= 。
3. ab是一段粗细均匀的合金金属丝,为测定该金属丝的电阻率ρ,某实验小组设计了如图甲所示的电路。R0是阻值为2 Ω的保护电阻,滑片P与金属丝始终接触良好。
甲 乙
丙
(1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图乙所示,其示数为d= mm。
(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,记录aP长度x和对应的电压U、电流I等相关数据,如下表:
x/ m | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
U/ V | 1.50 | 1.72 | 1.89 | 2.00 | 2.10 | 2.18 |
I/A | 0.49 | 0.43 | 0.38 | 0.33 | 0.31 | 0.28 |
/ Ω | 3.06 | 4.00 | 4.97 | 6.06 | 6.77 | 7.79 |
若不考虑电流表的内阻,请利用题中所给字母写出该合金金属丝电阻率的表达式ρ= 。
(3)表格中数据是在实验过程中记录的实际测量数据,据表中数据作出-x图像如图丙所示,利用该图,可求得金属丝的电阻率ρ为 Ω·m(结果保留两位有效数字)。经分析可知图丙中-x图线纵轴截距的物理意义是 。
4.为测量一段粗细均匀、直径为d、电阻较大的金属丝的电阻率,某同学设计了如图11-3-5(a)所示的电路,其中MN为金属丝,R0是保护电阻。调节滑片P,记录电压表的示数U,电流表的示数I以及对应的金属丝PN的长度x。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图(b)所示,则金属丝的直径d= mm。
(2)在坐标纸上描绘出图线,如图(c)所示。若图线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,则金属丝的电阻率ρ= (用题目中所给符号表示)。
(a) | (b) | (c) |
(3)如果不考虑偶然误差,通过该实验测得金属丝的电阻率 (选填“大于”“等于”或“小于”)金属丝电阻率的真实值。
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第三节 测量金属丝的电阻率
参考答案
1. 0.851(0.850~0.852均正确) 4.700(4.769~4.701均正确)
解析:图甲中螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm,可动刻度读数为35.1×0.01 mm=0.351 mm,所以最终读数为0.5 mm+0.351 mm=0.851 mm;图乙中螺旋测微器的固定刻度读数为4.5 mm,可动刻度读数为20.0×0.01 mm=0.200 mm,所以最终读数为4.700 mm。
2. (1)0.400 (2)如图所示 (3)4.5 (4)ρ=
解析:(1)由题图中螺旋测微器可知其读数为0 mm+40.0×0.01 mm=0.400 mm。
(2)实物连线图如图所示。
(3)由题图可知,当电压时,电流,则金属丝的阻值为Ω。
(4)根据电阻定律,又
解得。
3. (1)1.700 (2)如图所示 (3)
解析:(1)由螺旋测微器的读数规则可知该金属丝的直径:d=1.5 mm+20.0×0.01 mm=1.700 mm;
(2)实物连接图如图所示;
(3)由,可得,又因为,所以有,即:ρ==。
4. (1)0.400(0.397~0.402均可) (2) (3)1.3×10-6 电流表的内阻
解析:(1)由题图乙所示螺旋测微器可知示数为0 mm+40.0×0.01 mm=0.400 mm。
(2)由电阻定律可得,R=,由欧姆定律可得R=,则=,由S=,可得ρ=。
(3)由电阻定律可得=,-x图像斜率为k=,由题图丙图像可知:k== =10 ,
即=10 ,得电阻率为ρ≈1.3×10-6 。
经分析可知,题图丙中-x图线纵轴截距的物理意义是电流表的内阻。
5. (1)0.680(0.679~0.681均可) (2) (3)等于
解析:(1)由题图所示螺旋测微器可知,其示数为0.5 mm+18.0×0.01 mm=0.680 mm。
(2)由题图可知,电压表的示数为
其中,,b=RA
联立可得
图线的斜率为,即。
(3)金属丝的电阻率,与电流表内阻无关,所以该实验测得的金属丝的电阻率等于金属丝电阻率的真实值。
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