高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 导体的电阻巩固练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 导体的电阻巩固练习，文件包含人教版高中物理必修第三册同步讲义113实验导体的电阻率的测量原卷版docx、人教版高中物理必修第三册同步讲义113实验导体的电阻率的测量解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共40页， 欢迎下载使用。

（一）课前阅读：
一、游标卡尺的原理及读数
1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图所示)
2．原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度．
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：
3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
4．读数
若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标尺的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.
5．注意事项
(1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读，但读数要注意最小精确度所在的位数，如果读数最后一位是零，该零不能去掉．
(2)读数时，要注意游标尺第几条刻度线(不含零刻度线)与主尺对齐．
二、螺旋测微器的原理及读数
1．构造
如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上．
2．原理
测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上有50个等分刻度，可动刻度每旋转一格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
3．读数方法
L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01 mm.
4．注意事项
(1)读数时准确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留三位．
(2)读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出．
三、实验思路
设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d(S＝eq \f(πd2,4))，由R＝ρeq \f(l,S)得：ρ＝eq \f(RS,l)(用R、S、l表示)＝eq \f(πd2R,4l)(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率．
（二）基础梳理
滑动变阻器的两种接法
1．滑动变阻器的两种接法(限流电路、分压电路)
2.两种接法的适用条件
(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。因为R小，限流式接法中滑动变阻器分得的电压大，移动滑片调节范围大。
(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。因为R大，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，移动滑片电压变化明显，便于调节。
(3)以下几种情况必须采用分压式接法
①若采用限流式接法不能使电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法。
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量平均值，此时应改用分压式接法。
③若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。
(4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，能耗低。
【典例精析】
例1．在“测定金属丝的电阻率”的实验中：
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d＝____ mm.
(2)请根据如图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小．
(3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝________.(用题目所给字母和通用数学符号表示)
答案 (1)0.384(0.383～0.385均可) (2)见解析图 (3)eq \f(πUd2,4Il)
解析 (1)螺旋测微器固定刻度示数为零，可动刻度示数为38.4×0.01 mm＝0.384 mm，
故d＝0.384 mm.
(2)接法如图所示．
(3)根据欧姆定律有Rx＝eq \f(U,I)，
又Rx＝ρeq \f(l,S)，S＝eq \f(πd2,4)，
联立可得ρ＝eq \f(πUd2,4Il).
二、电表的两种接法
1．电表的两种接法
2．选择电流表内、外接的常用方法
(1)直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况，当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。
(2)公式计算法
当Rx> eq \r(RARV) 时，用电流表内接法，
当Rx< eq \r(RARV) 时，用电流表外接法，
当Rx＝ eq \r(RARV) 时，两种接法效果相同。
(3)试触法：适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况，如图所示，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数变化明显，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法。
例2．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为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乙所示，结果由公式Rx＝ eq \f(U,I) 计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则____________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
答案 Rx1 大于 小于
解析 由题意知 eq \f(RV,Rx) ＝ eq \f(2 000 Ω,200 Ω) ＝10， eq \f(Rx,RA) ＝ eq \f(200 Ω,10 Ω) ＝20，故 eq \f(RV,Rx) < eq \f(Rx,RA) ，电压表的分流作用较显著，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法，Rx1更接近待测电阻的真实值。题图甲中待测电阻的测量值是Rx与RA串联后的电阻值，故Rx真 eq \f(UR,IR) ＝R真
电压表示数UV＝UR
电流表示数IA＝IR＋IV>IR
R测＝ eq \f(UV,IA) < eq \f(UR,IR) ＝R真
误差来源
电流表的分压作用
电压表的分流作用
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0