2024-2025學(xué)年高中物理第二章恒定電流2.6.2實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率課后強(qiáng)化演練含解析新人教版選修3-1

PAGE6-試驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率一、選擇題1．(多選)在“測(cè)定金屬的電阻率”的試驗(yàn)中，下列說法中正確的是()A．用伏安法測(cè)金屬絲的電阻時(shí)，可采納電流表內(nèi)接法B．試驗(yàn)中應(yīng)調(diào)整滑動(dòng)變阻器，取得多組U和I的值，然后求出電阻平均值C．應(yīng)選用毫米刻度尺測(cè)整根金屬絲的長(zhǎng)度三次，然后求出長(zhǎng)度平均值D．試驗(yàn)中電流強(qiáng)度不得太大，以免電阻率發(fā)生改變解析：用伏安法測(cè)金屬絲電阻時(shí)，因金屬絲電阻較小，應(yīng)采納電流表外接法，A錯(cuò)；計(jì)算電阻率公式中的l應(yīng)為接入電路中的長(zhǎng)度，并不是整根金屬絲的長(zhǎng)度，C錯(cuò)，B、D正確．答案：BD2．(多選)在“測(cè)定金屬的電阻率”試驗(yàn)中，關(guān)于誤差的下列說法中正確的是()A．電流表采納外接法，將會(huì)使ρ測(cè)＞ρ真B．電流表采納外接法，由于電壓表的并聯(lián)引起了金屬絲分壓的減小而引起測(cè)量誤差C．由ρ＝eq\f(πd2U,4Il)可知I、d、U、l中每一個(gè)物理量的測(cè)量都會(huì)引起ρ的測(cè)量誤差D．由ρ＝eq\f(πd2U,4Il)可知對(duì)試驗(yàn)結(jié)果精確性影響最大的是直徑d的測(cè)量解析：由于金屬絲阻值較小，若電流表采納內(nèi)接法，則電流表分壓產(chǎn)生的誤差太大，故電流表采納外接法，R測(cè)＜R真，由R＝ρeq\f(l,S)可知ρ測(cè)＜ρ真，A項(xiàng)說法錯(cuò)誤；電流表采納外接法時(shí)，由于電壓表的分流作用會(huì)引起測(cè)量誤差，故B項(xiàng)說法錯(cuò)誤；由ρ＝eq\f(πd2U,4Il)可知要測(cè)量的物理量是d、U、I和l，都會(huì)引起測(cè)量誤差，且直徑d在公式中是平方關(guān)系，所以影響最大，故選項(xiàng)C、D說法正確．綜上所述答案為CD.答案：CD二、非選擇題3．在做“測(cè)定金屬絲的電阻率”的試驗(yàn)中，若待測(cè)金屬絲的電阻約為5Ω，要求測(cè)量結(jié)果盡量精確，供應(yīng)以下器材供選擇：A．電池組(3V，內(nèi)阻約1Ω)B．電流表(0～3A，內(nèi)阻約0.0125Ω)C．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約4kΩ)E．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)F．滑動(dòng)變阻器(0～2000Ω，允許最大電流0.3A)G．滑動(dòng)變阻器(0～20Ω，允許最大電流1A)H．開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)試驗(yàn)選擇的器材有________(填寫儀器前字母代號(hào))．(2)若用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲直徑d的讀數(shù)如圖1，則讀數(shù)為________mm.(3)測(cè)電阻時(shí)，電流表、電壓表、待測(cè)金屬絲電阻在組成電路時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D2虛線框內(nèi)畫出應(yīng)采納的試驗(yàn)原理圖，且此原理圖使得待測(cè)金屬絲電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏________(選填“大”或“小”)．(4)若用L表示金屬絲長(zhǎng)度，d表示直徑，測(cè)得電阻值為R，則計(jì)算金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ＝________________________________________________________________________.解析：(1)電池電動(dòng)勢(shì)為3V，則電壓表選D，流過金屬絲的最大電流Im＝eq\f(E,Rx＋r)＝0.5A，故電流表選C，待測(cè)金屬絲阻值較小，選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器G，還須要導(dǎo)線、開關(guān)，故選ACDGH.(2)依據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知，金屬絲直徑d＝0.5mm＋0.400mm＝0.900mm.(3)依據(jù)eq\f(Rx,RA)<eq\f(RV,Rx)，電流表選擇外接法，外接法測(cè)量值偏?。瑒?dòng)變阻器阻值大于待測(cè)電阻阻值，采納限流接法，試驗(yàn)電路圖如圖所示：(4)依據(jù)電阻定律可知R＝ρeq\f(L,S)，解得ρ＝eq\f(πd2R,4L).答案：(1)ACDGH(2)0.900(3)見解析圖小(4)eq\f(πd2R,4L)4．在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的試驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲的電阻Rx約為3Ω，試驗(yàn)室備有下列試驗(yàn)器材：A．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ)B．電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)C．滑動(dòng)變阻器R(0～10Ω，額定電流0.5A)D．電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為0.3Ω)E．開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為減小試驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖中________(選填“甲”或“乙”)為該試驗(yàn)的電路原理圖．(2)現(xiàn)用刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得其直徑示數(shù)如丙圖，則直徑為________mm.圖丁為兩電表的示數(shù)，則該金屬絲的電阻率為________Ω·m.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析：(1)依據(jù)eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)可知，電流表外接，乙圖符合題意．(2)螺旋測(cè)微器讀數(shù)由固定刻度和可動(dòng)刻度兩部分組成，d＝0.5mm＋0.01×10.8mm＝0.608mm；電壓表量程為3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.20V，電流表量程為0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.50A，依據(jù)歐姆定律得，R＝eq\f(U,I)＝2.4Ω；金屬絲的電阻率ρ＝eq\f(RS,L)≈1.16×10－6Ω·m.答案：(1)乙(2)0.6081.16×10－65．試驗(yàn)室購(gòu)買了一捆標(biāo)稱長(zhǎng)度為100m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過試驗(yàn)測(cè)定其實(shí)際長(zhǎng)度．該同學(xué)首先測(cè)得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2，查得銅的電阻率為1.7×10－8Ω·m，再利用圖甲所示電路測(cè)出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度．可供運(yùn)用的器材有：電流表：量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω；電壓表：量程3V，內(nèi)阻約9kΩ；滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值5Ω；滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值20Ω；定值電阻：R0＝3Ω；電源：電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻可不計(jì)；開關(guān)、導(dǎo)線若干．回答下列問題：(1)試驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________(選填“a”或“b”)端．(2)在實(shí)物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)依據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接．(3)調(diào)整滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________V.(4)導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度為________m．(保留2位有效數(shù)字)解析：(1)電路圖中滑動(dòng)變阻器限流連接，最大阻值應(yīng)遠(yuǎn)大于被測(cè)電阻Rx，故選擇R2，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至阻值最大處——a處．(2)依據(jù)電路圖連接實(shí)物圖．(3)電壓表分度值為0.1V，量程為3V，讀數(shù)為2.30V.(4)依據(jù)歐姆定律得Rx＋R0＝eq\f(U,I)，依據(jù)電阻定律得Rx＝ρeq\f(L,S)，聯(lián)立解得L＝94m.答案：(1)R2a(2)見解析圖(3)2.30(4)946．(2024·海南卷)某同學(xué)用伏安法測(cè)量待測(cè)電阻的阻值．現(xiàn)有器材為：待測(cè)電阻R(阻值約為5Ω)電源(電動(dòng)勢(shì)3V)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10Ω)電流表(量程0.6A,3A)電壓表(量程3V,15V)開關(guān)，導(dǎo)線若干．試驗(yàn)要求在測(cè)量電路中將電流表外接，滑動(dòng)變阻器起限流作用．回答下列問題：(1)依據(jù)試驗(yàn)要求在圖(a)中畫出實(shí)物連線圖．(2)若已按試驗(yàn)要求接線，閉合開關(guān)后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)始終約為3V，電流表的示數(shù)始終接近0.寫出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的一個(gè)緣由：_________________________________________________________________________________________________________.(3)在連線正確后，閉合開關(guān)．電壓表和電流表的示數(shù)分別如圖(b)和圖(c)所示．由圖可知，電壓表讀數(shù)為________V，電流表讀數(shù)為________A．由此可得待測(cè)電阻的阻值為________Ω(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．解析：(1)電源電動(dòng)勢(shì)為3V，電壓表的量程選用3V，依據(jù)歐姆定律可知，電流的最大值大約0.6A，電流表量程選擇0.6A，實(shí)物圖連線如圖所示：(2)閉合開關(guān)后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)始終約為3V，電流表的示數(shù)始終接近0，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的緣由是待測(cè)電阻R斷路，由于電壓表內(nèi)阻特別大，導(dǎo)致電流表電流接近0，電壓表電壓測(cè)得是電源電壓．(3)電壓表量程為3V，分度值為0.1V，則電壓表的讀數(shù)為2.20V，電流表量程為0.6A，分度值為0.02A，則電流表的讀數(shù)為0.480A，依據(jù)歐姆定律得，待測(cè)電阻R＝eq\f(U,I)≈4.58Ω.答案：(1)見解析(2)待測(cè)電阻R斷路(3)2.200.4804.587．要測(cè)量某種合金的電阻率．(1)若合金絲長(zhǎng)度為l，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝________.用螺旋測(cè)微器測(cè)合金絲的直徑如圖甲所示，讀數(shù)為________mm.(2)圖乙是測(cè)量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān)．依據(jù)原理圖在圖丙中將實(shí)物連線補(bǔ)充完整．(3)閉合S1，當(dāng)S2處于位置a時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1＝1.35V，I1＝0.30A；當(dāng)S2處于位置b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2＝0.92V，I2＝0.32A．依據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)推斷，當(dāng)S2處于位置________(選填“a”或“b”)時(shí)，測(cè)量相對(duì)精確，測(cè)量值Rx＝________Ω.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析：(1)依據(jù)電阻定律得，R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(l,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))2)，解得電阻率ρ＝eq\f(πRD2,4l).依據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知，示數(shù)為0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm.(2)依據(jù)原理圖連接實(shí)物圖，如圖所示：