2020-2021学年新教材高中物理 第十一章 电路及其应用 3 实验 导体电阻率的测量课后习题（含解析）新人教版必修3.docx

1、实验:导体电阻率的测量课后篇巩固提升基础巩固1.(2020陕西渭南高二上学期期末)现有一合金制成的圆柱体,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甲和图乙所示,由图甲读得圆柱体的直径为 mm,由图乙读得圆柱体的长度为 cm。解析由题图所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为2.5mm,游标尺示数为21.00.01mm=0.210mm,螺旋测微器示数为2.5mm+0.210mm=2.710mm;由题图乙所示可知,游标卡尺主尺示数为3.9cm=39mm,游标尺示数为150.05mm=0.75mm,游标卡尺示数为39mm+0.75mm=39.75mm=3

2、.975cm。答案(1)2.710(2)3.9752.(2020安徽合肥高二上学期期末检测)(1)用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图甲所示,此示数为 mm。(2)一游标卡尺的主尺最小分度为1 mm,游标上有10个小等分间隔,现用此卡尺来测量工件的直径,如图乙所示。该工件的直径为 mm。解析(1)螺旋测微器的固定刻度读数为8mm,可动刻度读数为0.0111.7mm=0.117mm。所以最终读数为:8mm+0.117mm=8.117mm,由于需要估读因此在范围8.1168.118内均正确。(2)游标卡尺的固定刻度读数为29mm,游标读数为0.18=0.8mm,所以最终读数为:29mm+0.8m

3、m=29.8mm。答案(1)8.117(8.1168.118均可)(2)29.83.(2020湖南张家界高二上学期期末考试)某兴趣小组通过实验测量澧水河水的电阻率,现备有一根均匀长的玻璃管(两端各有一个圆形电极,可装入样品水,接触电阻不计),电压表(量程12 V、内阻约为1 000 ),电流表(量程100 A、内阻约为5 ),滑动变阻器(10 、1 A),电池组(电动势为12 V,内阻不计),开关,导线,游标卡尺,螺旋测微器,待测样品水(电阻约为200 k)。请回答下列问题:(1)如下图所示,用游标卡尺测量样品水的长度L= mm,螺旋测微器测出直径d= mm。(2)为了精确测量,测量电路图应选

4、。解析(1)用游标卡尺测量样品水的长度L=70mm+0.05mm12=70.60mm;螺旋测微器测出直径d=6.5mm+0.01mm8.0mm=6.580mm。(2)比较待测水样的电阻、电压表的内阻和电流表的内阻可知,待测水样的电阻远大于电流表的内阻,则应该采用电流表内接;滑动变阻器用分压电路,则电路图D正确。答案(1)70.606.580(2)D4.(2020陕西咸阳高二上学期期末教学质量检测)某同学需测量一个圆柱体工件的电阻率,该同学先用螺旋测微器测量圆柱体的直径,游标卡尺测量该圆柱体的长度。(1)螺旋测微器和游标卡尺的示数如上图,则直径为D= mm,圆柱体的长度为L= mm;(2)为了测

5、量出该金属的电阻,该同学设计了如图甲所示的电路,请按设计的电路完成实物图乙的连线;(3)如图丙所示,实验中当把电压表的右端分别接于a点和b点,发现电流表的示数有明显的变化。若实验时把电压表的右端接于a点,这时测得的电阻值比真实值偏(选填“大”或“小”);(4)实验测得工件两端的电压为U,通过的电流为I,写出该工件材料电阻率的表达式=(用已测量的物理量相应的字母表达)。解析(1)螺旋测微器示数为1.5mm+11.00.01mm=1.610mm游标卡尺示数为38mm+70.05mm=38.35mm(2)根据图示电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:(3)若实验时把电压表的右端接于a点,电压表测

6、量值等于真实值,而电流表测量值大于真实值,因此依据R=UI,此时测量值偏小。(4)电阻:R=UI由电阻定律可知:R=LS=L(D2)2则电阻率为:=D2U4IL答案(1)1.61038.35(2)(3)小(4)D2U4IL能力提升1.在“金属电阻率的测量”的实验中,提供的电源是一节内阻可不计的干电池,待测金属丝的直径小于1 mm,长度约为80 cm,阻值约为3 ,使用的电压表有03 V(内阻约为3 k)和015 V(内阻约为15 k)两个量程,电流表有00.6 A(内阻约为0.1 )和03 A(内阻约为0.02 )两个量程,供限流用的滑动变阻器有:A.010 ;B.0100 ;C.01 500

7、 三种,可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种。用螺旋测微器测金属丝的直径如图丙所示,则:(1)螺旋测微器的示数是 mm。(2)为减小测量电阻的误差,应选用图所示的电路。(3)为了便于调节,应选用编号为的滑动变阻器。(4)电压表的量程应选用 V。(5)电流表的量程应选用 A。解析(1)螺旋测微器的读数为0.5mm+30.60.01mm=0.806mm;(2)根据电源电动势为1.5V可知,电压表应选03V的量程;根据I=UR可求出通过待测电阻的最大电流为Imax=ERx=0.5A,所以电流表应选00.6A的量程;由于待测电阻满足RVRxRxRA,可知电流表应用外接法,所以应选图乙所示的电路;(

8、3)为使实验时调节方便,滑动变阻器应选A;(4)根据(2)的分析可知,电压表应选03V的量程;(5)根据(2)的分析可知,电流表应选00.6A的量程。答案(1)0.806(0.8040.808均正确)(2)乙(3)A(4)03(5)00.62.(2020广东汕头高二上学期检测)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次,求出其平均值l。其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为 cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示,图中读

9、数为 mm。(2)采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式=计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。(3)请你根据电路图在实物图中进行实物连线。(电流表选0.6 A量程,电压表选3 V量程)解析(1)由题图刻度尺可知,其分度值为1mm,示数为24.1224.16cm;由图示螺旋测微器可知,其示数为:0.5mm+1.60.01mm=0.516mm;(2)采用安培表外接法,由于电压表的内阻不是无穷大,电压表有分流,从而电流表的测量值大于真实值,由R=UI可知,电阻的测量值小于真实值;由R=lS,R=UI,S=14d2,可得=d2U4Il。

10、(3)实物连接如下图所示。答案(1)24.14(24.1224.16均可)0.516(0.5150.518均可)(2)偏小d2U4IL(3)3.(2020山西运城高二上学期期末)在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍,内三角形为中空。(1)为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用表的欧姆挡“1”按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图乙所示,则读数应记为。(2)现利用实验室的下列器材,精确测量它的电阻R,以便进一步测出该材料的电阻率:A.电源E(电动势为3 V,内阻约为1 )B.电流表A1(量程为

11、00.6 A,内阻r1约为1 )C.电流表A2(量程为00.6 A,内阻r2=5 )D.最大阻值为10 的滑动变阻器R0E.开关S,导线若干请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。先将R0调至最大,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下各电表读数,再改变R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据,用测量的量和已知量来计算R时,若A1的示数为I1,A2的示数为I2,则该金属导体的电阻R=。该同学用直尺测量导体的长度为L,用螺旋测微器测量了外三角形的边长a。测边长a时,螺旋测微器读数如图丁所示,则a= mm。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式

12、为=。解析(1)用表的欧姆挡“1”按正确的操作步骤粗测其电阻,由图乙所示表盘可知,读数为:61=6。(2)给出的器材中只有电流表,没有电压表,但其中一个电流表给出了其内阻,可将此电流表当电压表使用,利用伏安法测电阻,测量电路如图所示。由欧姆定律可知:I2r2=(I1-I2)R解得R=I2r2I1-I2螺旋测微器读数a=5.5mm+0.01mm16.5=5.665mm;由几何关系可得导体的截面积为S=34a2-34a22=3316a2则根据欧姆定律R=LS,解得=33a2I2r216L(I1-I2)答案(1)6(2)I2r2I1-I25.665(5.6635.667)33a2I2r216L(I1-I2)