2020-2021学年高中物理-第十一章-电路及其应用-3-金属丝电阻率的测量课时检测新人教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第十一章 电路及其应用 3 金属丝电阻率的测量课时检测新人教版必修3

2020-2021学年高中物理 第十一章 电路及其应用 3 金属丝电阻率的测量课时检测新人教版必修3

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金属丝电阻率的测量
(25分钟　50分)
1.(2分)在“测定金属丝电阻率”的实验中,由ρ=可知,对实验结果的准确性影响最大的是 (　　)
A.金属丝直径d的测量　　　 B.电压U的测量
C.电流I的测量 D.金属丝长度l的测量
【解析】选A。四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响,但影响最大的是直径d,因为在计算式中取直径的平方。
2.(2分)在测金属丝的电阻率的实验中,下列说法中错误的是(　　)
A.用伏安法测电阻时,可采用电流表外接法
B.实验中应调节滑动变阻器,取得多组U和I的值,然后求出平均电阻
C.应选用毫米刻度尺测金属丝的长度三次,然后求出平均长度l
D.实验中电流不能太大,以免电阻率发生变化
【解析】选C。测量的是接入电路中的金属丝的有效长度。故C错。
3.(2分)在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中,为了减小实验误差,并要求在实验中获得较大的电压调节范围,在测量其电阻时应选择的电路是(　　)

【解析】选D。金属阻值较小,在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法,题干中要求实验中获得较大的电压调节范围,故滑动变阻器要采用分压式接法,D正确。
4.(10分)某同学要测定某金属丝的电阻率,金属丝的电阻大约为5 Ω。
(1)用螺旋测微器测出金属丝的直径d,读数如图所示,则直径d=________mm。 

(2)为了测定金属丝的电阻,实验室提供了以下器材:
A.电压表:0～3 V,内阻约为10 kΩ;0～15 V,内阻约为50 kΩ
B.电流表:0～0.6 A,内阻约为0.5 Ω;0～3 A,内阻约为0.1 Ω
C.滑动变阻器:0～10 Ω
D.滑动变阻器:0～100 Ω
E.两节干电池
F.电键及导线若干
为多测量几组实验数据,请你用笔画线代替导线连接完整如图所示的实物电路,滑动变阻器应选用__________(填器材前面的字母代号)。 

(3)将电路正确连接后,闭合电键,调节滑动变阻器,测量多组电压、电流的值,作出I-U图像,如图所示,由图像求得金属丝的电阻为________Ω;由于电表连接问题导致电阻率的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 

【解析】(1)由题图可知,金属丝直径
d=0.5 mm+38.0×0.01 mm=0.880 mm。
(2)电源为两节干电池,即电动势为3 V,电压表应选择3 V的量程,由题意知,电路中最大电流约为I===0.6 A,故电流表应选择0.6 A的量程,由于电压表内阻远大于待测金属丝阻值,则电流表应采用外接法,为多测几组实验数据,滑动变阻器应采用分压式接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选择C。
(3)由题图可知,金属丝电阻阻值R=≈4.17 Ω,电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,则所测电流偏大,电阻测量值偏小,电阻率测量值小于真实值。
答案:(1)0.880
(2)如图所示

C
(3)4.17　小于
5.(10分)导电玻璃是制造液晶显示器的主要材料之一。为测量某型号导电玻璃的电阻率,某研究性学习小组现选取长度L=2.5 m的圆柱体导电玻璃进行实验。请完成下列填空:

(1)首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径,示数如图所示,则直径d=
　　　　 mm。  
(2)然后用欧姆表粗测出该导电玻璃电阻约为1 200 Ω,为精确测量该导电玻璃的电阻Rx在额定电压下的阻值,且要求测量时电表的读数不小于其量程的,滑动变阻器易于调节。实验小组根据下面提供的器材,设计了一个实验方案。
器材
规格
电源E
电压4.5 V,内阻约为1 Ω
电压表V
量程0～3 V,内阻1 kΩ
电流表A1
量程0～2 mA,内阻15 Ω
电流表A2
量程0～0.6 A,内阻约为5 Ω
滑动变阻器R
阻值范围0～20 Ω,
允许通过的最大电流为1.0 A
定值电阻R1
阻值为985 Ω
定值电阻R2
阻值为1 985 Ω
开关S一只,导线若干
①电流表应选用　　　　;定值电阻应选用　　　　。  

②请在虚线框中补画出实验电路原理图,并标出所选器材对应的电学符号。
(3)若实验中该小组记录下电流表读数为1.2 mA,电压表读数为2.20 V,可求得该导电玻璃电阻率ρ=　　　　　。(保留三位有效数字) 
【解析】(1)根据螺旋测微器的读数规则可得直径d=1.5 mm+20.5×
0.01 mm=1.705 mm。
(2)由于滑动变阻器R阻值较小,为了易于调节,应采用分压式接法。测量该导电玻璃的电阻Rx的阻值应采用伏安法,且要求测量时电表的读数不小于其量程的,可将电流表A1和定值电阻R2串联后改装成电压表,

故电流表应选用A1,定值电阻应选用R2。又因为电压表V的阻值已知,故可以作为电流表来使用,因为电压表V的阻值与待测导电玻璃的阻值相差不大,故应采用外接法。电路原理图如图所示。
(3)根据欧姆定律得该导电玻璃电阻Rx==,再由电阻定律得Rx=ρ,横截面积S=πr2=πd2,整理后得ρ==,代入相关数据解得ρ=2.19×10-3 Ω·m。
答案:(1)1.705(1.703～1.707都算正确)
(2)①A1　R2　②见解析图　(3)2.19×10-3 Ω·m
6.(12分)在“测定金属导线的电阻率”的实验中,待测金属导线的电阻Rx约为
5 Ω。实验室备有下列实验器材:
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A1(量程0～3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0～600 mA,内阻约为1 Ω)
E.变阻器R1(0～100 Ω,0.3 A)
F.变阻器R2(0～2 000 Ω,0.1 A)
G.电池E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω)
H.开关S,导线若干
(1)为提高实验精确度,减小实验误差,应选用的实验器材有________。 
(2)为减小实验误差,应选用图甲中________(选填“a”或“b”)为该实验的电路图,并按所选择的电路图把图乙中的实物图用导线连接起来。 

(3)若用刻度尺测得金属导线长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得导线的直径为0.635 mm,两电表的示数分别如图所示,则电阻值为________Ω,电阻率为________。 

【解析】(1)由电池E决定了电压表选V1,结合Rx粗略计算电流最大为600 mA,故选A2,由Rx确定变阻器选R1。
(2)因A2的内阻不能满足远小于Rx,故选b图。
实物连接如图所示

(3)Rx== Ω=2.40 Ω
由Rx=ρ得
ρ== Ω·m≈1.27×10-6 Ω·m
答案:(1)ADEGH　(2)b　实物连接图见解析
(3)2.40　1.27×10-6 Ω·m
7.(12分)(2019·江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:

(1)螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动________(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。 
(2)选择电阻丝的______________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。 
(3)图2甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙实物电路中的正确位置。

(4)为测量Rx,利用图2甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1-I1关系图象如图3所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见表:
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图像。

(5)由此,可求得电阻丝的Rx=__________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。 
【解析】(1)在测量时,为了不损坏被测物体,最后应改用微调旋钮即C,直到听见“喀喀”的响声。
(2)为了减小测量误差,应选用电阻丝不同位置进行多次测量。
(3)按照电路图,将实物图连线如图:

(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出,再连成一条直线,如图:

(5)当电压表按甲图连接时,电压表测的电压为Rx、R0的电压之和,当电压表接在a、b间时,电压表测的电压为R0的电压,由图可得:Rx+R0= Ω=49 Ω,R0=
Ω=25.5 Ω,所以Rx=23.5 Ω。
答案:(1)C　(2)不同　(3)见解析　(4)图见解析
(5)23.5(23.0～24.0都算对)