第二章電路及其應(yīng)用4實驗:測量金屬的電阻率基礎(chǔ)過關(guān)練題組一基本實驗儀器讀數(shù)及應(yīng)用1.(1)用螺旋測微器測小球直徑時,示數(shù)如圖甲所示,這時讀出的數(shù)值是mm;

(2)用游標(biāo)卡尺(卡尺的游標(biāo)20等分)測量一支鉛筆的長度,測量結(jié)果如圖乙所示,由此可知鉛筆的長度是cm;

(3)用多用電表直接測量一個定值電阻的阻值(約為20Ω)。請在橫線上填寫具體操作步驟:a.將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻“”(選填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)擋;

b.將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔,筆尖相互接觸,旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕,使表針指在(選填“右”或“左”)端的“0”刻度位置;

c.將紅、黑表筆分別與待測電阻兩端相接觸,讀出相應(yīng)的多用電表示數(shù)。2.(2024四川成都實驗外國語學(xué)校階段性測試)在“測定金屬的電阻率”的實驗中,某同學(xué)設(shè)計的實驗電路圖如下:(1)設(shè)測得金屬絲的電阻為R,金屬絲的長度為L,金屬絲的直徑為D,則金屬絲的電阻率為(用題目所給字母表示);

(2)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量某金屬絲的直徑讀數(shù)如圖1所示,則該金屬絲的半徑為mm;

(3)該同學(xué)用伏安法測量該金屬絲的電阻,電壓表選擇0~3V量程,電流表選擇0~0.6A量程,分別測量金屬絲兩端的電壓和流過金屬絲的電流,指針位置分別如圖2所示,則金屬絲的電阻為Ω。

題組二金屬電阻率的測量3.(2023四川瀘州瀘縣一中期中)在“測定金屬的電阻率”的實驗中,用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的結(jié)果如圖所示,用米尺測出金屬絲的長度L,金屬絲的電阻大約為5Ω,先用伏安法測出金屬絲的電阻R,然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率。(1)金屬絲的直徑為mm。

(2)取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材:A.電壓表0~3V,內(nèi)阻10kΩB.電壓表0~15V,內(nèi)阻50kΩC.電流表0~0.6A,內(nèi)阻0.05ΩD.電流表0~3A,內(nèi)阻0.01ΩE.滑動變阻器,0~10ΩF.滑動變阻器,0~100Ω要求較準(zhǔn)確地測出其阻值,電流表應(yīng)選,滑動變阻器應(yīng)選。(選填序號)

(3)實驗中,以下操作正確的是。

A.用米尺測量金屬絲的全長,且測量三次,算出其平均值,然后再將金屬絲接入電路中B.用螺旋測微器在被測金屬絲三個不同部位各測量一次直徑,算出其平均值C.用伏安法測電阻時,采用電流表內(nèi)接法,多次測量后算出平均值D.實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變4.(2023四川瀘州龍馬中學(xué)期中)某個學(xué)習(xí)小組要測量一銅芯電線的電阻率,可供使用的器材如下:A.電源E(電壓為3.0V)B.電壓表V1(量程為0~3.0V,內(nèi)阻約為2kΩ)C.電壓表V2(量程為0~15.0V,內(nèi)阻約為6kΩ)D.電流表A(量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)E.滑動變阻器R(最大阻值10Ω,額定電流2.0A)F.滑動變阻器R1(最大阻值1kΩ,額定電流1.0A)G.開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干(1)首先用毫米刻度尺測出接入電路中銅芯電線的長度L,再利用螺旋測微器測銅芯電線直徑,示數(shù)如圖甲所示,則銅芯電線直徑的測量值d=mm。

(2)實驗要求電表示數(shù)從零開始盡可能地多測幾組數(shù)據(jù),比較精確地測量銅芯電線的電阻,為了完成實驗,他們設(shè)計了乙圖所示的電路,則實驗時電壓表應(yīng)選,滑動變阻器應(yīng)選。(選填儀器前序號)

(3)某次測量時,電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,則該銅芯電線材料的電阻率表達(dá)式為。(用字母U、I、L、d表示)

5.(2023福建南平期中改編)現(xiàn)有一合金制成的圓柱體。為測量該合金的電阻率,現(xiàn)用伏安法測量圓柱體兩端之間的電阻,用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑,用游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度,螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲和圖乙所示。(1)由甲、乙兩圖讀得圓柱體的直徑為mm,長度為cm。

(2)選擇合適的實驗器材,實驗電路圖如圖丙所示,按照電路圖正確連接實物圖。在實驗電路圖中,閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于端(填“a”或“b”)。

(3)若流經(jīng)圓柱體的電流為I,圓柱體兩端之間的電壓為U,圓柱體的直徑和長度分別用D、L表示,則用D、L、I、U表示電阻率的關(guān)系式為ρ=。

能力提升練題組一教材常規(guī)實驗1.(2023四川成都期中)某同學(xué)想要測量一金屬絲Rx的電阻率,其阻值約為5Ω,允許通過的最大電流約為0.5A?？晒┻x擇的器材有:A.電壓表V1(量程為0~3V,內(nèi)阻約為5kΩ)B.電壓表V2(量程為0~15V,內(nèi)阻約為15kΩ)C.電流表A1(量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為0.1Ω)D.電流表A2(量程為0~3A,內(nèi)阻約為0.1Ω)E.滑動變阻器R(最大阻值約為20Ω)F.電源E(電壓為3.2V)(1)該實驗需要測量的物理量有:金屬絲的長度l,金屬絲的直徑d,金屬絲的電阻R,則其電阻率為ρ=(用題干所測物理量的符號表示)。

(2)為了減少實驗中的誤差,電流表應(yīng)選擇(選填“C”或“D”),電壓表應(yīng)選擇(選填“A”或“B”)。為了使測量相對準(zhǔn)確,實驗電路應(yīng)選擇(選填“甲”或“乙”)。

(3)選擇好實驗電路后進(jìn)行測量,金屬絲電阻的測量值(選填“大于”“等于”或“小于”)其真實值。

2.(2024河北邢臺五岳聯(lián)盟期中)宋同學(xué)正在實驗室測量一根彈性導(dǎo)電繩的電阻率。如圖甲所示,導(dǎo)電繩的一端固定,另一端作為拉伸端,兩端分別用帶有金屬夾A、B的導(dǎo)線接入圖乙所示的電路中。(1)實驗中需要用螺旋測微器測量導(dǎo)電繩的直徑,某次測量到的示數(shù)如圖丙所示,則該次測量時導(dǎo)電繩的直徑D=cm。

(2)實驗中先閉合開關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適的位置,記錄兩表的示數(shù)U0和I0。然后斷開開關(guān)S2,電流表的示數(shù)將(選填“變大”“變小”或“不變”),電壓表的示數(shù)(選填“變大”“變小”或“不變”),調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片,使電流表的示數(shù)為I0,記下此時電壓表的示數(shù)U,則此時導(dǎo)電繩的電阻Rx=(用U、U0和I0表示)。并記錄此時金屬夾A、B間的距離L和導(dǎo)電繩的橫截面積S。

(3)多次拉伸導(dǎo)電繩,重復(fù)上面的實驗,利用獲得的多組數(shù)據(jù)繪制的UI0-LS圖像如圖丁所示,則彈性導(dǎo)電繩的電阻率ρ=(用a、b和c題組二拓展創(chuàng)新實驗3.(2023四川成都七中期中)現(xiàn)測量長金屬絲Rx的電阻率。(1)用圖(a)所示電路測Rx(約9Ω)的電阻。可供選擇的器材有:兩個相同的電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻RV=3000Ω)電流表A(量程0~0.6A,內(nèi)阻RA=0.5Ω)滑動變阻器R1(最大阻值約5Ω)滑動變阻器R2(最大阻值約50Ω)滑動變阻器R3(最大阻值約500Ω)電源E(電壓約7V)開關(guān)S和若干導(dǎo)線。為使測量過程中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電表示數(shù)一直有明顯的、較大范圍的變化,則滑動變阻器應(yīng)選擇(選填“R1”“R2”“R3”);

(2)閉合S前,為保證電表安全,滑片P應(yīng)位于滑動變阻器的(選填“最左端”“最右端”);

(3)實驗中,每次兩個電壓表的示數(shù)均相同,依次為U1、U2、U3……對應(yīng)電流表示數(shù)為I1、I2、I3……將測量數(shù)據(jù)描點作圖,得到圖(b),測量出圖線的斜率為k,考慮到要消除電表內(nèi)阻的影響,則Rx=(用可能含RV、RA、k的表達(dá)式表示);

(4)通過正確計算得到Rx=9.3Ω,利用之前已經(jīng)測量出的金屬絲的平均直徑D=0.200mm、金屬絲接入電路的長度l=31.40cm,則該金屬絲的電阻率ρ=Ω?m。(π取3.14)

4.(2022四川宜賓第四中學(xué)二模)如圖甲所示,現(xiàn)有一塊均勻的長方體樣品,已知寬為L,圖中A、B、C、D、E、F為接線柱。某同學(xué)對它做了如下測量和研究。(1)用游標(biāo)卡尺測量其寬度L,結(jié)果如圖乙所示,則L=mm;

(2)用多用電表歐姆擋粗測其電阻:選“×100”擋并調(diào)零,用紅黑表筆分別接A、B接線柱時,如圖丙所示,多用電表的示數(shù)為Ω;

(3)利用以下器材測量該樣品的電阻率:滑動變阻器(最大阻值1000Ω)、兩個毫安表(規(guī)格相同)、電阻箱、電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干。設(shè)計電路如圖丁所示,連接電路進(jìn)行實驗。實驗的主要步驟如下:①將滑動變阻器滑片置于中央位置,結(jié)合樣品粗測阻值,調(diào)節(jié)電阻箱至適當(dāng)值;②將AB接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱阻值直到兩表示數(shù)相同,讀出電阻箱阻值為R1,斷開開關(guān);③將(選填“CD”“EF”)接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱直到兩表示數(shù)相同,讀出電阻箱阻值為R2,斷開開關(guān),整理儀器;

④由上述實驗數(shù)據(jù)可知,該樣品的電阻率ρ=(用字母L、R1和R2表示)。

答案與分層梯度式解析4實驗:測量金屬的電阻率基礎(chǔ)過關(guān)練1.答案(1)8.474(8.473~8.475都對)(2)10.060(3)×1右解析(1)由圖甲可知小球的直徑為d=8mm+47.4×0.01mm=8.474mm(2)由圖乙可知鉛筆的長度為l=10cm+12×0.05mm=100.60mm=10.060cm(3)用多用電表歐姆擋測電阻時,指針指在表盤中央附近誤差較小,根據(jù)待測電阻阻值約20Ω可知應(yīng)將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻“×1”擋。歐姆調(diào)零時,紅黑表筆接觸,旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕,應(yīng)使指針指在右端的“0”刻度位置。方法技巧1.游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法(1)精度:對應(yīng)關(guān)系為10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。(2)讀數(shù):若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表達(dá)為(x+K×精度)mm。2.螺旋測微器讀數(shù)方法測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出,小數(shù)部分由可動刻度讀出。測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀1位)×0.01(mm)。2.答案(1)πD2R4解析(1)金屬絲的橫截面積為S=πD22=πD24,由電阻定律R=(2)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.4cm,游標(biāo)尺讀數(shù)為0.1×2mm=0.2mm,則該金屬絲直徑為4.2mm,半徑為2.1mm。(3)電壓表的分度值為0.1V,由圖可知,電壓表的讀數(shù)為1.15V,電流表分度值為0.02A,由圖可知,電流表的示數(shù)為0.44A,由歐姆定律可知,金屬絲的電阻為R=UI=1.150.3.答案(1)0.680(2)CE(3)BD解析(1)由題圖可知,該金屬絲的直徑D=0.5mm+18.0×0.01mm=0.680mm(2)一節(jié)干電池的電壓約為1.5V,電路中的最大電流約為I=UR=0.6A,故電流表選C。滑動變阻器應(yīng)選與待測電阻阻值接近的,以方便調(diào)節(jié)電路,故選E(3)應(yīng)測量金屬絲接入電路中的有效長度,A錯誤;用螺旋測微器在被測金屬絲三個不同部位各測量一次直徑,算出其平均值,可減小誤差,B正確;用伏安法測電阻時,因為待測電阻較小,故采用電流表外接法,C錯誤;因為溫度對金屬絲電阻有影響,故實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變,D正確。4.答案(1)0.360(2)BE(3)U解析(1)題圖甲中螺旋測微器的讀數(shù)為d=0mm+0.01×36.0mm=0.360mm。(2)因為電源電壓為3V,故選量程為0~3V的電壓表B;電路采用分壓式電路,應(yīng)選阻值較小的滑動變阻器E。(3)根據(jù)測電阻率的原理有ρ=RSL5.答案(1)1.8454.240(2)a(3)π解析(1)由題圖甲螺旋測微器可知,圓柱體直徑為D=1.5mm+34.5×0.01mm=1.845mm;由題圖乙可知,游標(biāo)尺是20分度的,游標(biāo)卡尺的精度是0.05mm,游標(biāo)卡尺示數(shù)為L=42mm+8×0.05mm=42.40mm=4.240cm。(2)由題圖丙可知,為了保護(hù)電路,閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于a端。(3)由歐姆定律可知,圓柱體電阻為R=U由電阻定律得R=ρL聯(lián)立可得電阻率ρ=πU能力提升練1.答案(1)πd2R4l(2)CA解析(1)根據(jù)R=ρlS、S=πd22解得ρ(2)通過金屬絲的最大電流約為0.5A,為了確保安全與精度,電流表選擇C;電源電壓為3.2V,為了確保測量數(shù)據(jù)的精度,電壓表選擇A。根據(jù)RVRx≈50005=1000>RxRA≈(3)實驗采用電流表外接法,則系統(tǒng)誤差在于電壓表的分流,使得測量的電流值大于實際通過金屬絲的電流,則金屬絲電阻的測量值小于真實值。2.答案(1)0.5313(2)變小變大U-U0解析(1)導(dǎo)電繩的直徑D=5mm+31.3×0.01mm=5.313mm=0.5313cm。(2)斷開開關(guān)S2后,電路中總電阻增大,總電流減小,電流表的示數(shù)變小;滑動變阻器兩端電壓變小,所以電壓表示數(shù)變大;根據(jù)歐姆定律,先閉合開關(guān)S1、S2時,I0=U0RA+R0,然后斷開開關(guān)S2后,I0=UR(3)根據(jù)題意分析可得UI0=RA+R0+ρLS,則UI0-3.答案(1)R2(2)最左端(3)2k-R(4)9.3×10-7解析(1)由題可知,滑動變阻器采用限流接法,所以滑動變阻器的阻值應(yīng)大于待測電阻阻值,但不能大太多,才能保證移動滑動變阻器的滑片時,電表示數(shù)有明顯的、較大范圍的變化,故滑動變阻器選R2;(2)在閉合開關(guān)前,為了保證電表安全,滑動變阻器應(yīng)全部接入電路,即滑動變阻器的滑片置于最左端;(3