【物理】2020届一轮复习人教版实验测量金属的电阻率课时作业 5页

‎2020届一轮复习人教版 实验测量金属的电阻率 课时作业 ‎1．(2018·长沙市雅礼中学、河南省实验中学联考)某同学要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻率，已知圆环的半径为r。‎ ‎(1)他先用螺旋测微器测量圆环材料圆形横截面的直径d如图乙所示，则d＝________ mm。‎ ‎(2)他再用如图丙所示的电路测量该圆环的电阻，图中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5 V。开关S闭合，电压表右端接到a点时电压表示数为4.5 V，电流表示数为1.8 mA，接到b点的电压表示数为4.6 V，电流表示数为1.6 mA。为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在________(填“a”或“b”)点进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为________ Ω，此值________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。‎ ‎(3)实验中发现电流表损坏，他又找到另外一个量程为2 V，内阻为R1的电压表V1替代电流表完成了实验。实验中电压表V和V1的示数分别为U和U1，改变滑片位置测得多组U、U1数据，他作出了UU1图象为一条直线，如图丁所示，测得该直线的斜率为k，则金属圆环材料的电阻率的表达式为________(用r、d、k、R1表示)。‎ 答案　(1)5.663(5.662～5.664均可)‎ ‎(2)b　2875　偏大 ‎(3) 解析　(1)螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm，可动刻度为16.3×0.01 mm＝0.163 mm，所以最终读数为5.5 mm＋0.163 mm＝5.663 mm。‎ ‎(2)根据＝＝0.02，而＝＝0.11，可知，电压表分流明显，应把电压表的右端接在b点。根据欧姆定律，则有：Rx＝ Ω＝2875 Ω。测量值偏大，测得的是电流表的内阻与圆环接入电路的两点间电阻串联后的总电阻。‎ ‎(3)通过电源的电流为I＝，半圆金属圆环电阻为R＝ρ，两个半圆金属圆环并联电阻为R并＝＝ρ＝ρ　①。根据串联电路的特点，有＝，化简得U＝U1，U ‎U1直线的斜率为k，k＝1＋　②。联立①②得ρ＝。‎ ‎2．(2018·湖北四校联考)要测量某新型材料制成的一段粗细均匀的导体的电阻率，实验室准备有以下器材：‎ A．螺旋测微器 B．电流表A(量程0.6 A，内阻约0.8 Ω)‎ C．电压表V(量程3 V，内阻为3 kΩ)‎ D．电阻箱R(阻值范围0～9999.9 Ω)‎ E．滑动变阻器R1(0～10 Ω)、R2(0～200 Ω)‎ F．电源E(电动势为6 V，内阻约为1.0 Ω)‎ G．开关和导线若干 ‎(1)如图甲所示，先用多用电表“×1”欧姆挡粗测其电阻为________ Ω；如图乙所示，用螺旋测微器测量得其直径为________ mm。‎ ‎(2)要完成本实验，除以上所给的器材外还需要________。‎ ‎(3)为了更精确地测量该导体的电阻，根据所给的器材又设计了图丙所示实验原理图，则电阻箱接入的阻值等于________；所选择的滑动变阻器为________(填器材的符号)。‎ ‎(4)利用设计的电路图进行实验，读出多组电压和电流的值，画出如图丁所示的IU图线，由图线可知导体的电阻为________ Ω，计算材料电阻率的公式为________(用IU图线的斜率k，导体的直径D和长度L表示)。‎ ‎(5)除了长度和直径的测量与描点的过程中存在偶然误差之外，本实验还有系统误差。用ρ′表示导体电阻率测量值，与导体电阻率的真实值ρ相比，ρ′________ρ(填“>”“＝”或“<”)，主要理由是____________________________。‎ 答案　(1)13.0　1.700　(2)刻度尺　(3)3 kΩ　R1‎ ‎(4)12.5　ρ＝　(5)<　电压表的分流 解析　(1)根据多用电表测量电阻的读数规则可知，用多用电表“×1”欧姆挡粗测电阻为13.0 Ω；根据螺旋测微器读数规则，螺旋测微器读数为D＝1.5 mm＋20.0×0.01 mm＝1.700 mm。‎ ‎(2)本实验中要测量电阻率，必须测量导体的长度，所以还需要刻度尺。‎ ‎(3)要想精确测量导体的电阻，需将电压表扩大量程。由于电源的电动势等于6 V，可以把电压表的量程改装成6 V，因此电阻箱接入的阻值等于3 kΩ。由于电路中滑动变阻器采用的是分压接法，所以滑动变阻器应选用最大阻值较小的R1。‎ ‎(4)根据实验绘制的IU图线求得斜率k＝0.16 Ω－1，因为电压表的读数只有导体两端电压的一半，所以由实验中绘制的IU图线的斜率求得导体电阻值为Rx＝＝12.5 Ω。根据电阻定律可知，计算导体的电阻率的表达式为ρ＝Rx＝。‎ ‎(5)由于电压表的分流使得电流表的读数比实际通过导体的电流值大，因此IU图线的斜率偏大，故ρ′<ρ。‎ ‎3．(2018·东北三省三校模拟)某实验小组利用所提供的如下器材测量某一金属丝Rx(电阻约为10 Ω)的电阻率。使用刻度尺测得金属丝长度L＝0.825 m，使用螺旋测微器测量金属丝的直径，可供选择的器材还有：‎ 电池组E(电动势为9.0 V，内阻约1 Ω)；‎ 电流表A1(量程0～100 mA，内阻为5 Ω)；‎ 电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.3 Ω)；‎ 定值电阻R1＝55 Ω；‎ 滑动变阻器R(0～5 Ω)；‎ 开关一个、导线若干。‎ ‎(1)螺旋测微器示数如图所示，可知金属丝直径为________ mm。‎ ‎(2)若想更加精确地测出金属丝的电阻，请设计出测量电路图，并标明所用器材符号。要求使用提供的全部器材，能够测量多组数据，测量尽量准确。‎ ‎(3)按照所设计出的测量电路，在某次测量中获得的数据如下图，则电流表A1的示数为________ mA，电流表A2的示数为________A。‎ ‎(4)由以上所测的数据可算得金属丝的电阻率为________。‎ A．9.90×10－4 Ω· m B．9.90×10－5 Ω·m C．9.90×10－6 Ω·m D．9.90×10－7 Ω·m 答案　(1)1.000(0.999～1.001均可)　(2)如图所示 ‎(3)65　0.44　(4)C 解析　(1)螺旋测微器读数为1.0 mm＋0.000 mm＝1.000 mm。‎ ‎(2)题中没有电压表，有两个电流表，可用已知内阻的电流表A1与定值电阻R1串联组成电压表。因改装的电压表分流已知，故A2采用电流表外接法。为了测量多组数据且测量准确，滑动变阻器应采用分压接法使测量电路的电流从0到最大值。‎ ‎(3)电流表A1的示数为65 mA，电流表A2的示数为0.44 A。‎ ‎(4)根据(3)问I1＝0.065 A，I＝0.44 A，所以Ix＝I－I1＝0.375 A，Rx＝＝＝10.4 Ω，Rx的电阻率ρ＝Rx·＝Rx·＝9.90×10－6 Ω·m，C正确。‎