1、12.12 实验 测定金属的电阻率课后提升作业1.一位同学在实验中分别用游标卡尺和螺旋测微器测量物体长度，得到的结果如图所示，游标卡尺示数为_cm，螺旋测微器示数为_cm。【解析】游标卡尺的主尺读数为 10 mm，游标尺上第 10 个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标尺读数为 0.0510 mm=0.50 mm，所以最终读数为主尺读数+游标尺读数=10 mm+0.50 mm=10.50 mm=1.050 cm；螺旋测微器的固定刻度读数为 10 mm，可动刻度读数为0.0144.6 mm=0.446 mm，所以最终读数为固定刻度读数+可动刻度读数=10 mm+0.446 mm=10.446 mm=1
2、.044 6 cm。答案：1.050 1.044 6(1.044 31.044 8)2.某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为 3V、内阻约为 3k 的电压表和量程为0.6A、内阻约为 0.1 的电流表。采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的 R1，其阻值约为 5。(1)测 R1阻值的最优连接方式为导线连接_(选填“a”或“b”)、导线连接_(选填“c”或“d”)。(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得 R1的阻值为_。U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.532(3)已知图
3、乙中 R2与 R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R 2的边长是 R1的，若测 R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项)。A.连接 a，连接 c B.连接 a，连接 dC.连接 b，连接 c D.连接 b，连接 d【解析】(1)内阻约为 3k 的电压表大约是待测电阻的 600 倍，待测电阻阻值约为 0.1的电流表的 50 倍，通过比较可知待测电阻是小电阻，所以采用外接法，导线连接 a 点，题目要求采用分压电路接线，导线连接 d 点。(2)根据给定的数据画出如图的 U-I 图象，通过图象得 R2= = =4.5(3)如图 R1的沿电流方向的长度是 R2长度的 10 倍，R 1的横截面
4、积是 R2横截面积的 10 倍，由电阻定律 R= 可知导体 R1和 R2的电阻相同，则最优的连线应选 B。答案：(1)a d (2)4.5 (3)B3.在“测定金属的电阻率”的实验中，被测金属丝的电阻大约为 6，先用刻度尺测出金属丝的长度 l 及金属丝直径 d，接着用伏安法测出金属丝两端的电压 U 和通过金属丝的电流 I，计算出它的电阻，再根据电阻公式计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：3直流电源 E：电动势约 4.5 V，内阻很小；电流表 A1：量程 00.6 A，内阻为 0.125；电流表 A2：量程 03 A，内阻为 0.0
5、25；电压表 V1：量程 03 V，内阻为 3 k；电压表 V2：量程 015 V，内阻为 15 k；滑动变阻器 R1：最大阻值 10，允许通过的最大电流为 0.2 A；滑动变阻器 R2：最大阻值 20，允许通过的最大电流为 1.0 A；开关、导线等。要求有较高的测量精度，并能测得多组数据。(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是_，应选用的电压表是_，应该选用的滑动变阻器是_。(2)根据所选的器材，在如图所示虚线框中画出实验电路图。(3)写出用测得的物理量表示的计算电阻率的表达式(用字母表示)：=_。【解析】(1)电源电动势约为 4.5 V，实验用的金属丝电阻约为 6，干路中的最大电流大
6、约为 0.75 A，故电流表选 A1，电压表选 V1，滑动变阻器 R1的最大允许电流 0.2 A 太小，影响测量的范围，所以滑动变阻器选 R2。(2)待测电阻较小，电流表采用外接法，要求能测得多组数据，故滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示：(3)由 R= 及 R= ，又 S= = ， 24得答案：(1)A 1 V 1 R 2 (2)见解析图 (3)4.(2018潍坊高二检测)测量一个长约 5cm、电阻 R1约为 30、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：游标卡尺(20 分度)；螺旋测微器；直流电源 E(电动势为 18V，内阻可忽略不计)；标准电4流表 A1(量程 1
7、.5A，内阻 r1=6)；电流表 A2(量程 2A，内阻 r2约为 5)；滑动变阻器R2(最大阻值 10)；开关 S，导线若干。(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数 L=_cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数 D=_mm。(2)请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图，要求获得较多的实验数据。(3)若某次测量中两电流表 A1、A 2的读数分别为 I1、I 2，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为 =_。【解析】(1)游标卡尺为 20 分度，则长度的读数 L=(50+50.05)mm=50.25mm=5.025cm；由螺旋测微器测得材料的直径 D=(2+15.00.
8、01)mm=2.150mm。(2)实验器材中没有电压表，但电流表 A1的内阻已知，读出通过电流表的电流可以得到其两端的电压，因此 A1可当成电压表使用，与 R1并联；流经 R1的电流即为 A2的读数减去 A1的读数；为了获得更多的实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法。电路图如图所示。(3)由电阻计算公式 R= ，得 =R 1 ，由(2)分析易得 R1= ，又 S= ，带入得r1121 24= 。 2114(21)5答案：(1)5.025 2.150 (2)图见解析 (3) 2114(21)5.(2018武汉高二检测)某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与横截面积的关系，选取了材料相同、质量相等
9、的 5 卷导线，进行了如下实验：(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示。读得直径 d=_mm。(2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：电阻 R/ 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1导线直径 d/mm 0.801 0.999 1.201 1.494 1.998导线横截面积 S/mm2 0.504 0.784 1.133 1.753 3.135请你根据以上数据判断，该种导线的电阻 R 与横截面积 S 是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出 R 与 S 应满足的关系。(3)若导线的电阻率 =5.110 -7m，则表中阻值为 3.1 的导线长度 l=_
10、m(结果保留两位有效数字)。【解析】(1)由图可知，导线直径 d=1mm+20.00.01mm=1.200mm。(2)由表中数据分析发现 RS2=常量，所以 R 与 S 不满足反比关系。(3)R= ，则 l= ，查表知 R=3.1 时 S=3.135mm2，把数据代入上式解得 l=19m。答案：(1)1.200 (2)不满足 R 与 S2成反比(或 RS2=常量) (3)196.某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中。(1)下列操作正确的是_。A.用刻度尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝的三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C
11、.通电时间不宜过长，电流不能过大，以免金属丝明显升温，造成其电阻率变化D.开关闭合前应让滑动变阻器接入电路的阻值最小，以使电流表、电压表偏转明显(2)实验小组在正确操作中获得电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是6_A，_V。(3)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 010，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约 20k，电源为干电池(不宜在长时间、大功率情况下使用)，电源电动势 E=4.5V，内阻较小，则以下电路图中，_(选填字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路，测量出的金属丝电阻仍然会比真实值偏_(选填“大”或“小”)。(4)若已知实验所用的电流表内阻的准确值为 RA，那么测量
12、金属丝 Rx电阻的最佳电路应是上图中的_(选填字母代号)电路，此时测得电流表示数为 I、电压表示数为 U，则金属丝的电阻 Rx=_(用题中字母代号表示)。【解析】(1)应测量三次金属丝连入电路的有效长度，而不是全长，故 A 错误；为了减小实验误差，应用螺旋测微器在金属丝的三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值，故 B正确；金属丝的电阻率随温度的改变而改变，为保持电阻率不变，应保持温度不变，故不能长时间通电，也不能使电流过大，故 C 正确；为了保护电路，开关闭合前应让滑动变阻器接入电路的阻值最大，且使电流表、电压表示数由小到大变化，故 D 错误。(2)电流表接00.6A 的量程，所以读数为 0
13、.42A，电压表接 03V 的量程，所以读数为 2.22V。(3)由(2)中电表读数可以估测出金属丝电阻约为 =5.3，与电流表内阻比较接近，属于小电阻，所以应采用电流表外接法测量，A 电路最佳，选用 A 电路后，电压是金属丝电阻的真实电压，但电流是通过金属丝电阻和电压表的总电流，所以测出的金属丝电阻偏小。(4)知道电流表内阻的阻值，选用 B 电路测量最佳，因为电流表的读数乘电流表的内阻，就是电流表分担的电压，电压表读数减去电流表分担的电压，就是金属丝电阻的准确电压，7此时流过金属丝电阻的电流也是真实电流，这样就能较准确地测出金属丝的阻值，此时金属丝的电阻 Rx= -RA。答案：(1)B、C (2)0.42 2.22(2.212.23) (3)A 小(4)B -RA
