【物理】2020届一轮复习人教版测定金属的电阻率（含长度测量及测量工具的使用）课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版测定金属的电阻率（含长度测量及测量工具的使用）课时作业

‎2020届一轮复习人教版 测定金属的电阻率（含长度测量及测量工具的使用） 课时作业 ‎1.(2018·甘肃兰州模拟)小张同学打算测量某种由合金材料制成的金属丝的电阻率ρ。待测金属丝的横截面为圆形。实验器材有毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(内阻几千欧)、电流表(内阻几欧)、滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝及导线若干。‎ ‎(1)用毫米刻度尺测量其长度,用螺旋测微器测量其直径,结果分别如图甲和图乙所示。由图可知其长度l=　　　　 cm,直径为D=　　　　 mm; ‎ ‎(2)该同学计划要用图像法求出电阻的阻值,要求电压从0开始变化。请将图丙所示实物电路图中所缺部分补全;‎ ‎(3)图丁是实验中测得的6组电流I、电压U的值描的点,由图求出的电阻值R=　　　　　Ω;(保留3位有效数字) ‎ ‎(4)请写出待测金属丝的电阻率ρ的表达式　　　　。(用测得的物理量的符号表示) ‎ ‎2.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。‎ ‎(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和乙所示,长度为　　　　 cm,直径为　　　　 mm。 ‎ ‎(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:‎ a.将滑动变阻器R1的阻值置于最　　　　(选填“大”或“小”)处,将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0; ‎ b.将电阻箱R2的阻值调至最　　　　(选填“大”或“小”),将S2拨向接点2,保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 Ω。 ‎ ‎(3)由此可知,圆柱体的电阻为　　　　Ω。 ‎ ‎3.(2018·天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:‎ A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)‎ B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)‎ C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)‎ D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.05 Ω)‎ E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)‎ F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)‎ G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)‎ ‎(1)为使测量尽量准确,电压表选用　　　　　,电流表选用　　　　　,电源选用　　　　　。(均填器材的字母代号) ‎ ‎(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。‎ ‎(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)其真实值,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎4.在测定金属的电阻率实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。‎ ‎(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图甲所示,其读数应为　　　 mm(该值接近多次测量的平均值)。 ‎ 甲 ‎(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。‎ 某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U/V ‎0.10‎ ‎0.30‎ ‎0.70‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎1.70‎ ‎2.30‎ I/A ‎0.020‎ ‎0.060‎ ‎0.160‎ ‎0.220‎ ‎0.340‎ ‎0.460‎ ‎0.520‎ 由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图乙中的　　　　(选填“A”或“B”)图。 ‎ 乙 ‎(3)图丙是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。‎ ‎ ‎ 丙 丁 ‎(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U-I坐标系,如图丁所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=　　　　Ω(保留两位有效数字)。 ‎ ‎(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为　　　　。 ‎ A.1×10-2Ω·m　 B.1×10-3Ω·m C.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m ‎(6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法正确的选项是　　　　。 ‎ A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差 B.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 ‎5.(2017·全国Ⅱ卷)某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大约为2 500 Ω)的内阻。可使用的器材有两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω,另一个阻值为2 000 Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。‎ ‎(1)按原理图甲将图乙中的实物连线。‎ ‎ ‎ 甲 乙 ‎(2)完成下列填空:‎ ‎①R1的阻值为　　　　(选填“20”或“2 000”)Ω。 ‎ ‎②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的　　　　(选填“左”或“右”)端对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。 ‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1。将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置,最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势　　　　(选填“相等”或“不相等”)。 ‎ ‎④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为　　　　Ω(结果保留到个位)。 ‎ ‎(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议: 　 　 　 　 　 　 　。 ‎ ‎42　测定金属的电阻率(含长度测量及测量工具的使用)‎ ‎1.解析(1)金属丝长度测量值为59.40cm;螺旋测微器的读数为43.4×0.01mm=0.434mm,即金属丝直径测量值为0.434mm。‎ ‎(2)要求电压从0开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法。‎ ‎(3)用直线拟合各数据点,使直线通过尽量多的点,其他点均匀分布在直线两侧,舍弃离直线较远的点,直线的斜率表示金属丝的电阻,故R=5.80Ω。‎ ‎(4)由电阻定律可知,R=ρ,S=,解两式得:ρ=。‎ 答案(1)59.40　0.434　(2)如图所示 ‎(3)5.80　(4)ρ=‎ ‎2.解析(1)游标卡尺的精度为0.1mm,所以l=(50+1×0.1)mm=5.01cm,螺旋测微器的读数为d=(5+31.5×0.01)mm=5.315mm。‎ ‎(2)a.为了保护电流表,在接通电路之前,要使电路中的总电阻尽可能大,然后慢慢减小电路中的电阻。‎ b.为使电路电流较小,使电流表示数逐渐变大,电阻箱阻值也应先调至最大。‎ ‎(3)将S1闭合,S2拨向接点1时,其等效电路图如图甲所示。‎ 当S2拨向2时,其等效电路图如图乙所示。‎ 由闭合电路欧姆定律知I=,当I相同均为I0时,R2=R圆柱体,所以R圆柱体=1280Ω。‎ 答案(1)5.01　5.315　(2)a.大　b.大　(3)1 280‎ ‎3.解析(1)由于待测电阻约为10kΩ太大,电源电动势为12V时,电路中电流才大约1.2mA,故电流表选C,电源选F。由于待测电阻约为10kΩ,电路中电流约为1.2mA,则待测电阻两端电压约为12V,所以电压表选B。‎ ‎(2)由于待测电阻阻值远大于所选电流表内阻,而略小于电压表内阻,故实验测量电路设计时用内接法;而滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻的阻值,故控制电路中滑动变阻器使用限流式接法根本起不到调节作用,滑动变阻器只能采用分压式接法。电路图见答案。‎ 答案(1)B　C　F ‎(2)如图所示 ‎(3)大于　电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)‎ ‎4.解析(1)螺旋测微器的读数为0mm+39.7×0.01mm=0.397mm(0.395~0.399mm之间均正确)。‎ ‎(2)实验测量数据中电压表示数从0.10V开始,非常小,应考虑使用滑动变阻器分压式接法,故采用的是图A的电路设计方案。‎ ‎(3)连图时注意滑动变阻器的分压式接法,注意电流表和电压表的正负极。‎ ‎(4)将第2、4、6次测量数据的坐标点标出来后,画出一条直线,舍去第6次实验数据点,让直线过坐标原点,计算出图线斜率为4.5(4.3~4.7之间均正确),即为金属丝的阻值。‎ ‎(5)根据电阻定律Rx=ρ=ρ,代入数据计算得到电阻率ρ≈1×10-6Ω·m,C正确。‎ ‎(6)由于读数引起的误差属于偶然误差,A错误;电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,B错误;由于该实验原理未考虑电表内阻造成的误差,因此将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由于测量仪表引起的系统误差,C正确;通过U-I图像处理数据时已经直观地舍去了第6次实验数据,且多次测量后画直线的目的就是取平均值,因此用U-I图像处理数据更好地减小了偶然误差,D正确。‎ 答案(1)0.397(0.395~0.399均可)　(2)A　(3)如图甲所示　(4)如图乙所示　4.5(4.3~4.7均可)　(5)C　(6)CD ‎5.解析(2)①R1在电路中具有分压作用,应选阻值为20Ω的小电阻。②为了保护微安表,开始时让微安表两端的电压为零,所以开始时将R1的滑片滑到左端。③由题可知,S2接通前后微安表的示数保持不变,故电路中BD导线在S2接通前后通过的电流均为零,所以B、D点在S2接通前后的电势相等。④由于BD间导线也没有电流通过,在③有,在④有,联立解得,RμA=2550Ω。‎ ‎(3)本实验需要观察微安表的示数是否变化,微安表的示数越大,观察误差越小,所以实验时调节R1让微安表接近满量程,能提高测量微安表内阻精度。‎ 答案(1)连线如图 ‎(2)①20　②左　③相等　④2 550‎ ‎(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程