2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时12　实验：导体电阻率的测量 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时12　实验：导体电阻率的测量 Word版含解析

一、选择题(每小题7分，共14分)‎ ‎1.一同学将变阻器与一只“6 V　6～8 W”规格的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光．按如图所示的接法，当滑片P向右滑动时，灯泡将(　B　)‎ A．变暗 B．变亮 C．亮度不变 D．可能烧坏灯泡 解析：由题图可知，变阻器接入电路的是PB段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不可能烧坏灯泡．当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，B选项正确．‎ ‎2．(多选)滑动变阻器的原理如图所示，则下列说法中正确的是(　AD　)‎ A．若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大 B．若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小 C．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入3个接线柱 D．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入3个接线柱 解析：若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确．若将a、d两端连在电路中，也是将aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误．A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误．在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D正确．‎ 二、非选择题(共86分)‎ ‎3．(16分)在“测定金属的电阻率”的实验中，‎ ‎(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为__2.935__mm.‎ ‎(2)用量程为3 V的电压表和量程为‎0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙、丙所示，则电压表的读数为__2.60__V，电流表的读数为__0.52__A.‎ ‎(3)用米尺测量金属丝的长度L＝‎0.810 m．利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为__4.2×10－5__Ω·m(保留两位有效数字)．‎ 解析：(1)螺旋测微器的读数为：d＝‎2.5 mm＋43.5×‎0.01 mm＝‎2.935 mm.‎ ‎(2)因电压表的每小格读数为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U＝2.60 V；同理，电流表的每小格读数为‎0.02 A ‎，应估读到‎0.01 A，所以电流表的读数为：I＝‎0.52 A.‎ ‎(3)根据R＝ρ得：ρ＝＝ 代入数据得：ρ≈4.2×10－5 Ω·m.‎ ‎4．(16分)(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为‎9 mm长10等分、‎19 mm长20等分、‎49 mm长50等分，它们的读数依次为__17.7__ mm，__23.85__ mm，__3.18__ mm.‎ ‎(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是__2.150__ mm.‎ ‎(3)①如图丙A使用‎0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表__0.02__ A，图中表针示数是__0.44__ A；当使用‎3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表__0.1__ A，图中表针示数为__2.20__ A.‎ ‎②图丙B使用较小量程时，每小格表示__0.1__ V，图中表针的示数为__1.70__ V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示__0.5__ V，图中表针示数为__8.50__ V.‎ ‎(4)旋钮式电阻箱如图丁所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为__1_987__ Ω.今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是__将“×1_k”旋钮调到2，再将“×‎100”‎旋钮调到0__.若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为__0～19_998_Ω__.‎ 解析：(1)图A读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×‎0.1 mm＝‎0.7 mm，最后结果是‎17 mm＋‎0.7 mm＝‎17.7 mm.‎ 图B读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×‎0.05 mm＝‎0.85 mm，最后结果是‎23 mm＋‎0.85 mm＝‎23.85 mm.‎ 图C读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×‎0.02 mm＝‎0.18 mm，最后结果是‎3 mm＋‎0.18 mm＝‎3.18 mm.‎ ‎(2)固定刻度示数为‎2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：‎2.0 mm＋15.0×‎0.01 mm＝‎2.150 mm.‎ ‎(3)①电流表使用‎0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为‎0.02 A，表针示数为‎0.44 A；当使用‎3 A量程时，每一小格为‎0.1 A，表针示数为‎2.20 A.‎ ‎②电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.50 V.‎ ‎(4)电阻为1 987 Ω.最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×‎100”‎旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω＝19 998‎ ‎ Ω.故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω.‎ ‎5．(14分)要测量某种合金的电阻率．‎ ‎(1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率ρ＝　　.用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为__0.650__ mm.‎ ‎(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关．根据原理图在图丙中将实物连线补充完整．‎ ‎(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U1＝1.35 V，I1＝‎0.30 A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U2＝0.92 V，I2＝‎0.32 A．根据以上测量数据判断，当S2处于位置__b__(选填“a”或“b”)时，测量相对准确，测量值Rx＝__2.9__Ω.(结果保留两位有效数字)‎ 答案：(2)如图所示 解析：(1)金属丝电阻：R＝ρ＝ρ，则电阻率：ρ＝.由图示螺旋测微器可知，其示数为：‎0.5 mm＋15.0×‎0.01 mm＝‎0.650 mm.‎ ‎(3)根据＝＝0.32，而＝＝0.06，可知＞，电流表分压较大，因此必须电流表外接法，即S2处于位置b，根据欧姆定律，则有：Rx＝ Ω≈2.9 Ω.‎ ‎6．(14分)在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻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0～‎0.6 A，内阻约为1 Ω)；‎ E．变阻器R1(0～100 Ω，‎0.6 A)；‎ F．变阻器R2(0～2 000 Ω，‎0.1 A)；‎ G．电池组E(电动势为3 V)；‎ H．开关S，导线若干．‎ ‎(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有__ADEGH__(填器材前面的序号)．‎ ‎(2)为减小实验误差，应选用如图1中__乙__(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图2中的实物图用线连接起来．‎ 图1‎ 图2‎ ‎(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为‎60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图3所示，则金属丝的直径为__0.637(0.636～0.638均可)__ mm，电阻值为__2.4__ Ω.‎ 图3‎ 解析：(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测电阻约为5 Ω，电路中的最大电流约为I＝＝ A＝‎0.6 A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.‎ ‎(2)由于>，应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．‎ ‎(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为‎0.637 mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过电阻的电流为‎0.50 A，被测金属丝的阻值为 Rx＝＝ Ω＝2.4 Ω.‎ ‎7．(12分)欲测量一个电流表的内阻，根据以下要求来选择器材并设计电路：‎ a．无论怎样调节变阻器，电流表都不会超量程；‎ b．有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．‎ 现备有如下器材：‎ A．待测电流表A1(量程3 mA，内阻约为50 Ω)‎ B．电压表V(量程3 V，内阻未知)‎ C．电流表A2(量程15 mA，内阻为10 Ω)‎ D．保护电阻R＝120 Ω E．直流电源E(电动势2 V，内阻忽略不计)‎ F．滑动变阻器(总阻值10 Ω，额定电流‎0.5 A)‎ G．开关一个，导线若干 ‎(1)在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，还应选择__C__、__D__(选填字母代号)．‎ ‎(2)请画出符合要求的实验电路图．‎ 答案：‎ 解析：根据题中给出的备用器材，应选择伏安法测量电流表的内阻，由于给出电压表量程过大，故应选择内阻已知的电流表A2作为电压表，选择保护电阻R与并联的两个电流表串联，由于电流表两端电压最大只有0.15 V，滑动变阻器最大电阻只有10 Ω，并且要求尽可能高的测量精度，并能测得多组数据，所以选择分压电路，电路图如答案图所示．‎ ‎8．(14分)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是__0.999(0.998～1.000均可)__mm、__0.42__A、__2.25(2.24～2.26均可)__V.‎ ‎　‎ 已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～5 Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 kΩ，电源电动势E＝6 V，内阻很小，则以下电路图中__A__(选填电路图下方的字母代号)电路为本次实验测电阻Rx应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏__小__．‎ 若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应为__内接法__(选填“内接法”或“外接法”)电路，此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx＝　－RA　(用题中字母代号表示)．‎ 解析：螺旋测微器的读数为：d＝‎0.5 mm＋49.9×‎0.01 mm＝‎0.999 mm；电流表的读数为：I＝‎0.42 A；电压表的读数为：U＝2.25 V；根据题意，因电源不宜在长时间、大功率状况下使用，故滑动变阻器不能用分压式，应用限流式，又待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故电路图A为应当采用的最佳电路，根据欧姆定律R＝知，由于电压表的分流作用而使得R测量值偏小，若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA，则应用电流表内接法．最终测得金属丝电阻为：Rx＝－RA.‎