作业(5) 电流 电阻 电阻率的测量-【假期作业】2024年新教材高二物理寒假假期作业

　　 电流　电阻　电阻率的测量　　 知识点一　电流的理解和计算 1.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。 2.电流的定义式：I＝用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。 3.电流的微观表达式：I＝nqvS。式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率、S为导体的横截面积。 1.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q。此时电子的定向移动速度为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　　) A.nvS　B.nvΔt C. D. 知识点二　导体的电阻 1.导体电阻的决定式R＝ρ l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率。 2.R＝与R＝ρ的区别与联系 R＝ R＝ρ 区别 适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体 联系 R＝ρ是对R＝的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积 2.(2024·湖北随州期末)两个厚度相同、上下表面均为正方形，由同种材料构成的导体A、B如图所示，两个正方形的边长a∶b＝2∶1，分别在A、B导体左右两侧面加上相同的电压。下列说法正确的是(　　) A.导体A和B的电阻之比为2∶1 B.导体A和B的电阻之比为1∶2 C.通过导体A和B的电流之比为1∶1 D.相等时间内通过导体A和B左右两侧面的电荷量之比为2∶1 如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需要的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻Rx(约100 Ω)；(2)直流毫安表(量程0～10 mA，内阻50 Ω)；(3)直流电压表(量程0～3 V，内阻5 kΩ)；(4)直流电源(输出电压4 V，允许最大电流1 A)；(5)滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A)；(6)电键一个，导线若干条。根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。 [错解]　如图所示，此种连法错在变阻器的右下接线柱和电源的负极之间少连了一条线，即使变阻器取最大值，通过电路的电流也超过了10 mA，大于毫安表的量程。 [分析解答]　用伏安法测电阻，首先要判明电流表应该内接还是外接，由题目所给器材规格来看，显然不满足RA≪Rx条件，而是满足Rv≫Rx条件，所以应采用外接法，如图甲所示，当滑动触头P处于最左端，滑动变阻器为最大值时，由题设条件流过电流表的电流 I＝＝ A≈24.5 mA，超过安培表的量程，因此变阻器既应分压又应分流。 图甲 正确的连接图为图乙所示。画图的关键是：毫安表需外接，变阻器接成分压电路。实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置。 图乙 1.下列对电流概念正确理解的是(　　) A.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B.导体的横截面越大，电流越大 C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D.导体中的自由电荷越多，电流越大 2.若通过一段导体的电流是2 A，则1分钟内通过该导体某截面的电量为(　　) A.2 C　　B.0.5 C C.120 C D.200 C 3.(2024·北京朝阳期中)一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d，电阻为R。把它拉制成直径为的均匀细丝后，它的电阻变为(　　) A. B. C.100R D.10 000R 4.(2024·广西卷)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为(　　) A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3 5.两根完全相同的金属裸导线，将其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们加相同电压后，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为(　　) A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1 6.(2024·山东卷)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0～16 V)； 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程3 V，内阻未知)； 电流表A(量程3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺、螺旋测微器，开关S、单刀双掷开关K，导线若干。 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为________mm。 (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到________(填“1”或“2”)端。 (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯IU图像如图丙所示，求得电阻RY＝________Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω。 (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm。使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率______(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 作业(五)　电流　电阻　电阻率的测量 [跟踪训练] 1.C　根据电流的定义式可知，在Δt内通过导线横截面的电荷量Q＝IΔt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N＝＝，故C正确，D错误；由于自由电子定向移动的速度是v，因此在时间Δt内，位于以横截面S、长l＝vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面。这段导线的体积V＝Sl＝SvΔt，所以Δt内通过横截面S的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt，故A、B错误。 2.C　设小正方形边长l，则大正方形边长2l，厚度d，根据R＝ρ，可得＝＝，故A、B错误；分别在A、B导体左右两侧面加上相同的电压，根据欧姆定律可知，通过导体A和B的电流之比为1∶1，故C正确；相等时间内通过导体A和B左右两侧面的电荷量之比为＝＝，故D错误。 [综合训练] 1.C 2.C　根据q＝It可知q＝2×60 C＝120 C，故选C。 3.D　 4.B　根据电阻定律R＝ρ和欧姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝·，结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比＝＝，故选B。 5.C　设原来的电阻为R，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，横截面积变为原来的，根据电阻定律R＝ρ可知电阻为R1＝4R。另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律R＝ρ可知电阻为R2＝R，则两电阻之比为16∶1，电压相等，根据欧姆定律，电流比为1∶16，根据q＝It知相同时间内通过的电量之比为1∶16，故选C。 6.解析　 (1)根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm。 (2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端。 (3)根据题图丙结合欧姆定律可得RY＝＝1.92 Ω。 (4)根据电阻定律R＝ρ 可得ρ＝，分别代入数据可知ρX＞ρY。 答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.92　(4)大于 学科网（北京）股份有限公司 $$