课时梯级训练(16) 金属电阻率的测量（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

课时梯级训练(16)　金属电阻率的测量 1．实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。 可供使用的器材有： 电流表：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω； 电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω； 定值电阻：R0＝3 Ω； 电源：电动势6 V，内阻可不计； 开关、导线若干。 回答下列问题： (1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________端(填“a”或“b”)。 (2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。 (3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图乙所示，读数为________V。 (4)导线实际长度为__________m(保留2位有效数字)。 答案：(1)R2　a (2)见解析图 (3)2.30 V(2.29、2.31均正确) (4)94(93、95均正确) 解析：(1)根据R＝ρ，可估算待测电阻约2 Ω，这样R0＋R的总电阻约为5 Ω，滑动变阻器采用限流式接法，阻值约等于待测电阻3－5倍时，测量较准确，因此滑动变阻器选R2，另外测量前应将滑动变阻器调到最大值，以保护电路，因此触头应调到a端。 (2)根据电路图连接实物图，如图。 (3)电压表最小刻度是0.1 V，读数时应估读到0.01 V，因此读数为2.30 V。 (4)这样测得电阻值为R0＋R＝＝ Ω＝4.6 Ω，而R0＝3 Ω，可得测电阻为R＝1.6 Ω，根据R＝ρ，代入数据，可得电阻长度l＝94 m。 2．(2024·湖南卷)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图(a)所示的装置。电阻测量原理如图(b)所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。 (1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100 mA，电压表量程为3 V，表盘如图(c)所示，示数为________V，此时金属丝阻值的测量值R为________Ω(保留3位有效数字)； (2)打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值； (3)根据测量数据绘制Rp关系图线，如图(d)所示； (4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100 mA，电压表指针应该在图(c)指针位置的________侧(填“左”或“右”)； (5)若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。 答案：(1)1.23　12.3　(4)右　(5)小于 解析：(1)电压表量程为0～3 V，分度值为0.1 V，则电压表读数需估读一位，读数为1.23 V，根据欧姆定律可知，金属丝的测量值R＝＝12.3 Ω。 (4)根据图(d)可知气压越小电阻越大，再根据U＝IR可知电流I不变，电阻R增大，故电压增大，电压表的指针位置应该在题图(c)中指针位置的右侧。 (5)电流表采用外接法会导致电压表分流，即R测＝，I测＝I真＋，即I测偏大，故R测<R真。 3．在“测定金属的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值d＝________mm。 (2)按如图乙所示的电路图测量金属丝的电阻Rx(阻值约为15 Ω)。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表A1(量程0～200 mA，内阻约3 Ω)； 电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.1 Ω)； 滑动变阻器R1(0～50 Ω)； 滑动变阻器R2(0～200 Ω)； 电源E(电动势为3.0 V，内阻不计)。 为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选________，滑动变阻器应选________(选填器材的名称符号)。 (3)请根据如图乙所示电路图，用连线代替导线将图丙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小。 (4)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝________(用题目所给字母和通用数学符号表示)。 答案：(1)0.383(0.382～0.385)　(2)A1　R1　(3)见解析图　(4) 解析：(1)螺旋测微器固定刻度示数为零，可动刻度示数为38.3×0.01 mm＝0.383 mm，故d＝0.383 mm。 (2)由于通过待测金属丝的最大电流为Imax＝＝0.2 A，所以电流表应选择A1；根据欧姆定律可求出电路中需要的最大电阻约为Rmax＝＝45 Ω，则滑动变阻器需要的最大电阻为45 Ω－15 Ω＝30 Ω，所以为调节方便，滑动变阻器应选择R1。 (3)待测金属丝电阻较小，电流表采用外接法；滑动变阻器滑片P置于b端时电流最小，则此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，接法如图所示。 (4)根据欧姆定律应有R＝，又R＝ρ，S＝，联立可得ρ＝。 4．某同学为了测量一段电阻丝AB的电阻率ρ做了以下实验。 (1)首先利用螺旋测微器测量电阻丝的直径d。转动旋钮使测微螺杆与测砧接触时，示数如图1所示，将电阻丝置于测微螺杆与测砧间正确测量时，示数如图2所示，则电阻丝的直径d＝________mm。 (2)该同学设计了如图3所示的电路。已知滑片P与电阻丝接触良好，其它连接导线电阻不计。现有以下器材： A．待测电阻丝AB B．电源(已知电动势为E，内阻不计) C．电流表A D．阻值为R的定值电阻 E．毫米刻度尺 F．开关S，导线若干 ①连接好电路，闭合开关S，调节滑片P的位置，测出电阻丝AP的长度x和电流表的读数I；改变P的位置，共测得多组x与I的值。 ②根据测出的I的值，计算出的值，并根据这些数据点作出-x图像如图4所示。 ③由­x图像可得电阻丝电阻率ρ＝________。并可测得电流表A的内阻RA＝________(均用题给符号表示)。 答案：(1)0.755～0.756　(2)③　aE－R 解析：(1)由图1所示可知，螺旋测微器的误差为：0 mm＋11.5×0.01 mm＝0.115 mm，由图2所示螺旋测微器可知，其示数为：0.5 mm＋37.0×0.01 mm＝0.870 mm，则金属丝的直径：d＝0.870 mm－0.115 mm＝0.755 mm。 (2)根据闭合电路欧姆定律，有： E＝IR＋ IRA＋IRx， 根据电阻定律，有：Rx＝ρ＝ρ 联立得到：＝＋·x， 由图示-x图像可知： a＝，k＝＝ 解得：ρ＝，RA＝aE－R。 学科网（北京）股份有限公司 $$