内容正文:
第三章 恒定电流
第三节 测量金属丝的电阻率
基础过关练
题组一 学会使用螺旋测微器
1.用螺旋测微器测量一根合金丝的直径,为防止读数时微测螺杆发生转动,读数前应先旋紧图示的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”)。
2.螺旋测微器是测量金属丝直径的常用工具,请读出甲、乙、丙、丁图中各自的读数。
甲图: mm 乙图: mm
丙图: mm 丁图: mm
题组二 用伏安法测定金属丝的电阻率
3.在“测量金属的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻约为6 Ω。
(1)现备有下列器材供测量金属丝的电阻时选用:
a.电流表:量程0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω;
b.电流表:量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω;
c.电压表:量程0~3 V,内阻约为3 kΩ;
d.电压表:量程0~15 V,内阻约为15 kΩ;
e.滑动变阻器:最大阻值为30 Ω;
f.直流电源:输出电压为3 V,内阻不计;
g.开关一个,导线若干。
为了提高测量精确度,电流表应选 ,电压表应选 。(填器材前的字母代号)
(2)某次实验中,已经测得金属丝两端的电压、通过金属丝的电流和金属丝的直径,为了求得金属丝的电阻率,还需要测量的一个物理量是 。
4.(2024广东汕尾期末)实验室有一金属丝,某实验小组对其电阻率进行测量。设计测量流程如下:
①用刻度尺测量连入电路的金属丝的平均长度为L,用螺旋测微器测量金属丝的平均直径为d;
②选取合适的实验器材,用伏安法测得多组金属丝两端的电压U和对应通过金属丝的电流I,并画出其U-I图像;
③根据画出的U-I图像计算该金属丝的电阻率。
(1)某次直径的测量结果如图甲所示,则此次读数为 mm;
(2)该小组测电阻的原理图如图乙所示,请补充完整图丙中对应的实物连接;
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片的位置,并记录对应电流表的示数I和电压表的示数U。实验中电流表选择0~0.6 A的量程,电压表选择0~3 V的量程。某次电流表和电压表的示数如图丁所示,电流表示数为 A,电压表示数为 V;
(4)若画出的U-I图线为一条过原点的倾斜直线,斜率为k,则金属丝的电阻率ρ= 。(用题中字母L、d、k表示)
5.(2025广东江门摸底考试)某同学设计如图甲所示的实验电路来测量铜丝的电阻率。铜丝接入电路的长度L=1.50 m,由于铜丝的电阻太小,通过串联电阻箱选择适当的电阻值,使电压表读数范围较大,电压表内阻不影响测量结果。
(1)图乙是用螺旋测微器测量铜丝直径时的示意图,可读得d= mm;
(2)闭合开关S之前,滑动变阻器R1的滑片P应滑在最 (填“左”或“右”)端;
(3)电阻箱取值R=5.5 Ω,滑片P调至适当位置,闭合开关S,电压表示数为2.80 V,电流表示数为0.40 A。则铜丝的电阻R铜= Ω(保留2位有效数字);
(4)该铜丝的电阻率ρ= Ω·m(保留2位有效数字)。
题组三 利用电阻率测量其他物理量
6.(2025广东广州真光中学期中)某同学用如图a所示的电路图来进行有关电学实验,其中ab为粗细均匀的金属丝,R0为保护电阻。
图a
图b
图c
图d
(1)按电路图在图b中完成实物连线。
(2)用螺旋测微器测得金属丝直径如图c所示,其读数为 mm。
(3)电路连接正确后,闭合开关,调节P的位置,记录aP长度x与对应的电压表示数U和电流表示数I。将记录的数据描点在如图d的坐标纸上。
①在图d上作出-x关系图线。
②由-x图线求得电流表的内阻rA= Ω和金属丝的电阻率ρ与其横截面积S的比值= Ω·m-1。(计算结果保留两位有效数字)
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.答案 C
解析 为防止读数时微测螺杆发生转动,读数前应先旋紧锁C。
2.答案 0.740(0.739~0.741均正确) 3.696(3.695~3.697均正确) 2.150(2.149~2.151均正确)
0.045(0.044~0.047均正确)
解析 题图甲:螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm,可调刻度读数为0.01×24.0 mm=0.240 mm,所以最终读数为0.5 mm+0.240 mm=0.740 mm;同理题图乙读数为3.5 mm+0.196 mm=3.696 mm;题图丙:螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm,可调刻度读数为15.0×0.01 mm=0.150 mm,所以最终读数为2 mm+0.150 mm=2.150 mm;同理题图丁0 mm+0.045 mm=0.045 mm。
方法技巧
螺旋测微器的读数规则
螺旋测微器的精确度为0.01 mm,读数等于固定刻度读数(注意观察半毫米刻度线是否露出)+可调刻度读数(可调刻度数×0.01,读数时注意估读一位),注意这两部分读数的单位一致,都是mm。
3.答案 (1)a c (2)金属丝的长度
解析 (1)由于电源输出电压为3 V,故应选择量程为0~3 V的电压表;已知待测金属丝的阻值约6 Ω,由欧姆定律可知I== A=0.5 A,所以应选择量程0~0.6 A的电流表,故电流表应选a,电压表应选c。(2)由R=及电阻定律R=ρ可知ρ===,故为了求得金属丝的电阻率,在已知金属丝两端的电压U、通过金属丝的电流I和金属丝的直径D外,还需要测量的一个物理量是金属丝的长度l。
4.答案 (1)0.900 (2)图见解析 (3)0.50 2.60 (4)
解析 (1)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm,可动刻度读数为40.0×0.01 mm=0.400 mm,则此次读数为0.5 mm+0.400 mm=0.900 mm。
(2)结合电路原理图连接实物电路,如图所示
(3)由题图丁可知电流表的读数为0.50 A,电压表的读数为2.60 V;
(4)根据欧姆定律可得R=,根据电阻定律有R=ρ=ρ,联立可得U=ρI,结合题意可得ρ=k,解得ρ=。
5.答案 (1)0.150 (2)左 (3)1.5 (4)1.8×10-8
解析 (1)由题图乙可知d=0 mm+15.0×0.01 mm=0.150 mm;
(2)闭合开关S前,应使电流表和电压表的示数最小,故滑片P应滑在最左端;
(3)根据欧姆定律有R铜+R===7.0 Ω,可得R铜=7.0 Ω-5.5 Ω=1.5 Ω;
(4)由电阻定律得R铜=ρ=ρ,解得ρ== Ω·m≈1.8×10-8 Ω·m。
6.答案 (1)图见解析 (2)0.400 (3)①图见解析 ②2.0(1.9~2.2) 10(9.8~10)
解析 (1)实物连线如图:
(2)金属丝直径为40.0×0.01 mm=0.400 mm。
(3)①用直线拟合各点,使绝大多数点在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,作出-x关系图像如图:
②由电阻定律可得R=ρ,由欧姆定律可得R+rA=,则=x+rA,则-x图线斜率k=;由-x图线可知k= Ω·m-1=10 Ω·m-1,故k==10 Ω·m-1。由图像可得:x=0时对应的数值为2.0 Ω,即rA=2.0 Ω,则电流表的内阻为2.0 Ω。
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