11.3实验:测量金属丝的电阻率 同步练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册
2026-10-22
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内容正文:
测量金属丝的电阻率
一、实验题
1.
(1)在某次“测量金属电阻率”实验中,用游标卡尺测某金属丝的长度以及用螺旋测微器测金属丝横截面的直径如甲,乙两图所示。游标卡尺读数________cm,螺旋测微器读数________mm;
(2)为了测该电阻丝的电阻,该实验还测量了金属丝的电压和电流如图丙所示,则相对应的电压和电流值为:电流________A,电压________V(电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A)。
(3)请根据电路图连接实物图_____________。
2.某同学欲测量一阻值大约为10 Ω,粗细均匀的金属丝的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外,还有以下器材可供选择:
A、电源E(电动势为6.0 V)
B、电压表V1(量程为0~6 V,内阻约为8 kΩ)
C、电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω)
D、电流表A2(量程为0~3 A,内阻约0.05 Ω)
E、滑动变阻器R1(0~20 Ω)
F、滑动变阻器R2(0~500 Ω)
(1)用游标卡尺测得该金属丝的长度如图甲所示,读数L=______cm;用螺旋测微器测量金属丝的直径,其示数如图乙所示,则该金属丝直径的测量值d=______mm;
(2)测量金属丝的电阻时,为了便于调节,电压能从0开始调节,较准确地测出金属丝的阻值,实验中所用电流表应选用______,滑动变阻器选用______(填所选仪器前的字母符号),选择合适的实验器材,在下图中方框内把实验电路图补充完整______。
(3)设测得金属丝的电阻为R,导电材料的长度为L,导电材料的直径为D,求得金属丝的电阻率为______(用R、L、D三个物理量表述)。
3.某同学在实验室测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率,其阻值大约为。
(1)已知该同学用电压表()、电流表()测金属丝的电压、电流时,表盘如下图所示,则电压表的读数为________V,电流表的读数为________A。
(2)用螺旋测微器测量其横截面直径如图甲所示,由图可知其直径为________mm;如图乙所示,用游标卡尺测其长度为________cm;
(3)下列操作正确的是( )。
A.用刻度尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
B.用螺旋测微器在金属丝的三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值
C.通电时间不宜过长,电流不能过大,以免金属丝明显升温,造成其电阻率变化
D.开关闭合前应让滑动变阻器接入电路的阻值最小,以使电流表、电压表偏转明显
(4)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为,电流表内阻约为几欧,电压表内阻约,电源电动势,内阻较小,则以下电路图中,________(选填字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路,测量出的金属丝电阻仍然会比真实值偏________(选填“大”或“小”)。
(5)若已知实验所用的电流表内阻的准确值为,那么测量金属丝电阻的最佳电路为如图中的________(选填字母代号)电路,此时测得电流表示数为、电压表示数为,则金属丝的电阻________(用题中字母代号表示)。
4.在“金属丝电阻率测量”的实验中:
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径______________。如图乙所示,用20分度游标卡尺测得金属丝的长度______________。
(2)用伏安法测量金属丝的电阻(阻值约为),实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电流表(量程,内阻约);
电流表(量程,内阻约);
电压表(量程,内阻约);
电压表(量程,内阻约);
滑动变阻器;
电源E(电动势为,内阻不计)。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选______________,电压表应选______________。
(3)若通过测量可知,金属丝接入电路的长度为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______________。(用题目所给字母表示)
5.某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约1m),螺旋测微器
学生电源E(电动势0.4V,内阻未知)
米尺(量程0-100cm)
滑动变阻器(最大阻值20Ω)
电阻箱(阻值范围0-999.9Ω)
电流表(量程0-30mA,内阻较小)
开关S1、S2
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00cm和70.00cm位置,测出合金丝长度L。用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径d,读数分别为0.499mm、0.498mm和0.503mm,则该样品横截面直径的平均值为___________mm。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱___________(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于___________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0mA处,此时电阻箱面板如图2所示,可知合金丝电阻R,则该合金丝的电阻率表达式为___________(用已测量物理量的符号表示)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有___________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为0-99.99Ω的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
6.某同学通过实验测量长为的圆柱形导体的电阻率。
(1)他用螺旋测微器测导体的直径,示数如图所示,则________mm。
(2)他先用多用电表对该导体阻值进行了初步测量,测得该导体电阻约为5 Ω。
(3)在(2)基础上,他想用电压表和电流表更精确地测量这个导体的阻值。
他找来如下器材:
电流表:量程0~0.6 A,内阻约0.1 Ω;
电压表:量程0~3 V,内阻约3 kΩ;
滑动变阻器:最大阻值10 Ω,额定电流1.0 A;
电源:电动势3 V,内阻约0.5 Ω;
开关一个,导线若干。
①为了减小实验误差,电流表和电压表的连接方法应该选用下图中的________(选填“甲”或“乙”),采用这种方式测量的结果与真实值相比偏________(选填“大”或“小”)。
②他在相关实验手册中,看到下图所示的两种滑动变阻器的连接方式(电压表和电流表未画出),他选择了其中一种,经过实验他得到下表中的数据。
电压U/V
0.10
0.40
0.60
1.00
1.20
1.50
1.70
2.00
电流I/A
0.02
0.08
0.12
0.19
0.25
0.31
0.34
0.40
由数据可知,他选择的滑动变阻器的连接方式是图中的________(选填“甲”或“乙”)。你的判断依据是:_________________________________________________。
(4)由(3)得该导体的电阻阻值为R,则该导体的电阻率____________。
7.在“测定导体的电阻率”实验中,待测导体为粗细均匀,横截面为圆形的柱体。除待测导体外所用器材如下:
A.电池组(电动势为6V,内阻约为2Ω);
B.电流表(内阻约为0.1Ω);
C.电压表(内阻约为2kΩ);
D.滑动变阻器R(0~5Ω,允许通过的最大电流为2A);
E.毫米刻度尺、螺旋测微器、多用电表、开关、导线若干。
(1)用多用电表粗略测量导体的电阻,其阻值约为20Ω;
(2)用毫米刻度尺测得导体的长度为40.00cm,用螺旋测微器测量导体横截面的直径,测量结果如图乙所示,其读数应为___________mm(该值接近多次测量的平均值)。
(3)用伏安法测量导体的阻值Rx,要求电流表读数能从0开始连续变化,应采用的电路图为___________。
A. B.
C. D.
(4)上题选择的实验电路图中造成系统误差的主要原因是___________(选填“电压表分流”或者“电流表分压”)
(5)根据测得的量求导体电阻率_______。
8.超纯水在电子元件、半导体、光电子、光纤、航天等研究领域有着广泛的应用。电阻率是衡量水的纯度的重要指标,某公司生产了一批超纯水,在商品宣传页(图甲)显示了该商品的标准参照值,当电阻率不小于时即为达标。为了检测该超纯水的电阻率是否达标,深外教师带领实验小组设计了以下实验方案来进行检测。
①如图乙,在长方体绝缘槽内壁插入两片竖直金属薄板(薄板略小于容器横截面积);
②选择合适的器材,按图丙所示连接电路,电源的电动势为3V,先将a、b接线柱用导线直接连接,调节滑动变阻器R,使灵敏电流计G达到满偏,满偏电流为;
③保持滑动变阻器滑片位置不变,用导线将图乙的A、B分别与图丙的a、b接线柱连接,在槽内。缓慢倒入超纯水,直到灵敏电流计指针指到时,记录倒入超纯水的体积为。
(1)根据所学知识分析,超纯水的导电性能越________(填“强”或“弱”)水的纯度越高。
(2)用游标卡尺测得槽内部底面长度如图丁所示,则底部长度为________cm。
(3)根据数据分析,此部分超纯水的电阻为________Ω,该超纯水电阻率________(填“达标”或“不达标”)。
9.某实验小组要测量一段阻值约为5 Ω的金属导线的电阻率,要求测量结果尽量准确,现有以下器材:
A.直流电源,输出电压恒为3 V
B.电流表(0-0.6 A,内阻约0.125 Ω)
C.电压表(0-3 V,内阻约3 kΩ)
D.滑动变阻器(0-5 Ω,额定电流1 A)
E.开关、导线
(1)为了更精确地测量待测电阻的阻值,获得多组测量数据,需要电压从零开始,实验电路应选用图________。
(2)某次测量中电流表的读数如图(2)所示,图示中________
(3)实验中用螺旋测微器测得金属丝直径示数如图(3)所示,则直径________mm.
(4)以下关于本实验的说法正确的是________.
A.用米尺测量金属丝的全长且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值
C.由电压表和电流表内阻引起的误差属于偶然误差
D.若用图像处理数据求金属丝电阻,则可以减小偶然误差
(5)根据测量数据得到的图线如图4所示,图中段向上弯曲的主要原因是下面的________(填A或B)
A.随着电阻丝中的电流增大,温度升高,电阻率增大,电阻增大
B.随着电阻丝中的电流增大,温度升高,电阻率减小,电阻减小
10.某小组同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率,实验操作如下:
(1)实验时,用螺旋测微器测量电阻丝的直径时,当测微螺杆快接近电阻丝时,再旋转如图甲所示的________(填结构名称前面的字母代号),直到听见“喀喀”的声音为止;
(2)如图乙所示,测得该电阻丝的直径________mm;
(3)按图丙连接测量电路,为了调节方便、测量准确,实验中滑动变阻器应选择________(选填“①”或“②”),可供选择的滑动变阻器有:①滑动变阻器()、②滑动变阻器();
(4)将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关,移动滑片,测出电阻丝长度,读出对应的电压表、电流表读数、,求出电阻,数据如下表,小组中的小赵同学根据数据,在方格纸上作出图像。如图丁所示:
/Ω
10.0
17.9
26.1
34.0
41.9
/m
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
发现图像是一条倾斜直线,斜率为.该电阻丝电阻率________(用和表示);
(5)小组中的小钱同学注意到测电阻的电路图采用了电流表内接法,在误差分析时,他认为由于电流表分压,导致电阻丝的电阻测量值偏大,从而使得该电阻丝电阻率的测量值偏大.你是否同意该同学的观点?________(选填“同意”或“不同意”),并简要说明理由________________________________________。
11.实验室需要确定某种合金丝的电阻率,实验小组截取了一段该合金丝进行测量。
实验器材有:
待测合金丝:阻值约5 Ω,长度约1 m
电源:电压为3 V
双量程电流表:0~0.6 A(内阻约0.5 Ω),0~3 A(内阻约0.1 Ω)
电压表:内阻约3 kΩ,量程0~3 V
滑动变阻器R:阻值0~10 Ω
螺旋测微器、毫米刻度尺、开关、导线若干
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径,测量结果如图1所示,则测量值d=________mm,用毫米刻度尺测得合金丝接入电路部分的长度为l=1000.0 mm。
(2)电流表应选用的量程为_________(选填“0~0.6 A”或“0~3 A”)。
(3)电路中电流表、电压表的连接方式应选用图_________(选填“2”或“3”)。
(4)实验过程中,通过调节滑动变阻器触头的位置,记录下电压表、电流表读数,获得多组U、I数据,然后用图像法处理数据:以U为纵轴、I为横轴,根据多组U、I数据在坐标系中描点,把这些点拟合为一条直线,得到的U-I图像如图4所示,由图像可得被测合金丝的测量值Rx=_________Ω(保留2位有效数字)。
(5)该合金丝的电阻率ρ=_________(用Rx、d、l表示);根据实验数据,电阻率的测量值为ρ=_________Ω·m(保留2位有效数字)。
12.小明同学用伏安法测量阻值约为的待测金属元件的电阻率:
(1)他分别使用20分度游标卡尺和螺旋测微器测量金属元件的长度L和直径d,测量的结果如图甲和图乙所示,可知,长度____________,直径____________。
(2)他选用了以下器材进行测量
A.电压表(量程,内阻约为)
B.电流表(量程,内阻为)
C.滑动变阻器()
D.电源(电压,内阻可忽略)
E.开关与导线若干
为了减小实验误差,他应选用如图____________(选填“丙”或“丁”)的电路图进行实验。
(3)若用表示金属丝的长度,表示直径,测得电阻为,请写出计算金属丝电阻率的表达式____________。
13.实验小组利用下列器材,测量一金属材料制成的均匀金属导电圆柱体的电阻率,已知圆柱体阻值约为。
A、电池组,内阻不计
B、电压表,内阻约
C、电流表,内阻约
D、滑动变阻器(),允许最大电流
E、滑动变阻器(),允许最大电流
F、开关、导线若干
(1)先用螺旋测微器测其直径,用游标卡尺测其长度,如图甲所示,则________mm,________cm;
(2)为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量:为了调节方便,滑动变阻器应选用________。(选填“”或“”)。应该选择下列哪个电路进行测量________?仅考虑利用该电路测量圆柱体的电阻,测量值与实际测得的该金属材料的电阻率________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
A. B.
C. D.
(3)实验小组又对测量电路进行了创新,如图乙所示,在电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P,触头的位置可从刻度尺上读出。实验时改变触头P与电阻丝接触的位置,多次改变电阻丝接入电路的长度,调节滑动变阻器滑片的位置,使电流表的读数达到某一相同值时,记录电压表的示数,从而得到多个的值,作出图像,如图丙所示。如果已经测得电阻丝的直径为,根据图丙所给数据,可得电阻丝的电阻率________;(用、、、表示)
试卷第1页(共3页)
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《测量金属丝的电阻率》参考答案
1.(1) 5.025 4.950
(2) 0.48 2.20
(3)
【详解】(1)[1]由图甲可知,游标卡尺主尺读数为,游标卡尺第根刻度线与主尺刻度线对齐,则游标卡尺读数为
[2]由图乙可知,螺旋测微器固定刻度读数为,可动刻度读数为,则螺旋测微器读数为
(2)[1]电流表量程为,每一小格代表,丙图中指针偏转24个小格,则电流表的示数为
[2]电压表量程为,每一小格代表,丙图中指针偏转22个小格,则电压表的示数为
(3)连线方式对应题干电路图即可,具体连线如图所示。
2.(1) 0.381/0.382/0.383/0.384/0.385
(2) C E
(3)
【详解】(1)[1]游标零刻线位于主尺和之间,主尺读数为;第7条游标刻线与主尺刻线重合,20分度游标的分度值为。所以
[2]螺旋测微器固定套筒的主尺读数为,基准线对应的微分筒刻度约为格,每格为,所以
(2)[1]金属丝的阻值约为,电压调到电源电动势时,依据欧姆定律,最大电流满足
代入题给数据得,所以应选量程为的电流表。
故选C
[2]为了使金属丝两端电压能从0开始调节,滑动变阻器应接成分压式:电源接变阻器的两端,滑片接输出端,滑片移动时输出电压可由0连续调到电源电压。的最大阻值为,与被测金属丝的阻值同量级,调节范围合适且便于细调。
故选E
[3]接线时,电压表并联在金属丝两端,电流表串联在金属丝所在支路;滑动变阻器采用分压接法,电源和开关接在变阻器两端,滑片接到被测支路。补全后的电路如下
(3)取金属丝的横截面积为,圆形横截面满足
由电阻定律
整理得
代入
最终得到
3.(1) 2.20 0.48
(2) 1.850 4.250
(3)BC
(4) A 小
(5) B
【详解】(1)[1]电压表量程,分度值,估读到,读数为
[2]电流表量程,分度值,估读到,读数为。
(2)[1]固定刻度读数为1.5mm,可动刻度读数为35.0×0.01mm=0.350mm,总直径为1.850mm
[2]主尺读数为42mm,游标尺第10条刻度线对齐,游标尺读数为10×0.05mm=0.50mm,总长度42.50mm=4.250cm
(3)A.测量的是接入电路的有效长度,不应测金属丝全长,故A错误;
B.在不同位置测直径取平均,减小直径的测量误差,故B正确;
C.金属丝电阻率随温度升高明显增大,长时间大电流通电会导致电阻率偏离常温值,故C正确;
D.开关闭合前滑动变阻器接入阻值应调至最大,保护电表,故D错误。
故选BC。
(4)[1]待测电阻,满足,属于小电阻,应采用电流表外接法,滑动变阻器为限流式即可,选A电路
[2] 外接法中电压表的分流作用使电流表读数大于的真实电流,由可知,测量值比真实值偏小。
(5)[1]已知电流表准确内阻时,采用电流表内接法(电路B)
[2]电压表示数为和电流表的总电压,因此,推导得
【点睛】
4.(1) 2.148/2.149/2.150/2.151/2.152
(2)
(3)
【详解】(1)[1]螺旋测微器固定刻度露出的读数为,基准线与可动刻度的第15条刻线对齐,可动刻度估读为15.0,分度值为,故金属丝直径为
[2]图乙中,游标零刻线位于主尺的与刻线之间,主尺读数为;20分度游标卡尺的分度值为,游标第6条刻线与主尺刻线对齐,故金属丝长度为
(2)[1]电流表应在不超量程的前提下选用较小量程。由欧姆定律,忽略电表内阻的影响,可估算金属丝中的最大电流为
因此选用量程为的电流表。
[2]金属丝两端的电压不超过电源电动势,即
因此选用量程为的电压表。
(3)由欧姆定律,金属丝的电阻为
金属丝横截面为圆形,横截面积为
由电阻定律,联立以上关系得金属丝的电阻率为
5.(1)
(2) 左
(3)
(4)CD
【详解】(1)该样品横截面直径的平均值
(2)[1]电流表电流正进负出,限流接法一上一下,故电流表 “+” 接线柱接滑动变阻器上端接线柱;
[2]闭合开关前,滑动变阻器要调到接入电阻最大保护电路。由题图得滑片移到左端时,接入电阻最大,所以置于左端。
(3)由得,待测合金电阻率的表达式为
(4)AB.断开,闭合时,电阻箱未接入电路;断开,闭合时,待测合金丝支路断开,仅电阻箱接入电路,由于两次连接方式电流表示数相同,可得电阻箱的读数与待测合金电阻相同,所以电源内阻和电流表内阻对本实验结果无影响,故A错误,B错误;
C.电阻箱分度值更小,调节精度更高,减小电阻读数误差,故C正确。
D.多次测量求平均值,可以减小偶然误差,故D正确。
故选CD。
6. 1.225/1.226/1.227/1.228/1.229 甲 小 乙 若采用甲图的限流接法,电流最小约为,而表中前三组电流均小于此值,因此采用乙图的分压接法
【详解】[1]螺旋测微器的固定刻度读数为,可动刻度读数约为格,每格对应,两部分读数相加得
读数在1.225~1.229之间均可
[2][3]设导体真实电阻为,电流表、电压表内阻分别为,。甲图为电流表外接法,电压表测量导体两端电压,电流表测量导体与电压表的总电流,由欧姆定律及并联电路电流关系有
因此甲图测得的电阻为
其相对误差为
乙图为电流表内接法,电压表测量导体与电流表两端的总电压,由串联电路电压关系有
因此乙图测得的电阻为
其相对误差为
甲图的相对误差更小,应采用甲图,测得电阻比真实值偏小。
[4][5]滑动变阻器的甲图为限流接法,乙图为分压接法。若采用甲图,忽略电压表的微小分流,设滑动变阻器接入电路的电阻为,电源内阻为,由闭合电路欧姆定律得
当滑动变阻器接入最大电阻时,电流最小,为
表中前三组电流分别为,和,均小于限流接法能够达到的最小电流。分压接法能使导体两端的电压从零开始调节,故采用乙图。
[6]设导体横截面积为,圆形横截面的面积为
由电阻定律,解得导体的电阻率为
7. 0.896/0.895/0.897 A 电流表分压
【详解】(2)[1]螺旋测微器的读数由固定刻度读数和可动刻度读数两部分组成。固定刻度读数为。可动刻度读数为
最后将两部分相加,总读数为
(3)[2]题目要求电流表读数能从0开始连续变化,这意味着滑动变阻器必须采用分压式接法。因为待测电阻。待测电阻属于大电阻,为了减小系统误差,应采用电流表内接法。
故选A。
(4)[3]在第(3)问中选择了图A所示的电路,即电流表内接法。在该电路中,电压表测量的是待测电阻与电流表内阻串联后的总电压,而电流表测量的是通过的真实电流。由于电流表存在内阻,会分担一部分电压,导致电压测量值偏大,从而使得电阻测量值偏大。因此,造成系统误差的主要原因是电流表分压。
(5)[4]根据电阻定律,导体的电阻与长度、横截面积及电阻率的关系为
导体横截面为圆形,直径为,则横截面积
联立上述两式,解得电阻率的表达式为
8.(1)弱
(2)12.230
(3) 达标
【详解】(1)水里面离子越少,纯度越高,导电能力越弱。
(2)图丁是20分度游标卡尺,精度0.05mm。主尺读数,游标第6格对齐
总读数
(3)[1]滑动变阻器不动,灵敏电流计内阻
短接,;接入水电阻,,与串联,可得
代入数据
求得
满偏时,
求得
[2]电阻定律,体积,所以
已知,
求得
由于,所以该超纯水电阻率达标。
9.(1)乙
(2)
(3)2.960/2.961/2.962
(4)BD
(5)A
【详解】(1)电压需从零开始调节,应将滑动变阻器接成分压式,图1中甲、乙满足这一要求。设待测电阻为,电流表、电压表的内阻分别为和,两电表的示数分别为和。电流表内接时,电压表测得待测电阻与电流表的总电压,由欧姆定律和串联电路电压关系有
按计算的电阻比真实值大,其相对误差为
电流表外接时,电压表直接测量待测电阻两端的电压,电流表测得两支路电流之和,有
因此测得的电阻为
外接法的相对误差大小为
外接法引入的误差更小。图1中乙采用分压式接法,且电压表只跨接在待测电阻两端,电流表外接,因此应选图乙。
(2)图2所示电流表使用量程,最小分度为,读数应估读到。指针位于与之间的中间刻度,电流为。
(3)图3中固定刻度露出的最后半毫米刻线为,可动刻度的第46格与固定刻度基准线对齐,分度值为,估读后记作46.0格。因此金属丝直径为
(4)A.计算电阻率时,应测量金属丝接入电路的有效长度,即两接线端之间的长度;预先测量全长可能包含未接入电路的部分,故A错误;
B.在金属丝不同部位测量直径并取平均值,可减小偶然误差及粗细不均带来的影响,故B正确;
C.电压表分流、电流表分压引起的误差由电路接法和仪器内阻决定,属于系统误差,故C错误;
D.利用多组数据作图像,在金属丝温度基本不变的直线段拟合求电阻,可减小个别测量数据偶然波动的影响,故D正确。
故选BD。
(5)图4是以电流为横轴、电压为纵轴的图像。若金属丝电阻保持不变,由欧姆定律可知,图线应为过原点的直线。电流增大时,金属丝通电发热而升温,金属的电阻率随温度升高而增大。设金属丝的电阻率为,接入长度为,横截面积为,由电阻定律,在长度和横截面积变化可忽略时,电阻随电阻率增大而增大,使电压随电流增加得更快,因而图中段向上弯曲。
故选A。
10.(1)H
(2)0.850/0.849/0.851
(3)①
(4)
(5) 不同意 ,可见电阻率的测量值取决于图像的斜率,与无关,没有系统误差
【详解】(1)当测微螺杆快靠近测砧时,要停止使用旋钮D,改用微调旋钮H,听到“喀喀”声时停止。
(2)由图乙可知
读数为0.849mm或0.851mm也正确。
(3)图丙测量电路中的滑动变阻器连接方式为限流式,且电阻丝阻值不大,题中的数据显示大约是几十欧,为了调节方便、测量准确,实验中应选择与电阻丝阻值接近的调节范围为的滑动变阻器,所以应选择①。
(4)根据题意可知,测量值
结合图像可知斜率
则该电阻丝的电阻率为
(5)[1][2]不同意,若考虑电流表内阻,则
而电阻率的测量值取决于图像的斜率,与无关,所以没有系统误差。
11.(1)0.998/0.999/1.000/1.001/1.002
(2)
(3)2
(4)5.1
(5)
【详解】(1)螺旋测微器的固定刻度读数为,可动刻度的0刻线与基准线重合,因此合金丝直径为
(2)合金丝两端电压不会超过电源电压,由欧姆定律,估算电流上限为
考虑电流表和滑动变阻器的分压,实际电流小于,为提高测量精度,应选用量程。
(3)图2中,电压表只测量合金丝两端的电压,电流表同时测量合金丝和电压表的电流;电压表内阻约为,远大于合金丝电阻,分流造成的误差很小。图3中,电压表还测量电流表两端的电压,而所选电流表内阻约为,会给约的电阻测量带来较大误差。
故选图2。
(4)图4以为横轴、为纵轴。忽略电压表分流的微小影响,由欧姆定律可知,拟合直线的斜率表示合金丝电阻的测量值。在拟合直线上取相距较远的两点,坐标约为和,其中横、纵坐标单位分别为和,由斜率得
(5)[1]由电阻定律,合金丝的横截面积为
联立得
[2]由第(1)、(4)问得,,合金丝长度为,代入上式得
12.(1) 5.25 1.074/1.075/1.076
(2)丙
(3)
【详解】(1)[1]游标卡尺读数等于主尺读数加游标读数,图示游标为20分度,因此精度
由题图,金属元件的长度
[2]螺旋测微器读数等于固定刻度读数加可动刻度读数,固定刻度每一小格代表,可动刻度每一小格代表,需要估读到下一位。
由题图,金属元件的直径
(2)因为电流表内阻已知,电流表可以采用内接法,滑动变阻器采用分压式接法,可以多测几组数据并且可以保护电路,故选丙电路图。
(3)由电阻定律
金属丝横截面积
联立解得
13.(1) 1.845 4.240
(2) B 小于
(3)
【详解】(1)[1]螺旋测微器:固定刻度,可动刻度,则
[2]20分度游标卡尺,精度。主尺读数,游标第8格对齐,则
(2)[1][2]电压表示数的变化范围足够大,电路选择分压式,分压接法选小阻值变阻器,调节方便;由于
所以电流表采用外接。即选B选项的图。
[3]电流表外接,电压表分流,电流表读数大于真实电阻电流,则
由,可知电阻率测量值小于真实值。
(3)电阻丝横截面积
根据欧姆定律得
又
联立可得
由图像可知,图线的斜率
解得电阻率
答案第1页(共2页)
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