2022-2022学年高中物理第2章恒定电流实验：测定金属的电阻率练习含解析新人教版选修3-1.doc

第二章　实验：测定金属的电阻率
一、选择题
1．(多项选择)在“测定金属的电阻率〞实验中，关于误差的以下说法中正确的选项是(　　)
A．电流表采用外接法，将会使ρ测>ρ真
B．电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了金属丝分压的减小而引起测量误差
C．由ρ＝可知I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起ρ的测量误差
D．由ρ＝可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量
解析：选CD　由于金属丝阻值较小，假设电流表采用内接法，那么电流表分压产生的误差太大，故电流表采用外接法，R测<R真，由R＝ρ可知ρ测<ρ真，故A项说法错误；电流表采用外接法时，由于电压表的分流作用会引起测量误差，故B项说法错误；由ρ＝可知要测量的物理量是d、U、I和l，都会引起测量误差，且直径d在公式中是平方关系，所以影响最大，故C、D项说法正确．综上所述选CD．
二、非选择题
2．在“测定金属丝的电阻率〞的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为3 Ω，实验室备有以下实验器材：
A．电压表V(量程3 V，内阻约为3 kΩ)
B．电流表A(量程0.6 A，内阻约为1 Ω)
C．滑动变阻器R(0～10 Ω，额定电流0.5 A)
D．电源E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
E．开关S，导线假设干
(1)为减小实验误差，应选用图中________(填“甲〞或“乙〞)为该实验的电路原理图．
(2)现用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得其直径示数如丙图，那么直径为________mm.图丁为两电表的示数，那么该金属丝的电阻率为________Ω·m.(结果保存3位有效数字)
解析：(1)根据>可知，电流表外接，乙图符合题意．
(2)螺旋测微器读数由固定刻度和可动刻度两局部组成，d＝0.5 mm＋0.01×10.8 mm＝0.608 mm；电压表量程为3 V，分度值为0.1 V，示数为1.20 V，电流表量程为0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.50 A，根据欧姆定律得，R＝＝2.4 Ω；金属丝的电阻率ρ＝≈1.16×10－6 Ω·m.
答案：(1)乙　(2)0.608　1.16×10－6
3．某次测量康铜丝的直径时螺旋测微器的示数如图甲所示，可知此次测得康铜丝的直径为________mm.乙图是测量康铜丝电阻的原理图，利用该电路图测出的电阻值比真实值________(填“偏大〞或“偏小〞)．
解析：螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为0.01×38.0 mm＝0.380 mm，所以金属丝的直径为1.5 mm＋0.380 mm＝1.880 mm.乙图中电流表是外接法，电压值是真实的，由于电压表的分流，电流偏大，根据R＝得测量的电阻偏小．
答案：1.880　偏小
4．在“测定金属的电阻率〞实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路局部的长度约为50 cm.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为________mm(该值接近屡次测量的平均值)．
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线假设干，某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如表：
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的________(填“甲〞或“乙〞)图．
(3)图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了局部导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U­I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保存两位有效数字)．
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为______(填选项前的符号)．
A．1×10－2 Ω·m B．1×10－4 Ω·m
C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m
解析：(1)固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.7，所测长度为0＋39.7×0.01 mm＝0.397 mm(0.395～0.399)．
(2)由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约为5 Ω，那么有Rx<，属于小电阻，用外接法测量误差小，由表中实验数据可知，如果用限流，最小电压大约为0.6 V，而表中电压都到了0.10 V，所以肯定用的分压接法，因此实验采用的是图甲所示电路．
(3)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如下图．
(4)描绘出第2、4、6三个点后可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后绘出U­I图线，如下图：
Rx＝＝4.5 Ω.
(5)根据电阻定律R＝ρ，得ρ＝R，可得ρ＝1×10－6Ω·m，应选C．
答案：(1)0.395～0.399　(2)甲　(3)见解析图　(4)见解析图　4.5　(5)C
5．实验室购置了一捆标称长度为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、导线假设干．
答复以下问题：
(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________(填 “a〞或“b〞)端．
(2)在实物图中，已正确连接了局部导线，请根据图甲电路完成剩余局部的连接．
(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．(保存2位有效数字)
解析：(1)电路图中滑动变阻器限流连接，最大阻值应远大于被测电阻Rx，应选择R2，闭合开关前，应将滑片移至阻值最大处——a处．
(2)根据电路图连接实物图．
(3)电压表分度值为0.1 V，量程为3 V，读数为2.30 V.
(4)根据欧姆定律得Rx＋R0＝，根据电阻定律得Rx＝ρ，联立解得L＝94 m.
答案：(1)R2　a　(2)见解析图　(3)2.30　(4)94