2022-2022学年高中物理第二章恒定电流6实验测定金属的电阻率课后检测含解析新人教版选修3-1.doc

实验测定金属的电阻率实验原理及操作实验原理及操作数据处理1求Rx的平均值的两种方法(1)第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值(2)第二种是用UI图线的斜率求出2计算电阻率将记录的数据U、I、d的值代入电阻率计算公式Rx.误差分析产生原因减小方法偶然误差测量金属丝的直径和长度出现误差改换位置或屡次测量取平均值电表读数出现误差眼睛正视指针通过电流过大或时间过长、致使金属丝发热，造成所测电阻较大实验中应使电流不要过大闭合开关后待稳定时尽快读数，然后断开开关系统误差电流表的外接使电压表分流造成误差采用内阻很大的电压表要点一 仪器读数和实验原理1.现有一合金制成的圆柱体为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示(1)由图读得圆柱体的直径为_mm，长度为_cm.(2)假设流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，那么用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为_.解析：(1)根据螺旋测微器的读数方法得圆柱体的直径为：1.50.0134.21.842(mm)根据游标卡尺的读数方法得圆柱体的长度为：420.05842.40(mm)4.240(cm)(2)由R得：.答案：(1)1.8424.240(2)22022日照高一检测在测定金属丝电阻率的实验中，需要测量金属丝的电阻，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约5 )；电流表A1：量程0.6 A，内阻r1约为0.2 ；电流表A2：量程10 mA，内阻r250 ；定值电阻R1：阻值20 ；定值电阻R2：阻值200 ；滑动变阻器R：阻值范围05 ；电源E：干电池2节；开关S，导线假设干(1)要想较准确测量待测金属丝的阻值，应选用定值电阻_(选填“R1”或“R2”)(2)实验中要求金属丝中的电流能从0开始变化，请在虚线框中画出该实验的电路图(图中务必标出选用的电流表和定值电阻的符号)(3)假设实验中A1表的示数为0.36 A，A2表的示数为5.4 mA，待测金属丝的阻值为_(结果保存两位有效数字)解析：(1)由于没有电压表，可考虑将内阻为定值的电流表A2与定值电阻串联而改装为电压表，改装电压表时要串联大电阻分压，应选R2.(2)实验要求电流表读数从零开始变化，并能多测几组电流、电压值，知滑动变阻器采用分压式接法电路图如下图：(3)由题意，I25.4 mA0.005 4 A，I10.36 AUx(20050)0.005 4 V1.35 VIxI1I20.354 6 ARx 3.8 答案：(1)R2(2)见解析图(3)3.8要点二 数据处理及分析3.在“测定金属丝的电阻率实验中，某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度测量3次，求出其平均值l.其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐，图中读数为_cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为_mm.(2)采用如下图的电路测量金属丝的电阻，电阻的测量值比真实值_(选填“偏大或“偏小)最后由公式_计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)解析：(1)根据刻度尺读数规那么，可知图甲中读数为24.10 cm；根据螺旋测微嚣读数规那么，可知图乙中读数为0.520 mm.(2)采用电流袁外接法测量金属丝的电阻金属丝中电流小于电流表读数，所以电阻的测量值比真实值偏小由欧姆定律R，电阻定律R，S，可得电阻率.答案：(1)24.100.520(2)偏小42022东城高一检测在“测定金属丝的电阻率的实验中，假设用欧姆表粗测得知电阻丝Rx的阻值约为4 ，为较精确地测量金属丝的电阻，并要求金属丝发热功率P，那么电流表应采用外接法，电路图如下图(3)由于电压表选03 V量程，由图示电压表可知，其分度值为0.1 V，示数为2.5 V；电流表选00.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.5 A，电阻丝阻值Rx5 ；由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0，可动刻度示数为38.00.01 mm0.380 mm；由图示刻度尺可知，其分度值为1 mm，金属丝长度L41.00 cm10.00 cm31.00 cm；由Rx，得金属丝电阻率 m1.8106 m.答案：(1)R2(2)电路图见解析(3)0.38031.001.8106根底达标1.在“测定金属丝电阻率的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是()A金属丝直径d的测量B电压U的测量C电流I的测量 D金属丝长度l的测量解析：四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方答案：A22022滨州高一检测某实验小组在做“测定金属电阻率的实验过程中，测量某金属丝的电阻(阻值510 )，实验室提供了以下器材A电压表(03 V，内阻RV约1 )；B电压表(015 V，内阻RV约5 k)；C电流表(00.6 A，内阻RA2 )；D电流表(03 A，内阻RA0.5 )；E滑动变阻器(5 ，1.2 A)；F直流电源(6 V，内阻不计)；另有开关一个、导线假设干实验中有两种电路可供选择，如图甲和乙所示(1)为了较准确地计算金属丝的电阻，本次实验中电路应选_(选填“甲或“乙)，电压表应选_，电流表应选_(只填器材前的字母代号即可)(2)假设用米尺测得金属丝的长度为L，用螺旋测微器测得金属丝直径为d，此时测得电流为I、电压为U，那么该金属丝的电阻率_(用兀、d、L、U、I、RA表示)解析：(1)为了使测量结果尽量精确，根据滑动变阻器阻值范围可知，选择滑动变阻器分压式接法，应选择电路图甲测量金属丝的电阻(阻值在510 间)，电源的电动势为6 V，所以应选择电压表A，虽然已超过量程，但比电压表B精确，当然电压值可由滑动变阻器来控制根据电压表量程与待测电阻阻值可得，最大电流为0.6 A，假设使用电流表D那么达不到精确度，因此选择电流表C，通过滑动变阻器来控制电流(2)根据电阻定律R，S()2，根据欧姆定律，RRA，联立得：(RA)答案：(1)甲AC(2)(RA)3(多项选择)在“测定金属丝的电阻率实验中，以下关于误差的说法中正确的选项是()A电流表采用外接法，将会使测真B电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起偶然误差C由可知，I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起的偶然误差D由可知，对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量解析：由于采用电流表外接法，将导致R测R真，由可知测真，A项正确；虽然电压表的并联引起电阻丝分得的电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的电压和电流是瞬时对应的，由于电压表的分流会使电流I的测量值偏大，电阻测量值偏小，属于系统误差，B项错误；由可知I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起的测量误差，但由于直径的指数为2，故对结果影响最大的是d的测量，C、D两项正确答案：ACD4在“测定金属丝的电阻率的实验中，某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度测量3次，求出其平均值l.其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐，图中读数为_cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为_mm.(2)采用如图丙所示的电路测量金属丝的电阻，电阻的测量值比真实值_(填“偏大或“偏小)最后由公式_计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)解析：(1)金属丝的长度为24.1224.14 cm均可，直径读数为0.5140.516 mm均可(2)采用电流表外接法，由于电压表分流，从而电流表的测量值大于真实值，由R可知，电阻的测量值小于真实值由R，R，Sd2，可得.答案：(1)24.130.515(2)偏小5.如下图，P是一个外表镀有很薄电热膜的陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d，管两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I，那么膜的电阻为多少？镀膜材料电阻率为多少？解析：由欧姆定律可得R沿着L的方向将膜层展开，如下图，那么膜层等效为一个电阻，其长为L，横截面积为管的周长和厚度d的乘积由电阻定律R可得R，那么，解得.答案：62022湖北黄冈中学模拟在“测定金属的电阻率的实验中，被测金属丝的电阻大约为6 .先用刻度尺测出金属丝的长度l及金属丝直径d，接着用伏安法测出金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，计算出它的电阻，再根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：直流电源E：电动势约4.5 V，内阻很小；电流表A1：量程00.6 A，内阻为0.125 ；电流表A2：量程03 A，内阻为0.025 ；电压表V1：量程03 V，内阻为3 k；电压表V2：量程015 V，内阻为15 k；滑动变阻器R1：最大阻值10 ，允许通过的最大电流为0.2 A；滑动变阻器R2：最大阻值20 ，允许通过的最大电流为1.0 A.开关、导线等要求有较高的测量精度，并能测得多组数据(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是_，应选用的电压表是_，应该选用的滑动变阻器是_(2)根据所选的器材，在如下图的虚线框中画出实验电路图(3)写出用测得的物理量表示的计算电阻率的表达式(用字母表示)：_.解析：(1)由实验器材知电源电动势约为4.5 V，实验用的金属丝电阻约为6 ，干路中的最大电流大约只有0.75 A，故电流表选A1，电压表选V1，滑动变阻器R1允许通过的最大电流0.2 A太小，影响测量的范围，所以滑动变阻器选R2.(2)待测电阻较小，电流表采用外接法，电路图如下图(3)由R及R，又S()2得答案：(1)A1V1R2(2)见解析(3)7如图为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a1 m，b0.2 m，c0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其UI图线如图乙所示，当U10 V时，求电解液的电阻率是多少？解析：由图乙可求得电解液的电阻为R 2 000 由图甲可知电解液长为：la1 m截面积为Sbc0.02 m2结合电阻定律R得 m40 m答案：40 m82022济宁高一检测某实验小组利用实验室提供的器材探究一种合金丝的电阻率，所用器材包括：A待测合金丝ac：长度约1 m，电阻约20 ；B电压表V：测量范围05 V，内阻约50 k；C电流表：测量范围00.5 A，内阻约0.3 ；D滑动变阻器：电阻变化范围010 ；E直流电源：电动势约9 V，F螺旋测微器、米尺、开关，导线假设干(1)将合金丝ac拉直后固定在绝缘米尺上，其中a端点固定在米尺的0刻度上，c端点固定在米尺的另一端，并在合金丝上夹上一个可移动的小金属夹，b是金属夹与合金丝的接触点根据现有器材，图甲中实验电路应该选用的是_(2)用螺旋测微器测量合金丝的直径D，示数如图乙那么D_mm.(3)实验的主要步骤：正确连接电路，调节金属夹的位置，将滑动变阻器触头调到适当位置，合上开关；反复调节滑动变阻器，让电流表的示数为I0.360 A，读出电压表的示数U，同时记录ab间合金丝对应的长度L；断开开关，调节金属夹的位置，合上开关，重复的操作(4)依据欧姆定律可知，U与L应遵从的关系是U_.(用测得量和量的字母表示)(5)该小组依据测得的多组U与L的数据，作出了图丙的UL图线，由图可求得该合金丝的电阻率的数值为_m.(保存两位有效数字)解析：(1)由题意可知，待测电阻阻值与滑动变阻器最大阻值相差不多，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；而202501030.3，即RRARV，所测电阻偏小，所以电流表应采用外接法，因此实验应采用图D所示实验电路. (2)由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0 mm，可动刻度示数为30.00.01 mm0.300 mm(0.2980.302均正确)(4)根据欧姆定律，那么有：UIRxLx；因此U与L应遵从的关系是UL.(5)由电阻定律可知，电阻R，那么电阻率，根据电流表的示数为I0.360 A，读出电压表的示数U2 V，L为0.30 m；代入实验数据可得：1.3106 m.答案：(1)D(2)0.300(0.2980.302)(4)L(5)1.3106能力达标9.2022西南大学附中期末考试某同学在测量一种均匀新材料电阻丝的电阻率，待测电阻Rx约为6.0 ，相关测量步骤如下：(1)用刻度尺测量电阻丝的接入长度为l0.900 0 m.(2)用螺旋测微器测量电阻丝直径(刻度位置如图甲所示)，从图中读出电阻丝的直径为_mm.(3)现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了以下相关器材(要求测量结果尽量准确)：A电池组(3 V，内阻约1 )B电流表(03 A，内阻约0.025 )C电流表(00.6 A，内阻约0.125 )D电压表(03 V，内阻约3 k)E电压表(015 V，内阻约15 k)F滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)G滑动变阻器(01 000 ，额定电流0.3 A)H开关，导线实验时应选用的器材是_(填写各器材的字母代号)以下电路图中_(选填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最正确电路但用此最正确电路测量的结果会比真实值_(选填“偏大或“偏小)假设根据伏安法测出电阻丝的阻值为Rx6.4 ，那么这种新材料电阻丝的电阻率为_m(结果保存2位有效数字)(4)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差，为了减小系统误差，有人设计了如图乙所示的实验方案，其中Rx是待测电阻，R是电阻箱，R1、R2是阻值的定值电阻合上开关S，灵敏电流计的指针偏转，将R调至阻值为R0时，灵敏电流计的示数为零由此可计算出待测电阻Rx_.(用R1、R2、R0表示)解析：(2)螺旋测微器的读数为d0.5 mm10.00.01 mm0.600 mm.(3)需要电源，应选用A，因待测电阻约6 ，可知实验过程中电流较小，应选用电流表C；电源提供3 V电压，应选用电压表D；为了方便操作，选用较小的滑动变阻器，应选用F，连接电路需要导线和开关，应选择H.因电源不宜在长时间、大功率状况下使用，故滑动变阻器不能用分压式接法，应用限流式接法，又因待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故电路图A为最正确电路根据欧姆定律R知，由于电压表的分流作用而使得测量值偏小根据电阻定律有Rx，其中Sd2，所以2.0106 m.(4)根据串并联电路特点及欧姆定律可知I1(R1R2)I2(RxR0)，由于电流计示数为零，那么说明电流计两端的电势相等，那么一定有I1R1I2R0，两式联立可得RxR0.答案：(2)0.600(3)ACDFHA偏小2.0106(4)10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 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，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1234567U/A0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的_(选填“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_(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)A1102 m B1104 mC1106 m D1108 m解析：(1)螺旋测微器的读数为0 mm39.80.01 mm0.398 mm.(2)由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 .由题知RxRV，故电流表外接，假设滑动变阻器接为限流的形式，那么Rx两端的电压最小值UminE0.6 V，而从实验数据可知，Rx两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压的形式(3)如甲图所示(4)选尽可能多的点连成一条直线，使不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx4.4 .(5)根据R得金属丝的电阻率 m1.09106 m，故C项正确答案：(1)0.398(0.3950.399均正确)(2)甲(3)见解析图甲(4)见解析图乙4.4(4.34.7均正确)(5)C