【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年魯科版物理選修3-1對點練習(xí)：3.6-實驗-測定金屬的電阻率

1．在“測定金屬的電阻率”的試驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖3－6－6所示，用米尺測出金屬絲的長度l，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后依據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．圖3－6－6(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列器材：A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩB．電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩC．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05ΩD．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01ΩE．滑動變阻器，0～10ΩF．滑動變阻器，0～100Ω①要求較精確?????地測出其阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．(填序號)②試驗中某同學(xué)的實物接線如圖3－6－7所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤．圖3－6－7錯誤1：________________________________________________________________________.錯誤2：________________________________________________________________________.(3)若測得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率ρ＝________．答案(1)0.680(或0.679)(2)①ACE②錯誤1：導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上錯誤2：接受了電流表內(nèi)接法(3)eq\f(πRd2,4l)解析(1)從螺旋測微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度線已經(jīng)露出來，因此主尺上應(yīng)讀0.5mm，可動刻度上接近第18個刻度線，可以估讀0.180mm(或0.179mm)，所以該金屬絲直徑應(yīng)為0.5mm＋0.180mm(或0.179mm)＝0.680mm(或0.679mm)．(2)①由電路圖知電源是兩節(jié)干電池，電動勢是3V，用3V量程的電壓表A；由于電阻絲的電阻大約為5Ω，假如把3V的電動勢全加在電阻絲上，電流才是0.6A，因此用量程是0.6A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5Ω，為了減小試驗誤差，應(yīng)選10Ω的滑動變阻器E.(3)由R＝ρeq\f(l,S)可得：ρ＝eq\f(πRd2,4l).1．在“測定金屬絲電阻率”的試驗中，由ρ＝eq\f(πd2U,4Il)可知，對試驗結(jié)果的精確?????性影響最大的是()A．金屬絲直徑d的測量B．電壓U的測量C．電流I的測量D．金屬絲長度l的測量答案A解析四個選項中的四個物理量對金屬絲的電阻率均有影響，但影響最大的是直徑d，由于在計算式中取直徑的平方．2．在測定阻值較小的金屬的電阻率的試驗中，為了減小試驗誤差，并要求在試驗中獲得較大的電壓調(diào)整范圍，在測量其電阻時應(yīng)選擇的電路是()答案D解析金屬阻值較小，在用伏安法測電阻時應(yīng)當(dāng)用電流表外接法，題干中要求試驗中獲得較大的電壓調(diào)整范圍，故滑動變阻器要接受分壓式接法，D正確．3．(雙選)在“測定金屬的電阻率”的試驗中，以下操作中錯誤的是()A．用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B．用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值C．用伏安法測電阻時，接受電流表內(nèi)接法，多次測量后算出平均值D．試驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變答案AC解析試驗中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很小，應(yīng)接受電流表外接法．故A、C操作錯誤．4．“探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長度、橫截面積、材料的關(guān)系”的試驗電路如圖3－6－8所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲．現(xiàn)有四根鎳鉻合金絲和兩根康銅合金絲，其規(guī)格如下表所示．圖3－6－8編號材料長度/m橫截面/mm2A鎳鉻合金 0.8 0.8B鎳鉻合金 0.5 0.5C鎳鉻合金 0.3 0.5D鎳鉻合金 0.31.0E康銅合金 0.3 0.5F康銅合金 0.8 0.8(1)電路中四種金屬絲應(yīng)分別選用上表中的________(用編號表示)．(2)某同學(xué)對試驗數(shù)據(jù)分析歸納出：電路圖中四種金屬絲的電阻R與長度L、橫截面積S的關(guān)系可用比例式R∝eq\f(L,S)來表示．你認(rèn)為是否正確，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)在溝通合作時，有位同學(xué)提出用如圖3－6－9所示的電路，只要將圖中P端分別和1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，也能探究出導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，請你對其作出評價．圖3－6－9答案(1)BCDE(2)不正確，由于它們的材料不完全相同(3)不能探究出．試驗過程中無法保證每次金屬絲兩端的電壓相等解析(1)本試驗接受的是把握變量法，分別選用導(dǎo)體材料相同、橫截面積相同時，導(dǎo)體的長度不同，B、C符合要求；選用導(dǎo)體材料相同、長度相同時，導(dǎo)體的橫截面積不同，C、D符合要求；選用導(dǎo)體橫截面積相同、長度相同時，導(dǎo)體的材料不同，C、E符合要求．故選B、C、D、E.圖3－6－105．某同學(xué)在一次“測定金屬的電阻率”的試驗中，用米尺測出接入電路部分的金屬絲長度為l＝0.720m，用螺旋測微器測出金屬絲直徑(刻度位置如圖3－6－10所示)，用伏安法測出金屬絲的電阻(阻值大約為5Ω)，然后計算出該金屬材料的電阻率．在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測金屬絲外，還有如下試驗器材：A．直流電源(輸出電壓為3V)B．電流表A(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)C．電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ)D．滑動變阻器(最大阻值20Ω)E．開關(guān)、導(dǎo)線等(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.(2)依據(jù)所供應(yīng)的器材，在虛線框中畫出試驗電路圖．Ｋ(3)若依據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為Rx＝4.0Ω，則這種金屬材料的電阻率為________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)．答案(1)0.600(2)如圖所示(3)1.6×10－6解析(3)由R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πRxd2,4l)，將Rx＝4.0Ω、l＝0.720m、d＝0.600mm＝0.600×10－3m代入得ρ＝1.6×10－6Ω·m.6．在“測定金屬的電阻率”的試驗中，待測金屬絲的電阻Rx約為5Ω，試驗室備有下列試驗器材：A．電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩ)B．電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩ)C．電流表(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)E．變阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．電池組E(電動勢為3V，內(nèi)阻約為0.3Ω)H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為減小試驗誤差，應(yīng)選用的試驗器材有________(填代號)．(2)為減小試驗誤差，應(yīng)選用圖3－6－11中________(選填“甲”或“乙”)為該試驗的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖3－6－11中的實物圖用線連接起來．圖3－6－11(3)若用毫米刻度尺測得金屬絲長度為60.00cm，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖3－6－12所示，則金屬絲的直徑為________mm，電阻值為________Ω.圖3－6－12答案(1)ADEGH(2)乙實物圖見解析(3)0.6352.4解析(1)由于電源的電動勢為3V，所以電壓表應(yīng)選A；被測電阻約為5Ω，電路中的最大電流約為I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，電流表應(yīng)選D；依據(jù)變阻器允許通過的最大電流可知，變阻器應(yīng)選E；還要選用電池和開關(guān)，導(dǎo)線若干．故應(yīng)選用的試驗器材有ADEGH.(2)由于eq\f(RV,Rx)＞eq\f(Rx,RA)，應(yīng)接受電流表外接法，應(yīng)選圖乙所示電路，實物連接如圖所示．(3)從螺旋測微器可以讀出金屬絲的直徑為0.635mm，從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20V，從電流表可以讀出流過電阻的電流為0.50A，被測電阻的阻值為Rx＝eq\f(Ux,Ix)Ω＝eq\f(1.20,0.50)Ω＝2.4Ω.7．(2022·北京高考)在“測定金屬的電阻率”試驗中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)．待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm.(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖3－6－13所示，其讀數(shù)應(yīng)為________mm(該值接近多次測量的平均值)．圖3－6－13(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx.試驗所用器材為：電池組(電動勢3V，內(nèi)阻約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干．某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進行試驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上試驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是接受圖3－6－14中的________圖(選填“甲”或“乙”)．圖3－6－14(3)圖3－6－15是測量Rx的試驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請依據(jù)(2)所選的電路圖，補充完成圖3－6－15中實物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．圖3－6－15(4)這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖3－6－16所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標(biāo)點．請在圖3－6－16中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點，并描繪出U－I圖線．由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．圖3－6－16(5)依據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為________(填選項前的符號)．A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m答案(1)0.398(0.395～0.399均正確)(2)甲(3)見解析圖甲(4)見解析圖乙4.4(4.3～4.7均正確)(5)C解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.(2)由試驗記錄的數(shù)據(jù)可知Rx的阻值大約為5Ω.由題知Rx?RV，故電流表外接．若滑動變阻器接為限流的形式，則Rx兩端的電壓最小值Umin＝eq\f(5,20＋5＋1＋0.1)E≈0.6V