2019-2020年高中物理 第2章 第11節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定金屬的電阻率練習(xí) 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第2章 第11節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定金屬的電阻率練習(xí) 新人教版選修3-1 運(yùn)用R＝和R＝ρ的實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定金屬絲的電阻率， 用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度L，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d，用電壓表測(cè)金屬絲兩端的電壓(U)，用電流表測(cè)金屬絲中的電流(I)，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式ρ＝＝Rx. ?基礎(chǔ)鞏固 1．在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，由ρ＝可知，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是(A) A．金屬絲直徑d的測(cè)量　 B．電壓U的測(cè)量 C．電流I的測(cè)量　 D．金屬絲長(zhǎng)度l的測(cè)量 解析：四個(gè)選項(xiàng)中的四個(gè)物理量對(duì)金屬絲的電阻率均有影響，但影響最大的是直徑d，因?yàn)樵谟?jì)算式中取直徑的平方． 2．(多選)在做“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操作中正確的是(BD) A．用刻度尺量出金屬絲長(zhǎng)度三次，算出平均值，然后將電線接入測(cè)量電路中 B．用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出它們的平均值 C．用伏安法測(cè)電阻時(shí)，多次測(cè)量對(duì)應(yīng)的I、U值，算出其平均值，再代入公式R＝，算出電阻 D．合上開關(guān)后立即讀出兩表的示數(shù)，后即斷開電路，不能讓金屬絲通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 3．在測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，用伏安法測(cè)量電阻．將實(shí)驗(yàn)電路圖畫在方框中．為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，除你在電路中已畫出的器材外，還需要用哪些儀器？用這些儀器測(cè)量哪些量？ 答： ________________________________________________________________________. 計(jì)算電阻率ρ的公式是 ________________________________________________________________________. 答案：用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d　用米尺測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度l　ρ＝，式中U是電壓表測(cè)得的電壓值，I是電流表測(cè)得的電流值． 4．某同學(xué)要測(cè)量一新材料制成的均勻圓柱體的電阻率ρ，完成下列部分步驟： (1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度，如圖甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度為________________mm. (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，如圖乙所示，由圖可知其直徑為________mm. (3)用多用電表的電阻“10”擋按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值約為 ________Ω. (4)該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下： 待測(cè)圓柱體電阻R； 電流表A1(量程0～4 mA，內(nèi)阻約50 Ω)； 電流表A2(量程0～10 mA，內(nèi)阻約30 Ω)； 電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約10 kΩ)； 電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約25 kΩ)； 直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻不計(jì))； 滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～15 Ω，允許通過(guò)的最大電流2.0 A)； 滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～2 kΩ，允許通過(guò)的最大電流0.5 A)； 開關(guān)S，導(dǎo)線若干． 為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請(qǐng)?jiān)诰€框中畫出測(cè)量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)． 答案：(1)50.15　(2)4.700　(3)220 (4)如圖所示 5．用伏安法測(cè)量電阻阻值R，并求出電阻率ρ. 給定電壓表(內(nèi)阻約為50 kΩ)，電流表(內(nèi)阻約為40 Ω)，滑動(dòng)變阻器、電源、電鍵、待測(cè)電阻(約為250 Ω)及導(dǎo)線若干． (1)畫出測(cè)量電阻R的電路圖． (2)圖1中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟：________________________________________________________________________、 求出的電阻R＝________．(保留3位有效數(shù)字) (3)待測(cè)電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度與直徑，結(jié)果分別如圖2、圖3所示．由圖可知其長(zhǎng)度為________，直徑為________． (4)由以上數(shù)據(jù)可求出ρ＝______．(保留3位有效數(shù)字) 答案：(1)答案如圖1或圖2 (2)①作U－I直線，舍去左起第2點(diǎn)，其余5個(gè)點(diǎn)盡量靠近直線且均勻分布在直線兩側(cè) ②求該直線的斜率K，則R＝ K　229 Ω(221～237 Ω均為正確)． (3)0.800 cm 　0.194 cm　(4)8.4610－2 Ωm 6．某同學(xué)在一次“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用米尺測(cè)出接入電路部分的金屬絲長(zhǎng)度為l＝0.720 m，已知金屬絲直徑為0.60 mm，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻(阻值大約為5 Ω)，然后計(jì)算出該金屬材料的電阻率．在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)金屬絲外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材： A．直流電源(輸出電壓為3 V) B．電流表A(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.125 Ω) C．電壓表V(量程0～3 V，內(nèi)阻3 kΩ) D．滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 Ω) E．開關(guān)、導(dǎo)線等 (1)根據(jù)所提供的器材，在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖． (2)若根據(jù)伏安法測(cè)出金屬絲的阻值為Rx＝4.0 Ω，則這種金屬材料的電阻率為________Ωm(保留兩位有效數(shù)字)． 解析：(2)由R＝ρ得ρ＝＝， 將Rx＝4.0 Ω、l＝0.720 m、d＝0.600 mm＝0.60010－3 m代入得ρ＝1.610－6 Ωm. 答案：(1)如圖所示 (2)1.610－6 ?能力提升 7．在“測(cè)定金屬導(dǎo)線的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)導(dǎo)線的電阻Rx約為5 Ω，額定電流約為0.6 A．實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材： A．電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻rV1≈15 kΩ) B．電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻rV2≈75 kΩ) C．電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻rA1≈1 Ω) D．電流表A2(量程3 A，內(nèi)阻rA2≈0.2 Ω) E．滑動(dòng)變阻器R1(0～10 Ω，2.0 A) F．滑動(dòng)變阻器R2(0～200 Ω，0.1 A) G．電池E(電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻約為0.2 Ω) H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)為提高實(shí)驗(yàn)精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有__________________________． (2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選下列兩個(gè)圖中________圖為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖． 解析：(1)由于待測(cè)電阻的額定電流及額定電壓較小，故要選擇量程小的電壓表和電流表；而實(shí)驗(yàn)電流要接近0.6 A，高電阻的滑動(dòng)變阻器耐流小，故要選擇低電阻的滑動(dòng)變阻器．故儀器應(yīng)選擇A、C、E、G、H. (2)由于待測(cè)電阻為小電阻，故測(cè)量電路采用電流表外接法；由于電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，若控制電路采用限流式接法，當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大時(shí)，電路的電流I＝≈0.56 A，而電路電流需限制在0.6 A以內(nèi)，這樣電流表示數(shù)的可變范圍僅為0.56 A～0.6 A，實(shí)驗(yàn)誤差較大，故控制電路不能采用限流式接法，要采用分壓式接法．故應(yīng)選乙圖． 答案：(1)A、C、E、G、H　(2)乙 8．在“測(cè)定金屬導(dǎo)體的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲的電阻Rx約為5 Ω，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材： A．電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約為15 kΩ) B．電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約為75 kΩ) C．電流表A1(量程0～3 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω) D．電流表A2(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω) E．變阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A) F．變阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A) G．電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻約為0.3 Ω) H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干 (1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有(填代號(hào))__________________________． (2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖中________(填“甲”或“乙”)為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把下圖中的實(shí)物圖用線連接起來(lái)． (3)若用毫米刻度尺測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度為60.00 cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖所示，則金屬絲的直徑為________mm，電阻值為________Ω. 解析：掌握本實(shí)驗(yàn)的原理和方法． (1)由于電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V，所以電壓表應(yīng)選A.被測(cè)電阻阻值約為5 Ω，電路中的最大電流約為I＝＝ A＝0.6 A，電流表應(yīng)選D.根據(jù)變阻器允許通過(guò)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)選用的實(shí)驗(yàn)器材有ADEGH. (2)由于>，應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選圖乙所示電路，實(shí)物連接如下圖所示． (3)從螺旋測(cè)微器可以讀出金屬絲的直徑為0.635 mm，從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20 V，從電流表可以讀出流過(guò)電阻的電流為0.50 A，被測(cè)電阻的阻值為Rx＝＝ Ω＝2.4 Ω. 答案：(1)ADEGH　(2)乙　見解析圖所示　(3)0.635　2.4