新教材高中物理電路及其應(yīng)用課時12實驗導(dǎo)體電阻率的測量作業(yè)（含解析）新人教版必修

06/707/7/課時12實驗：導(dǎo)體電阻率的測量一、選擇題(每小題7分，共14分)1.一同學(xué)將變阻器與一只“6V6～8W”規(guī)格的小燈泡L及開關(guān)S串聯(lián)后接在6V的電源E上，當(dāng)S閉合時，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光．按如圖所示的接法，當(dāng)滑片P向右滑動時，燈泡將(B)A．變暗 B．變亮C．亮度不變 D．可能燒壞燈泡解析：由題圖可知，變阻器接入電路的是PB段的電阻絲，由于燈泡的額定電壓等于電源電壓，所以不可能燒壞燈泡．當(dāng)滑片P向右滑動時，接入電路中的電阻絲變短，電阻減小，燈泡變亮，B選項正確．2．(多選)滑動變阻器的原理如圖所示，則下列說法中正確的是(AD)A．若將a、c兩端連在電路中，則當(dāng)滑片OP向右滑動時，變阻器接入電路中的阻值增大B．若將a、d兩端連在電路中，則當(dāng)滑片OP向右滑動時，變阻器的阻值減小C．將滑動變阻器以限流式接法接入電路時，必須連入3個接線柱D．將滑動變阻器以分壓式接法接入電路時，必須連入3個接線柱解析：若將a、c兩端連在電路中，aP部分將連入電路，則當(dāng)滑片OP向右滑動時，該部分的導(dǎo)線長度變長，變阻器接入電路中的阻值將增大，A正確．若將a、d兩端連在電路中，也是將aP部分連入電路，則當(dāng)滑片OP向右滑動時，該部分的導(dǎo)線長度變長，變阻器接入電路中的阻值將增大，B錯誤．A、B兩個選項中均為限流式接法，可見在限流式接法中，a、b兩個接線柱中任意選一個，c、d兩個接線柱中任意選一個，接入電路即可，C錯誤．在滑動變阻器的分壓式接法中，a、b兩個接線柱必須接入電路，c、d兩個接線柱中任意選一個，接入電路即可，D正確．二、非選擇題(共86分)3．(16分)在“測定金屬的電阻率”的實驗中，(1)某同學(xué)用螺旋測微器測金屬絲直徑時，測得結(jié)果如圖甲所示，則該金屬絲的直徑為__2.935__mm.(2)用量程為3V的電壓表和量程為0.6A的電流表測金屬絲的電壓和電流時讀數(shù)如圖乙、丙所示，則電壓表的讀數(shù)為__2.60__V，電流表的讀數(shù)為__0.52__A.(3)用米尺測量金屬絲的長度L＝0.810m．利用以上測量數(shù)據(jù)，可得這種材料的電阻率為__4.2×10－5__Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)．解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為：d＝2.5mm＋43.5×0.01mm＝2.935mm.(2)因電壓表的每小格讀數(shù)為0.1V，所以應(yīng)估讀到0.01V，所以電壓表的讀數(shù)為：U＝2.60V；同理，電流表的每小格讀數(shù)為0.02A，應(yīng)估讀到0.01A，所以電流表的讀數(shù)為：I＝0.52A.(3)根據(jù)R＝ρeq\f(L,S)得：ρ＝eq\f(RS,L)＝eq\f(R·?\f(d,2)?2π,L)代入數(shù)據(jù)得：ρ≈4.2×10－5Ω·m.4．(16分)(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)卡尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為__17.7__mm，__23.85__mm，__3.18__mm.(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是__2.150__mm.(3)①如圖丙A使用0.6A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表__0.02__A，圖中表針示數(shù)是__0.44__A；當(dāng)使用3A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表__0.1__A，圖中表針示數(shù)為__2.20__A.②圖丙B使用較小量程時，每小格表示__0.1__V，圖中表針的示數(shù)為__1.70__V．若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示__0.5__V，圖中表針示數(shù)為__8.50__V.(4)旋鈕式電阻箱如圖丁所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為__1_987__Ω.今欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是__將“×1_k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0__.若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為__0～19_998_Ω__.解析：(1)圖A讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.圖B讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.圖C讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9×0.02mm＝0.18mm，最后結(jié)果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.(2)固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.(3)①電流表使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數(shù)為0.44A；當(dāng)使用3A量程時，每一小格為0.1A，表針示數(shù)為2.20A.②電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V，表針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時，每小格表示0.5V，表針示數(shù)為8.50V.(4)電阻為1987Ω.最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0.每個電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9999Ω＝19998Ω.故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為0～19998Ω.5．(14分)要測量某種合金的電阻率．(1)若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝eq\f(πRD2,4L).用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示，讀數(shù)為__0.650__mm.(2)圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān)．根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整．(3)閉合S1，當(dāng)S2處于位置a時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1＝1.35V，I1＝0.30A；當(dāng)S2處于位置b時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2＝0.92V，I2＝0.32A．根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)S2處于位置__b__(選填“a”或“b”)時，測量相對準(zhǔn)確，測量值Rx＝__2.9__Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案：(2)如圖所示解析：(1)金屬絲電阻：R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π?\f(D,2)?2)，則電阻率：ρ＝eq\f(πRD2,4L).由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm.(3)根據(jù)eq\f(ΔU,U1)＝eq\f(1.35－0.92,1.35)＝0.32，而eq\f(ΔI,I1)＝eq\f(0.32－0.30,0.30)＝0.06，可知eq\f(ΔU,U1)＞eq\f(ΔI,I1)，電流表分壓較大，因此必須電流表外接法，即S2處于位置b，根據(jù)歐姆定律，則有：Rx＝eq\f(0.92,0.32)Ω≈2.9Ω.6．(14分)在“測定金屬的電阻率”的實驗中，待測金屬絲的電阻Rx約為5Ω，實驗室備有下列實驗器材：A．電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩ)；B．電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩ)；C．電流表A1(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)；D．電流表A2(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)；H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干．(1)為減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有__ADEGH__(填器材前面的序號)．(2)為減小實驗誤差，應(yīng)選用如圖1中__乙__(選填“甲”或“乙”)為該實驗的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把如圖2中的實物圖用線連接起來．圖1圖2(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所示，則金屬絲的直徑為__0.637(0.636～0.638均可)__mm，電阻值為__2.4__Ω.圖3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；根據(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)選用的實驗器材有A、D、E、G、H.(2)由于eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，應(yīng)采用電流表外接法，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0.637mm，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，被測金屬絲的阻值為Rx＝eq\f(Ux,Ix)＝eq\f(1.20,0.50)Ω＝2.4Ω.7．(12分)欲測量一個電流表的內(nèi)阻，根據(jù)以下要求來選擇器材并設(shè)計電路：a．無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，電流表都不會超量程；b．有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)．現(xiàn)備有如下器材：A．待測電流表A1(量程3mA，內(nèi)阻約為50Ω)B．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻未知)C．電流表A2(量程15mA，內(nèi)阻為10Ω)D．保護電阻R＝120ΩE．直流電源E(電動勢2V，內(nèi)阻忽略不計)F．滑動變阻器(總阻值10Ω，額定電流0.5A)G．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干(1)在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，還應(yīng)選擇__C__、__D__(選填字母代號)．(2)請畫出符合要求的實驗電路圖．答案：解析：根據(jù)題中給出的備用器材，應(yīng)選擇伏安法測量電流表的內(nèi)阻，由于給出電壓表量程過大，故應(yīng)選擇內(nèi)阻已知的電流表A2作為電壓表，選擇保護電阻R與并聯(lián)的兩個電流表串聯(lián)，由于電流表兩端電壓最大只有0.15V，滑動變阻器最大電阻只有10Ω，并且要求盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)，所以選擇分壓電路，電路圖如答案圖所示．8．(14分)某實驗小組在“測定金屬電阻率”的實驗過程中，正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所示，則它們的讀數(shù)值依次是__0.999(0.998～1.000均可)__mm、__0.42__A、__2.25(2.24～2.26均可)__V.已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0～5Ω，電流表內(nèi)阻約幾歐，電壓表內(nèi)阻約20kΩ，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻很小，則以下電路圖中__A__(選填電路圖下方的字母代號)電路為本次實驗測電阻Rx應(yīng)當(dāng)采用的最佳電路，但用此最佳電路測量的結(jié)果仍然會比真實值偏__小__．若已知實驗所用的電流表內(nèi)阻的準(zhǔn)確值RA，那么準(zhǔn)確測量金屬絲電阻Rx的最佳電路應(yīng)為__內(nèi)接法__(選填“內(nèi)接法”或“外接法”)電路，此時測得電流為I、電壓為U，則金屬絲電阻Rx＝eq\f(U,I)－RA(用題中字母代號表示)．解析：螺旋測微器的讀數(shù)為：d＝0.5mm＋49.9