2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量練習(xí)含解析新人教版必修3

PAGE5-第3節(jié)試驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量eq\f(合格考訓(xùn)練,25分鐘·滿分60分)1．(8分)在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的試驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是(A)A．用米尺測(cè)量金屬絲的全長(zhǎng)，且測(cè)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(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值C．用伏安法測(cè)電阻時(shí)采納電流表外接法，多次測(cè)量后算出平均值D．試驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變解析：試驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量出金屬絲接入電路中的有效長(zhǎng)度，而不是全長(zhǎng)；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(duì)它分流作用很小，應(yīng)采納電流表外接法。故A操作錯(cuò)誤。2．(8分)(2024·江西省九江第一中學(xué)高二上學(xué)期期末)(1)用游標(biāo)為10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一根金屬絲的長(zhǎng)度，由圖可知其長(zhǎng)度是_7.2__mm；(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量一根金屬絲的直徑，其示數(shù)如圖所示，該金屬絲的直徑是__8.694__mm。解析：金屬絲的長(zhǎng)度：7mm＋0.1mm×2＝7.2mm；金屬絲的直徑：8.5mm＋0.01mm×19.4＝8.694mm。3．(8分)(2024·安徽省合肥一中高二上學(xué)期段考)用螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長(zhǎng)度，由甲、乙兩圖讀得圓柱體的直徑為_(kāi)_0.900(0.899～0.901均可)__mm，長(zhǎng)度為_(kāi)_4.240__cm。解析：螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.5mm＋40.0×0.01mm＝0.900mm；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為4.2cm＋8×0.05mm＝4.240cm。4．(10分)在“測(cè)定金屬電阻率”的試驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，利用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻。螺旋測(cè)微器示數(shù)及電流表、電壓表的示數(shù)都如圖所示，則可讀出該金屬絲的直徑是__1.400__mm，金屬絲的電阻值是__11.4__Ω(要求保留3位有效數(shù)字)，除此以外，還需測(cè)量的物理量是__接入的金屬絲的長(zhǎng)度__，電路選擇電流表__外__(選填“內(nèi)”或“外”)接法。解析：金屬絲的直徑：d＝1mm＋0.01×40.0mm＝1.400mm。電壓表、電流表的示數(shù)分別為5.0V和0.44A。由歐姆定律得：R＝eq\f(5.0,0.44)Ω≈11.4Ω。由R＝ρeq\f(l,S)得金屬絲的電阻率ρ＝eq\f(RS,l)，故除了電阻R、金屬絲橫截面積S須要測(cè)量外，還須要測(cè)量接入的金屬絲長(zhǎng)度l。由于金屬絲電阻較小，為減小誤差，試驗(yàn)中應(yīng)采納電流表的外接法。5．(13分)某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相等時(shí)，電阻與橫截面積的關(guān)系，選取了材料相同、質(zhì)量相等的5卷導(dǎo)線，進(jìn)行了如下試驗(yàn)：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量某一導(dǎo)線的直徑如圖所示，讀得直徑d＝__1.200__mm。(2)該同學(xué)經(jīng)試驗(yàn)測(cè)量及相關(guān)計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)：電阻R/Ω121.050.023.910.03.1導(dǎo)線直徑d/mm0.8010.9991.2011.4941.998導(dǎo)線橫截面積S/mm20.5040.7831.1321.7523.134請(qǐng)你依據(jù)以上數(shù)據(jù)推斷，該種導(dǎo)線的電阻R與橫截面積S是否滿意反比關(guān)系？若滿意反比關(guān)系，請(qǐng)說(shuō)明理由；若不滿意，請(qǐng)寫(xiě)出R與S應(yīng)滿意的關(guān)系：__不滿意，R與S2成反比(或RS2＝常量)__。(3)若導(dǎo)線的電阻率ρ＝5.1×10－7Ω·m，則表中阻值為3.1Ω的導(dǎo)線長(zhǎng)度l＝__19__m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為(1＋0.01×20.0)mm＝1.200mm。(2)由數(shù)據(jù)可知R與S不成反比，經(jīng)計(jì)算可知R∝d－4，則R與S2成反比(或RS2＝常量)。(3)由R＝ρeq\f(l,S)可得l＝eq\f(RS,ρ)＝eq\f(3.1×3.134×10－6,5.1×10－7)m≈19m。6．(13分)某同學(xué)在一次“測(cè)定金屬的電阻率”的試驗(yàn)中，用米尺測(cè)出接入電路部分的金屬絲長(zhǎng)度為l＝0.720m，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲直徑(刻度位置如圖所示)，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻(阻值大約為5Ω)，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，還有如下試驗(yàn)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(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)E．開(kāi)頭、導(dǎo)線等(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)_0.600__mm。(2)依據(jù)所供應(yīng)的器材，在虛線框中畫(huà)出試驗(yàn)電路圖。(3)若依據(jù)伏安法測(cè)出金屬絲的阻值為Rx＝4.0Ω，則這種金屬材料的電阻率為_(kāi)_1.6×10－6__Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為0.5mm＋10.0×0.01mm＝0.600mm。(2)由于電阻絲電阻較小，安培表采納外接法，滑動(dòng)變阻器采納限流電路或分壓電路都可以，試驗(yàn)電路如圖：(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。eq\f(等級(jí)考訓(xùn)練,15分鐘·滿分40分)1．(20分)某課題組通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量河水的電阻率?，F(xiàn)備有一根勻稱(chēng)的長(zhǎng)玻璃管(兩端各有一個(gè)可移動(dòng)圓形電極，可裝入樣品水，接觸電阻不計(jì))、直尺、待測(cè)的水樣品。他們用伏安法多次測(cè)量的數(shù)據(jù)如表(為使試驗(yàn)處理便利，試驗(yàn)時(shí)每次都把電流表示數(shù)調(diào)到相同)；試驗(yàn)中還用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖甲所示。序號(hào)水柱長(zhǎng)度/cm電壓表示數(shù)/V電流表示數(shù)/μA110210022041003306100440810055010100(1)玻璃管內(nèi)徑d的測(cè)量值為_(kāi)_2.26__cm。(2)用水柱長(zhǎng)度L與計(jì)算出的水柱電阻R在圖乙中描點(diǎn)，畫(huà)出R－L圖像(要求標(biāo)出坐標(biāo)軸的物理量、單位和對(duì)應(yīng)的數(shù)值)。(3)計(jì)算出所測(cè)水的電阻率為_(kāi)_80.2__Ω·m。解析：(1)由游標(biāo)卡尺干脆讀數(shù)得玻璃管內(nèi)徑為2.26cm。(2)由表中數(shù)據(jù)可以計(jì)算出不同長(zhǎng)度水柱的電阻，R1＝eq\f(2,100×10－6)Ω＝20kΩ、R2＝40kΩ、R3＝60kΩ、R4＝80kΩ、R5＝100kΩ，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到R－L圖線如圖所示。(3)由電阻定律R＝ρeq\f(L,S)可知圖中斜率k＝eq\f(ρ,S)，則取兩點(diǎn)求圖中斜率：k＝eq\f(100×103－20×103,0.5－0.1)＝200×103Ω/mρ＝ks＝k×π×eq\f(d2,4)≈80.2Ω·m2．(20分)(2024·山東省臨沂高三模擬)小明對(duì)某鉛筆芯的導(dǎo)電性能感愛(ài)好，他用螺旋測(cè)微器測(cè)得筆芯的直徑如圖所示，并用伏安法測(cè)量其電阻值。(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為_(kāi)_2.526__mm。(2)請(qǐng)按電流表外接法用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線在上圖2實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接。(3)小明測(cè)量了一段鉛筆芯的電流、電壓數(shù)據(jù)如下表所示。請(qǐng)?jiān)趫D3所示的坐標(biāo)紙上繪出U－I圖線。依據(jù)圖線求得這段鉛筆芯的電阻為_(kāi)_1.6__Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)試驗(yàn)次數(shù)1234567電壓U/V0.020.170.290.460.630.800.97電流I/A0.010.100.200.300.400.500.60解析：(1)螺旋測(cè)微器的固定尺刻度為2.5mm，游標(biāo)尺刻度為2.6×0.01mm＝0.