高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用综合与测试当堂达标检测题

专题强化练3　实验器材的选择和实物图连接

1.(2021辽宁实验中学高二上期中,)有一根均匀的管线状导体,横截面如图甲所示,长约为5.0 cm,电阻值约为6 Ω。

可供选择的器材有:

A.电流表(量程0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω)

B.电流表(量程0~3 A,内阻约为0.03 Ω)

C.电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)

D.滑动变阻器(1 750 Ω,0.3 A)

E.滑动变阻器(15 Ω,3 A)

F.蓄电池(6 V)

G.开关一个,带夹子的导线若干

(1)使用游标卡尺测量管线状导体的长度如图乙所示,则管线状导体的长度L=　　　　cm。 

(2)要精确测量管线样品的阻值,电流表应选　　　,滑动变阻器应选　　　　。(填选项字母)深度解析 

(3)请将如图丙所示的实际测量电路补充完整。

丙

(4)已知管线状导体材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出管线状导体的电阻为R,外径为d,长度为L,计算中空部分横截面积的表达式为S=　　　　。 

2.(2021河北石家庄二中开学考试,)为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 Ω),有以下一些器材可供选择:

电流表A1(量程0~50 mA,内阻约10 Ω);

电流表A2(量程0~3 A,内阻约0.12 Ω);

电压表 V1(量程0~3 V,内阻很大);

电压表 V2(量程0~15 V,内阻很大);

电源E(电压约为3 V);

定值电阻R(20 Ω,允许最大电流1.0 A);

滑动变阻器R1(0~10 Ω,允许最大电流2.0 A);

滑动变阻器R2(0~1 kΩ,允许最大电流0.5 A);

单刀单掷开关S一个,导线若干。

(1)电流表应选　　　　,电压表应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　。(填字母代号)深度解析 

(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。(要求所测量范围尽可能大)

(3)某次测量中,电压表示数为U时,电流表示数为I,则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=　　　　。 

3.(2020山东聊城一中高二上期中,)为了测定金属丝的电阻率,某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上,其两端可作为接线柱,将一小金属夹夹在金属丝上,且可在金属丝上滑动。请完成以下内容。

甲

乙

(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径,示数如图甲所示,则其直径d=　　　　mm。 

(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为3 Ω。

(3)实验室提供的实验器材如下:

A.电压表V(0~3 V,内阻约20 kΩ)

B.定值电阻10 Ω

C.定值电阻100 Ω

D.蓄电池(电压约12 V)

E.开关S一只

F.导线若干

实验小组利用上述器材设计并完成实验。实验中通过改变金属夹位置进行了多次测量,在实验操作和测量无误的前提下,记录了金属丝接入电路中的长度l和相应的电压表的示数U,并作出-关系图像如图乙所示。

根据题目要求,在虚线框内完成设计的实验电路图,其中定值电阻R应选　　　　(选填“B”或“C”);金属丝电阻率的表达式ρ=　　　　(用a、b、c、d、R表示)。 

答案全解全析

专题强化练3　实验器材的选择和实物图连接

1.答案　(1)5.01　(2)A　E　(3)见解析图　(4)-

解析　(1)游标卡尺的游标尺为10分度,分度值为0.1 mm,所以管线状导体的长度L=(50+1×0.1) mm=5.01 cm。

(2)因管线状导体的阻值约为6 Ω,电压表的量程为0~3 V,则电流最大约为0.5 A,故电流表应选A。为调节方便,应选用总阻值与样品阻值相差不大的滑动变阻器E。

(3)因Rx≈6 Ω,≈ Ω,故测量电路应采用电流表外接法。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值,且实验中不需从零调节,故控制电路采用限流式接法,如图所示。

(4)由电阻定律得R=ρ,可得S=-。

技巧点拨

电表选取的原则

选取电表时,在保证安全的前提下,精确性优先。例如当遇到不要求某一待测电阻两端的电压或通过其的电流达到一定值的情况时,即使电源电压较大,待测电阻允许的最大电流或最大电压也较大,超过了比较小的电表的量程,但用较大量程的电表,读数又会小于量程,则在用滑动变阻器控制电压或电流保证安全的情况下,还是要选取较小量程的电表进行测量以便减小误差。

2.答案　(1)A1　 V1　R1　(2)图见解析　(3)-R

解析　(1)电源电压约为3 V,电压表选择 V1(量程0~3 V,内阻很大);待测电阻Rx的阻值约为30 Ω,流过Rx的最大电流约为=0.1 A=100 mA,如果电流表选择A2(量程0~3 A,内阻约0.12 Ω),指针偏转很小,测量不准确,所以选择A1(量程0~50 mA,内阻约10 Ω);滑动变阻器R2的全值电阻太大,操作不便,所以滑动变阻器应选R1(0~10 Ω,允许最大电流2.0 A)。

(2)因为实验要求所测量范围尽可能大,所以滑动变阻器应采用分压式接法;因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻,所以电流表采用外接法;为了使流过电流表的电流不超过其量程,应给待测电阻串联一个定值电阻R,起保护作用。实验电路图如图所示。

(3)根据欧姆定律得Rx=-R。

技巧点拨

电学实验仪器的选择

选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等,一般要考虑以下因素:

(1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。

(2)误差因素:选择电表量程时应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,其指针应偏转到满偏刻度的以上;使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位。

(3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节。在调节滑动变阻器时,应使大部分电阻接入电路中。

3.答案　(1)0.752(0.751~0.753均可)

(3)如图所示　B　

解析　(1)由螺旋测微器的读数规则可知,该金属丝的直径为d=0.5 mm+25.2×0.01 mm=0.752 mm。

(3)根据题目要求,电路设计如答图所示,当金属丝全部接入电路时,电压表示数最大,由欧姆定律可知=,将E=12 V,Um=3 V,Rx=3 Ω代入,可得R=9 Ω,因此定值电阻R应选B;由电路图可知金属丝两端电压U=Rx,Rx=ρ,S=πd2,整理得=·+,结合题图乙可知=b、=,整理可得ρ=。