高中物理第三节 测量金属丝的电阻率同步练习题

这是一份高中物理第三节 测量金属丝的电阻率同步练习题，共5页。试卷主要包含了在“测定金属的电阻率”的实验中等内容，欢迎下载使用。

A组·基础达标
1．某同学测定一金属杆的长度和直径(游标卡尺的游标尺有50等分刻度)，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.
【答案】60.10 4.20
【解析】金属杆长度由刻度尺示数可得，由图甲得L＝60.10 cm.由题图乙知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻线对齐，则金属杆直径为d＝4 mm＋ eq \f(1,50)×10 mm＝4.20 mm.
2．某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，长度为______cm，直径为______mm.
(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：
①将滑动变阻器R1的阻值置于最____处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；
②将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”)；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω.
③由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.
【答案】(1)5.03 5.315 (2)①大 ②大 ③1 280
【解析】(1)根据游标卡尺读数规则，主尺读数为5 cm，游标尺读数为0.1×3 mm，长度为5.03 cm，根据螺旋测微器的读数规则，主尺读数为5 mm，可动刻度为31.5×0.01 mm，所以直径为5.315 mm.
(2)①为了保护电路，因此闭合开关前，滑动变阻器一定调到阻值最大．
②将圆柱体电阻换成电阻箱时，也一定要将电阻箱调到最大，也是为了保护电路安全．
③此题采用等效替代法测量电阻，圆柱体的电阻等于电阻箱R2的阻值为1 280 Ω.
3．研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率，步骤如下：
(1)用螺旋测微器测量其直径D如图甲，读数为__________mm；用游标卡尺测量其长度L如图乙，读数为________mm.
(2)该同学想用伏安法测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R(阻值约为200 Ω)
直流电源E(恒定输出3 V)
电流表A1(量程0～4 mA，内阻约50 Ω)
电流表A2(量程0～15 mA，内阻约30 Ω)
电压表V1(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)
电压表V2(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)
滑动变阻器R(阻值15 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A)
开关S，导线若干
电流表应选用____，电压表应选用______.
(3)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，则用测得的D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________.
【答案】(1)0.900 14.50 (2)A2 V1 (3) eq \f(πUD2,4IL)
【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm.由图示游标卡尺可知，其示数为14 mm＋10× eq \f(1,20) mm＝14.50 mm.
(2)通过电阻的最大电流I＝ eq \f(U,R)＝ eq \f(3,200) A＝0.015 A＝15 mA，电流表选择A2；电源电动势为3 V，电压表应选择V1.
(3)圆柱体电阻为R＝ eq \f(U,I)，
由电阻定律可知R＝ρ eq \f(L,S)＝ eq \f(ρL,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(D,2)))\s\up12(2))，
电阻率ρ＝ eq \f(πUD2,4IL).
4．在“测定金属的电阻率”的实验中：
(1)用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为________mm.
(2)某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻(阻值约3 Ω)
可选用的器材规格如下：
电源E(恒定输出3 V)；
电流表A(0～0.6 A，内阻约0.5 Ω)；
电流表G(0～10 mA，内阻为50 Ω)；
滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω，额定电流2 A)；
滑动变阻器R2(阻值0～1 kΩ，额定电流1 A)；
定值电阻R3＝250 Ω；
定值电阻R4＝2 500 Ω；
开关S和导线若干．
①为了便于操作，并使测量尽量精确，定值电阻应选______，滑动变阻器R应选______.
②某次测量时电流表G的读数为5.0 mA，电流表A示数为0.50 A，计算Rx的准确值为Rx＝______Ω.(计算结果保留3位有效数字)
【答案】(1)0.800 (2)①R3 R1 ②3.03
【解析】(1)固定刻度读数为0.5 mm＋0.01 mm×30.0＝0.800 mm，则此金属丝的直径为0.800 mm.
(2)①根据闭合电路欧姆定律知电路和电流表最小读数，可求出电路中需要的最大电阻为R＝ eq \f(E,I)＝ eq \f(3,\f(1,3)×0.6) Ω＝15 Ω，由于待测电阻阻值约3 Ω，所以滑动变阻器应选R1；根据串联分压原理，R＝ eq \f(E,IG)＝ eq \f(3,0.01) Ω＝300 Ω，故定值电阻选R3.
②根据电阻定律，有Rx＝ eq \f(I(R3＋rg),IA－I)＝3.03 Ω.
B组·能力提升
5．(2023年江门一中段考)某同学对某铅笔芯的导电性能感兴趣，他用螺旋测微器测得笔芯的直径如图甲所示，并用伏安法测量其电阻值．
甲
乙
丙
(1)螺旋测微器的读数为________mm.
(2)请按电流表外接法用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成余下导线的连接．
(3)小明测量了一段铅笔芯的电流、电压数据如下表所示．请在图丙所示的坐标纸上绘出U-I图线．根据图线求得这段铅笔芯的电阻为_______Ω.(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)2.526 (2)如图甲 (3)如图乙 1.6
甲
乙
【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度读数为2.5 mm，可动刻度读数为2.6×0.01 mm＝0.026 mm，所以螺旋测微器的读数为2.5 mm＋0.026 mm＝2.526 mm.
(3)根据表中数据，在坐标纸中描点连线如图所示．根据欧姆定律U＝RI可知，U-I图像的斜率等于铅笔的电阻，R＝ eq \f(U,I)＝ eq \f(0.80,0.50) Ω＝1.6 Ω .
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
0.02
0.17
0.29
0.46
0.63
0.80
0.97
电流I/A
0.01
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60