2018_2019学年高中物理第2章恒定电流第6节第2课时实验测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器练习新人教版选修3_1.doc

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1、第2课时实验:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)1.(2018武汉外国语学校高二周测)现有一合金制成的圆柱体.为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度.螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(甲)和图(乙)所示.(1)由上图读得圆柱体的直径为mm,长度为cm.(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D,L表示,则用D,L,I,U表示的电阻率的关系式为=.解析:(1)由题图(甲)知,圆柱体的直径为1.5 mm+34.40.01 mm=1.844 mm,长度为42 mm+80.05

2、 mm=42.40 mm=4.240 cm.(2)由I=,R=及S=得=.答案:(1)1.844(1.8421.846)4.240(2)2.在测定金属的电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:Rx(阻值约4 ,额定电流约0.5 A).电压表:V(量程3 V,内阻约3 k).电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 );A2(量程3 A,内阻约0.05 ).电源:E1 (电源电压为3 V);E2(电源电压为12 V).滑动变阻器:R(最大阻值约20 ).螺旋测微器:毫米刻度尺.开关S,导线.(1)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选,电源应选(均填器材代号).(2)

3、在虚线框中画出电路原理图.解析:(1)在用伏安法测电阻的实验中,为使测量尽量精确,则电流表、电压表指针需达到半偏以上,又因待测金属丝的额定电流约0.5 A,所以电流表选A1,电源选E1即可.(2)电路原理图如图所示.答案:(1)A1E1(2)电路原理图见解析3.(2017天津市南开中学高二期末)某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率,他们截取了一段电线,用米尺测出其长度为L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表测得其电阻值约为2 ,为提高测量的精度,该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件,设计了一个电路,重新测量这段导线(用Rx表示)的电阻.A.电源(提供的电压U0为3.0 V)B.电压表V1(

4、量程为03.0 V,内阻约为2 k)C.电压表V2(量程为015.0 V,内阻约为6 k)D.电流表A1(量程为00.6 A,内阻约为1 )E.电流表A2(量程为03.0 A,内阻约为0.1 )F.滑动变阻器R1(最大阻值10 ,额定电流2.0 A)G.滑动变阻器R2(最大阻值1 k,额定电流1.0 A)H.定值电阻R0(阻值为3 )I.开关S一个,导线若干(1)为提高实验的精确度,请你为该实验小组设计电路图,并画在下面的方框中.(2)实验时电压表选,电流表选,滑动变阻器选(只填代号).(3)某次测量时,电压表示数为U,电流表示数为I,则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为=.解析:(1)比较电压

5、表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系,可得测量电路必须用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可(如图).(2)电源提供的电压为3.0 V,考虑到电压表的量程和精确度两个因素,电压表应选V1;干路中电流的最大值Imax= A=0.6 A,电流表应选A1;考虑到实验的准确性,滑动变阻器应选R1.(3)由R=,得=.答案:(1)见解析(2)BDF(3)4.利用如图(甲)所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 .带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱,把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上.在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻

6、丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.实验操作步骤如下: A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;B.将选用的实验器材按照图(甲)连接实验电路;C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大;D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关.记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;F.断开开关,整理好器材.(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图(乙)所示,则d=mm;(2

7、)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图(丙)所示的R - L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式=(用给定的物理量符号和已知常数表示).(3)本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果(选填“有”或“无”)影响.解析:(1)螺旋测微器的读数为d=0.5 mm+23.00.01 mm=0.730 mm;(2)根据欧姆定律,应有I=,可得R=-Rx,根据导体的电阻公式应有Rx=,联立以上两式可得R=-L+,根据函数斜率的概念应有=,解得=.(3)本题中若考虑电流表内阻RA,则有:R=-L+-RA

8、,对图像的斜率没有影响,即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响.答案:(1)0.730(2)(3)无(教师备用)1.在测金属丝的电阻率的实验中,下列说法中错误的是(C)A.用伏安法测电阻时,可采用电流表外接法B.实验中应调节滑动变阻器,取得多组U和I的值,然后求出平均电阻C.应选用毫米刻度尺测金属丝的长度三次,然后求出平均长度lD.实验中电流不能太大,以免电阻率发生变化解析:测量的是接入电路中的金属丝的有效长度.故C错.2.(2017湖北宜昌市葛洲坝中学高二测试)如图(甲)所示,某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验,将已知直径为d的待测金属丝固定在接线柱a,b上,在金属丝上安装一个小金属滑片c,连接好电路,电路中R0是保护电阻.已知电压表的内阻远大于金属丝的电阻,电压表的分流作用可以忽略不计.闭合开关后得电流表的读数为I0,电压表的读数为U0调节滑片c的位置,分别测出长度L及所对应的电压值U,然后作出U-L图像.如图(乙)所示.(1)在下图所示的A,B,C三个测量电路应选电路.(2)根据所选电路图在图(甲)中进行实物连线.(3)测得图(乙)中图线的斜率为k,由此可得该金属丝的电阻率为.解析:(1)待测电阻是金属丝ac部分,依题意应采用电流表外接法,故选A电路;(3)由实验原理R=,S=,得=,又k=,故=k.答案:(1)A(2)实物连线如图所示(3)k5