人教版物理选修3-1习题：第2章 专题 实验：测定金属的电阻率

人教版物理选修3-1习题：第2章 专题 实验：测定金属的电阻率

www.ks5u.com 第二章　专题 ‎[练案20]‎ ‎1．某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度L，用螺旋测微器测量圆柱体的直径d，示数如图所示。由图可读出L＝__2.25__cm，d＝__6.860__ mm。‎ 解析：游标卡尺的主尺读数为22 mm，游标读数为0.1×5 mm＝0.5 mm，所以最后读数为：22.5 mm＝2.25 cm。螺旋测微器的固定刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为36.0×0.01 mm＝0.360 mm(0为估读)，所以最后读数为6.860 mm。‎ ‎2．在“测定金属电阻率”的实验中，用千分尺测量金属丝的直径，利用伏安法测量金属丝的电阻。千分尺示数及电流表、电压表的示数都如图所示，则可读出该金属丝的直径是__1.400__ mm，金属丝的电阻值是__11.4__Ω(要求保留3位有效数字)，除此以外，还需测量的物理量是__金属丝的长度__，电路选择电流表__外__(选填“内”或“外”)接法。‎ 解析：金属丝的直径：d＝1 mm＋0.01×40.0 mm＝1.400 mm。‎ 电压表、电流表的示数分别为5.0 V和0.44 A。由欧姆定律得：R＝ Ω≈11.4 Ω。‎ 由R＝ρ得金属丝的电阻率ρ＝，故除了电阻R、金属丝横截面积S需要测量外，还需要测量金属丝长度l。‎ 由于金属丝电阻较小，为减小误差，实验中应采用电流表的外接法。‎ ‎3．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(a)和图(b)所示，长度为__5.01__cm，直径为__5.315__ mm。‎ ‎(2)按图(c)连接电路后，实验操作如下：‎ ‎(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最__大__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；‎ ‎(b)将电阻箱R2的阻值调至最__大__(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__1 280__ Ω。‎ 解析：(1)游标卡尺读数时要注意，游标零刻度线在5 cm之后，第1根刻度与主刻线对齐，所读数为5 cm＋0.1 mm＝5.01 cm；螺旋测微器读数为5.315 mm。‎ ‎(2)滑动变阻器R1的阻值应置于最大，在S2拨向2之前应将电阻箱R2的阻值调到最大。‎ ‎(3)由等效替代可知圆柱体的电阻为1 280 Ω。‎ ‎4．某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，部分步骤如下：‎ ‎(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，某次测量的示数分别如图甲、乙所示，长度为__5.03__cm，直径为__5.310__ mm。‎ ‎(2)为精确的测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：‎ 待测圆柱体电阻Rx(约320 Ω)；‎ 电流表A1(量程0～15 mA，内阻约30 Ω)；‎ 电流表A2(量程0～3 mA，内阻约50 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)；‎ 直流电源E(电动势4 V，内阻不计)；‎ 滑动变阻器R1(阻值范围0～15 Ω)；‎ 滑动变阻器R2(阻值范围0～100 Ω)；开关S；导线若干。‎ 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，则电流表应选__A1__，电压表应选___V1__，滑动变阻器应选__R1__(均选填器材代号)。‎ ‎(3)正确选择合适的仪器后请在图丙虚线框内画出测量用的正确电路图。‎ ‎(4)根据设计电路图同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图(图丁)中完成余下导线的连接。‎ 答案：(3)电路图见解析图　(4)实物电路图见解析图 解析：(1)由图示游标卡尺可知，游标尺是10分度的，其精确度为0.1 mm，则游标卡尺示数为：50 mm＋3×0.1 mm＝50.3mm＝5.03cm；由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为：5.0 mm，可动刻度示数为：31.0×0.01 mm＝0.310 mm，螺旋测微器读数为：5.0 mm＋0.310＝5.310 mm；‎ ‎(2)电源电动势为4 V，则电压表选择： V1；电路最大电流约为：I＝＝≈0.009 375 A＝9.375 mA，故电流表选择A1。要求测得多组数据进行分析，滑动变阻器采用分压式接法，用小电阻控制大电阻。为方便实验操作，滑动变阻器应选择R1；‎ ‎(3)待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，实验要测多组实验数据，因此滑动变阻器应采用分压接法，由于电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：‎ ‎(4)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：‎