2019-2020年高中物理 第2章 第11節(jié) 實驗 測定金屬的電阻率練習 新人教版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 第2章 第11節(jié) 實驗 測定金屬的電阻率練習 新人教版選修3-1 運用R=和R=ρ的實驗原理測定金屬絲的電阻率, 用米尺測量金屬絲的長度L,用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d,用電壓表測金屬絲兩端的電壓(U),用電流表測金屬絲中的電流(I),得出計算金屬絲電阻率的公式ρ==Rx. ?基礎鞏固 1.在“測定金屬絲電阻率”的實驗中,由ρ=可知,對實驗結(jié)果的準確性影響最大的是(A) A.金屬絲直徑d的測量 B.電壓U的測量 C.電流I的測量 D.金屬絲長度l的測量 解析:四個選項中的四個物理量對金屬絲的電阻率均有影響,但影響最大的是直徑d,因為在計算式中取直徑的平方. 2.(多選)在做“測定金屬的電阻率”的實驗時,下列操作中正確的是(BD) A.用刻度尺量出金屬絲長度三次,算出平均值,然后將電線接入測量電路中 B.用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑,算出它們的平均值 C.用伏安法測電阻時,多次測量對應的I、U值,算出其平均值,再代入公式R=,算出電阻 D.合上開關后立即讀出兩表的示數(shù),后即斷開電路,不能讓金屬絲通電時間過長 3.在測定金屬電阻率的實驗中,用伏安法測量電阻.將實驗電路圖畫在方框中.為了完成整個實驗,除你在電路中已畫出的器材外,還需要用哪些儀器?用這些儀器測量哪些量? 答: ________________________________________________________________________. 計算電阻率ρ的公式是 ________________________________________________________________________. 答案:用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d 用米尺測金屬絲的長度l ρ=,式中U是電壓表測得的電壓值,I是電流表測得的電流值. 4.某同學要測量一新材料制成的均勻圓柱體的電阻率ρ,完成下列部分步驟: (1)用游標為20分度的卡尺測量其長度,如圖甲所示,由圖可知其長度為________________mm. (2)用螺旋測微器測量其直徑,如圖乙所示,由圖可知其直徑為________mm. (3)用多用電表的電阻“10”擋按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖所示,則該電阻的阻值約為 ________Ω. (4)該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下: 待測圓柱體電阻R; 電流表A1(量程0~4 mA,內(nèi)阻約50 Ω); 電流表A2(量程0~10 mA,內(nèi)阻約30 Ω); 電壓表V1(量程0~3 V,內(nèi)阻約10 kΩ); 電壓表V2(量程0~15 V,內(nèi)阻約25 kΩ); 直流電源E(電動勢4 V,內(nèi)阻不計); 滑動變阻器R1(阻值范圍0~15 Ω,允許通過的最大電流2.0 A); 滑動變阻器R2(阻值范圍0~2 kΩ,允許通過的最大電流0.5 A); 開關S,導線若干. 為使實驗誤差較小,要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析,請在線框中畫出測量的電路圖,并標明所用器材的代號. 答案:(1)50.15 (2)4.700 (3)220 (4)如圖所示 5.用伏安法測量電阻阻值R,并求出電阻率ρ. 給定電壓表(內(nèi)阻約為50 kΩ),電流表(內(nèi)阻約為40 Ω),滑動變阻器、電源、電鍵、待測電阻(約為250 Ω)及導線若干. (1)畫出測量電阻R的電路圖. (2)圖1中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值,試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟:________________________________________________________________________、 求出的電阻R=________.(保留3位有效數(shù)字) (3)待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體,用游標為50分度的卡尺測量其長度與直徑,結(jié)果分別如圖2、圖3所示.由圖可知其長度為________,直徑為________. (4)由以上數(shù)據(jù)可求出ρ=______.(保留3位有效數(shù)字) 答案:(1)答案如圖1或圖2 (2)①作U-I直線,舍去左起第2點,其余5個點盡量靠近直線且均勻分布在直線兩側(cè) ②求該直線的斜率K,則R= K 229 Ω(221~237 Ω均為正確). (3)0.800 cm 0.194 cm (4)8.4610-2 Ωm 6.某同學在一次“測定金屬的電阻率”的實驗中,用米尺測出接入電路部分的金屬絲長度為l=0.720 m,已知金屬絲直徑為0.60 mm,用伏安法測出金屬絲的電阻(阻值大約為5 Ω),然后計算出該金屬材料的電阻率.在用伏安法測定金屬絲的電阻時,除被測金屬絲外,還有如下實驗器材: A.直流電源(輸出電壓為3 V) B.電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.125 Ω) C.電壓表V(量程0~3 V,內(nèi)阻3 kΩ) D.滑動變阻器(最大阻值20 Ω) E.開關、導線等 (1)根據(jù)所提供的器材,在虛線框中畫出實驗電路圖. (2)若根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為Rx=4.0 Ω,則這種金屬材料的電阻率為________Ωm(保留兩位有效數(shù)字). 解析:(2)由R=ρ得ρ==, 將Rx=4.0 Ω、l=0.720 m、d=0.600 mm=0.60010-3 m代入得ρ=1.610-6 Ωm. 答案:(1)如圖所示 (2)1.610-6 ?能力提升 7.在“測定金屬導線的電阻率”的實驗中,待測導線的電阻Rx約為5 Ω,額定電流約為0.6 A.實驗室備有下列實驗器材: A.電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻rV1≈15 kΩ) B.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻rV2≈75 kΩ) C.電流表A1(量程0.6 A,內(nèi)阻rA1≈1 Ω) D.電流表A2(量程3 A,內(nèi)阻rA2≈0.2 Ω) E.滑動變阻器R1(0~10 Ω,2.0 A) F.滑動變阻器R2(0~200 Ω,0.1 A) G.電池E(電動勢為9 V,內(nèi)阻約為0.2 Ω) H.開關、導線若干 (1)為提高實驗精確度,減小實驗誤差,應選用的實驗器材有__________________________. (2)為減小實驗誤差,應選下列兩個圖中________圖為該實驗的電路原理圖. 解析:(1)由于待測電阻的額定電流及額定電壓較小,故要選擇量程小的電壓表和電流表;而實驗電流要接近0.6 A,高電阻的滑動變阻器耐流小,故要選擇低電阻的滑動變阻器.故儀器應選擇A、C、E、G、H. (2)由于待測電阻為小電阻,故測量電路采用電流表外接法;由于電源電動勢為9 V,若控制電路采用限流式接法,當把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大時,電路的電流I=≈0.56 A,而電路電流需限制在0.6 A以內(nèi),這樣電流表示數(shù)的可變范圍僅為0.56 A~0.6 A,實驗誤差較大,故控制電路不能采用限流式接法,要采用分壓式接法.故應選乙圖. 答案:(1)A、C、E、G、H (2)乙 8.在“測定金屬導體的電阻率”的實驗中,待測金屬絲的電阻Rx約為5 Ω,實驗室備有下列實驗器材: A.電壓表V1(量程0~3 V,內(nèi)阻約為15 kΩ) B.電壓表V2(量程0~15 V,內(nèi)阻約為75 kΩ) C.電流表A1(量程0~3 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω) D.電流表A2(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為1 Ω) E.變阻器 R1(0~100 Ω,0.6 A) F.變阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A) G.電池組E(電動勢為3 V,內(nèi)阻約為0.3 Ω) H.開關S,導線若干 (1)為減小實驗誤差,應選用的實驗器材有(填代號)__________________________. (2)為減小實驗誤差,應選用圖中________(填“甲”或“乙”)為該實驗的電路原理圖,并按所選擇的電路原理圖把下圖中的實物圖用線連接起來. (3)若用毫米刻度尺測得金屬絲的長度為60.00 cm,用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖所示,則金屬絲的直徑為________mm,電阻值為________Ω. 解析:掌握本實驗的原理和方法. (1)由于電源的電動勢為3 V,所以電壓表應選A.被測電阻阻值約為5 Ω,電路中的最大電流約為I== A=0.6 A,電流表應選D.根據(jù)變阻器允許通過的最大電流可知,變阻器應選E.還要選用電池和開關,導線若干.故應選用的實驗器材有ADEGH. (2)由于>,應采用電流表外接法,應選圖乙所示電路,實物連接如下圖所示. (3)從螺旋測微器可以讀出金屬絲的直徑為0.635 mm,從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20 V,從電流表可以讀出流過電阻的電流為0.50 A,被測電阻的阻值為Rx== Ω=2.4 Ω. 答案:(1)ADEGH (2)乙 見解析圖所示 (3)0.635 2.4- 配套講稿:
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