2017年高中物理第二章恒定电流实验2知能达标训练新人教版选修3_1

恒定电流 实验2
1．(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是( )
A ．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中
B ．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值
C ．用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值
D ．实验中应保持金属丝的温度不变
解析：选AC.实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法．故A 、C 操作错误．
2．在“测定金属的电阻率”实验中，关于误差的下列说法中错误的是( )
A ．电流表采用外接法，将会使ρ测<ρ真
B ．电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差
C ．由ρ＝πd 2U 4Il
可知，I 、d 、U 、l 中每一个物理量的测量都会引起ρ的测量误差 D ．由ρ＝πd 2U 4Il
可知对实验结果准确性影响最大的是直径d 的测量 解析：选B.由于采用外接法，将导致R 测<R 真，由ρ＝RS l 可知ρ测<ρ真，A 对；虽然电压表的并联引起电阻丝分得电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系，只是由于电压表的分流会使电流I 的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差，B 错；
由ρ＝πd 2
U 4Il
可知每一个物理量测量都会引起ρ的误差，但由于直径的指数为2，所以对结果影响最大的是d 的测量，C 、D 对．
3．在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是( )
解析：选D.金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D 正确．
4．读出螺旋测微器的读数．
____________mm cm
解析：甲图读数为：2 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm
乙图读数为：13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm＝1.3870 cm.
答案：2.320 1.3870
5．为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路．图中A0是标准电流表，R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：
(1)将S拨向接点1，接通S1，调节，使待测微安表头指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；
(2)然后将S拨向接点2，调节，使，记下此时R N的读数；
(3)多次重复上述过程，计算R N读数的，此即为待测微安表头内阻的测量值．
解析：此实验为等效替代法测电阻．
答案：(1)R0A0(2)R N A0读数为I(3)平均值
6.在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图甲所示，用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
甲
(1)从图中读出金属丝的直径为 mm.
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
A．电压表0～3 V，内阻10 kΩ
B．电压表0～15 V，内阻50 kΩ
C．电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω
D．电流表0～3 A，内阻0.01 Ω
E．滑动变阻器，0～10 Ω
F．滑动变阻器，0～100 Ω
①要求较准确地测出其阻值，电压表应选，电流表应选，滑动变阻器应选．(填序号)
②实验中某同学的实物接线如图乙所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．
乙
错误1： 错误2： 解析：(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm ，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180 mm ，所以该金属丝直径应为0.5 mm ＋0.180 mm ＝0.680 mm.
(2)①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 V ，用3 V 量程的电压表A ；因为电阻丝的电阻大约为5 Ω，如果把3 V 的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6 A ，因此用量程是0.6 A 的电流表C ；此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小实验误差，应选10 Ω的滑动变阻器E.
答案：(1)0.680 (2)①A C E ②导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法
7．(2016·山东潍坊检测)在“测定金属的电阻率”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5 Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：
A ．电池组(3 V ，内阻1 Ω)
B ．电流表(0～3 A ，内阻0.0125 Ω)
C ．电流表(0～0.6 A ，内阻0.125 Ω)
D ．电压表(0～3 V ，内阻4 k Ω)
E ．电压表(0～15 V ，内阻15 k Ω)
F ．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流1 A)
G ．滑动变阻器(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A)
H ．开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用 (填写仪器前的字母代号)；
(2)测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝(电阻R x )在组成测量电路时，应采用电流表 (选填“外”或“内”)接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏 (选填“大”或“小”)；
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d 的读数如图所示，则读数为 mm ；
(4)若用l 表示金属丝的长度，d 表示直径，测得电阻为R ，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝ ．
解析：(1)电池组电压是3 V ，流经金属丝的最大电流I m ＝E
r ＋R x ＝0.5 A ，故电流表选C ，电
压表选D ；滑动变阻器选总阻值小的，便于调节，故选F ；另外要选导线、开关．
(2)因为R x R A ＝40，R V R x
＝800，故电流表选择外接法，外接法会使测量值偏小．
(3)根据螺旋测微器的读数规则知，读数是0.5 mm ＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm.
(4)R ＝ρl S ＝ρ4l πd 2，解得ρ＝πRd 24l
. 答案：(1)ACDFH (2)外 小 (3)0.900 (4)πRd 2
4l
8．为了测量一根长约为3 cm ，电阻约为100 Ω，横截面为圆形，粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：
直流电源E ，电动势约为8.0 V ，内阻可忽略不计；
电流表A 1，量程为0～25 mA ，内阻r 1＝100 Ω；
电流表A 2，量程为0～150 mA ，内阻r 2＝20 Ω；
定值电阻R 0，阻值为10 Ω；
滑动变阻器R ，最大阻值为10 Ω；
开关S 、导线若干．
(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，示数为l ＝ mm ；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，示数为D ＝ mm.
(2)为了在测量中尽量减小误差，并测多组数据，现给出测量电阻R x 的实验电路，请据此电路图将实验器材连接起来．
(3)若某次测量中电流表A 1的示数为I 1，电流表A 2的示数为I 2，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝ ．(用题目中字母表示即可)
解析：(1)材料的长度l ＝3 cm ＋7×0.05 mm ＝30.35 mm ，材料的直径D ＝3 mm ＋20.5×0.01 mm ＝3.205 mm.
(3)由欧姆定律可得R x ＝
I 2（R 0＋r 2）I 1－r 1，由电阻定律可得R x ＝ρl S ＝ρ4l πD 2，联立可得ρ＝πD 24I 1l
[I 2(R 0＋r 2)－I 1r 1]． 答案：(1)30.35 3.205(3.204～3.206均对) (2)如图所示
(3)πD 24I 1l [I 2(R 0＋r 2)－I 1r 1]。