高中物理 课时跟踪训练(十四)实验 导体电阻率的测量 新人教版必修第三册-新人教版高二第三册物理试题

课时跟踪训练〔十四〕实验：导体电阻率的测量
A级—学考达标
1．在“测定金属丝的电阻率〞的实验中，以下操作中错误的答案是( )
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外接法，屡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A 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操作错误。

2．用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数为________mm。

用游标卡尺测量某些工件的外径时，示数如图乙所示，如此读数为________mm。

解析：题图甲读数为1 mm＋19.5×0.01 mm＝1.195 mm，题图乙读数为11 mm＋10×0.05 mm＝11.50 mm。

答案：(1)1.195(1.194～1.196均可) 11.50
3．在“测定金属丝的电阻率〞的实验中，
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，如此该金属丝的直径为________mm。

(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，如此电压表的读数为________V，电流表的读数为________A。

(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m。

利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为________Ω ·m(保存两位有效数字)。

解析：(1)螺旋测微器的读数为：d＝2.5 mm＋43.5×0.01 mm＝2.935 mm。

(2)因电压表的每小格读数为0.1 V ，所以应估读到0.01 V ，所以电压表的读数为：U ＝2.60 V ；同理，电流表的每小格读数为0.02 A ，应估读到0.01 A ，所以电流表的读数为：
I ＝0.52 A 。

(3)根据R ＝ρL S
得：ρ＝RS L
＝
R ·⎝ ⎛⎭
⎪⎫d 22πL
代入数据得：ρ＝4.2×10－5
Ω·m。

答案：(1)2.935 (2)2.60 0.52 (3)4.2×10－5
4．某同学想要了解导线在质量相等时，电阻与横截面积的关系，选取了材料一样、质量相等的5卷导线，进展了如下实验：
(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如下列图，读得直径d ＝________mm 。

(2)该同学经实验测量与相关计算得到如下数据：
电阻R /Ω 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1 导线直径d /mm 0.801 0.999 1.201 1.494 1.998 导线横截 面积S /mm 2
0.504
0.783
1.132
1.752
3.134
反比关系，请说明理由；假设不满足，请写出R 与S 应满足的关系：___________________ ________________________________________________________________________。

(3)假设导线的电阻率ρ＝5.1×10－7
Ω·m，如此表中阻值为3.1 Ω 的导线长度l ＝________m(结果保存两位有效数字)。

解析：(1)螺旋测微器读数为(1＋0.01×20.0)mm＝1.200 mm 。

(2)由数据可知R 与S 不成反比，经计算可知R ∝d －4
，如此R 与S 2
成反比(或RS 2
＝常量)。

(3)由R ＝ρl S 可得l ＝RS ρ＝3.1×3.134×10－65.1×10
－7
m ＝19 m 。

答案：(1)1.200 (2)不满足，R与S2成反比(或RS2＝常量) (3)19
5．(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如下列图，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________mm。

(2)为了准确测量合金丝的电阻R x，设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。

解析：(1)由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm，测量后要去掉开始误差。

(2)将电表连入电路时注意电流要从正接线柱流入，掌握滑动变阻器的分压接法。

答案：(1)0.007 0.638 (2)如下列图
B级—选考提能
6．在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系〞实验中，为了探究3根材料未知、横截面积均为S＝0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如下列图的实验电路。

M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。

在实验过程中，电流表读数始终为I＝1.25 A，电压表读数U随O、P间距离x的变化如表：
x/mm600700800900 1 000 1 200 1 400
U/V 3.95 4.50 5.10 5.90 6.50 6.65 6.82
x/mm 1 600 1 800 2 000 2 100 2 200 2 300 2 400
U/V 6.937.027.157.858.509.059.75
(1)绘出电压表读数U 随O 、P 间距离x 变化的图线； (2)求出金属丝的电阻率ρ，并进展比拟。

解析：(1)图线如下列图。

(2)ρ＝US
Il
，
ρa ＝(6.50－3.95)×0.20×10－6
1.25×(1 000－600)×10－3 Ω·m＝1.02×10－6
Ω·m，
ρb ＝(7.15－6.50)×0.20×10－61.25×(2 000－1 000)×10－3 Ω·m＝1.04×10－7
Ω·m，
ρc ＝(9.75－7.15)×0.20×10－61.25×(2 400－2 000)×10
－3 Ω·m＝1.04×10－6
Ω·m，
通过计算可知，金属丝a 与c 的电阻率根本一样，远大于金属丝b 的电阻率。

答案：见解析
7．某课题组通过实验测量河水的电阻率。

现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品。

他们用伏安法屡次测量的数据如表(为使实验处理方便，实验时每次都把电流表示数调到一样)；实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图甲所示。

序号
水柱长 度/cm
电压表
示数/V
电流表
示数
/μA
1 10
2 100 2 20 4 100
3 30 6 100
4 40 8 100 5
50
10
100
(1)玻璃管内径d 的测量值为________cm 。

(2)用水柱长度L 与计算出的水柱电阻R 在图乙中描点，画出R ­L 图像(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)。

(3)计算出所测水的电阻率为________Ω·m。

解析：(1)由游标卡尺直接读数得玻璃管内径为2.26 cm 。

(2)由表中数据可以计算出不同长度水柱的电阻，R 1＝2100×10－6
Ω＝20 k Ω、R 2＝40 kΩ、R 3＝60 kΩ、R 4＝80 kΩ、R 5＝100 kΩ，在坐标系中描点得到R ­L 图线如下列图。

(3)L ＝30 cm 时，R 3＝60 kΩ，d ＝2.26 cm ，由电阻定律R 3＝ρL S
得ρ＝R 3S L ＝πR 3d 2
4L
，代入数据解得ρ＝80.2 Ω·m。

答案：(1)2.26 (2)见解析图 (3)80.2。