2019版高考物理总复习实验创新增分专题八测定金属丝的电阻率习题课

2．(2017· 邯郸一中模拟)在测定某金属的电阻率实验中：
(1)某学生进行了如下操作： ①利用螺旋测微器测金属丝直径 d，如图 1 所示，则 d＝ ________ 1.704 mm。
②测量金属丝电阻 Rx 的电路图如图 2 所示， 闭合开关 S， 先后将电压表右侧接线端 P 接 a、b 点时，电压表和电流表示 数如表 1 所示。 该学生认真观察到两次测量中， 电流表的读数几乎未变，
(1)使用螺旋测微器测量漆包线直径时示数如图甲所示，
0.830(0.829～0.831 均正确) 则漆包线的直径为 d＝____________________________mm 。
(2)为了调节方便，并能较准确地测出该漆包线的电阻， ① 电流表应选择量程__________( 填量程序号)， 电压表应选择量
尺测量导体长度如图乙，但该游标卡尺的游标尺前面部分刻 度值被污渍覆盖看不清，该导体材料长度为________cm 。 10.155
(2)在本实验中，为了减小电流表和电压表内阻引起的系 统误差，采用了如图丙所示的电路。
测电阻过程中，首先，闭合开关 S1，将开关 S2 接 2，调 节滑动变阻器 RP 和 R，使电压表读数尽量接近满量程，读出 这时电压表和电流表的示数 U1、I1；然后，将开关 S2 接 1， 读出这时电压表和电流表的示数 U2、I2。则待测材料的电阻
U1I2－U2I1 I1I2 可以表示为______________ 。
(3)若本实验中，测得导体的长度为 L，直径为 D，电阻
πD2Rx 4L 为 Rx，则该导体电阻率的表达式为____________ 。
解析
(1) 螺 旋 测 微 器 的 读 数 为 D ＝ 1.5 mm ＋
28.3×0.01 mm＝1.783 mm； 游标卡尺的读数为 L＝101 mm ＋11×0.05 mm＝101.55 mm＝10.155 cm。 (2)开关 S2 接 2 时应有 U1＝I1(Rx＋RA＋RP)，开关 S2 接 1 时应有 U2 ＝ I2(RA ＋ RP) ，联立以上两式解得 Rx ＝ U1I2－U2I1 。 I1I2 ρL (3)根据电阻定律 Rx＝ 可得，导体电阻率为 ρ＝ 1 2 πD 4 πD2Rx 。 4L
电压表内阻远大于金属丝电阻， 电 发生这种现象的原因是_______________________________ 压表分流几乎为零 _____________________ ，比较合理且较准确的金属丝电阻
12 Rx 测＝________Ω( 结果保留两位有效数字)，从系统误差角度
分析，Rx 的测量值与其真实值 Rx 真比较，Rx 测________ Rx 真(填 < “>”“＝”或“<”)。
R1 ④ 程__________( 填量程序号)，滑动变阻器应选择 ________( 填
“R1”或“R2”)，请设计合理的实验电路，将电路图完整地补画 在虚线框中。
答案
(2) 图见解析
(3)根据正确的电路图来自百度文库行测量，某次实验中电压表与电 流 表的表 盘示意图 如图乙 ，可求 出这卷 漆包线的 电阻为 ________Ω( 结果保留三位有效数字)。 21.3 (4)已知这种漆包线金属丝的直径为 d，材料的电阻率为 ρ，忽略漆包线的绝缘层的厚度，则这卷漆包线的长度 L＝
(2)另一同学找来一恒压电源，按图 3 的电路先后将接线 端 P 分别接 a 处和 b 处，测得相关数据如表 2 所示，该同学 利用该数据可算出 Rx 的真实值为________Ω 。 13
解析
(1)①由图示螺旋测微器可知， 螺旋测微器示数为
1.5 mm＋20.4×0.01 mm＝1.704 mm。②由表中实验数据可 知，电压表接 a、b 两点时，电流表示数不变，电压表示数 变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为 零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，电压表应接 a Ua 1.84 点，金属丝电阻 Rx 测＝ ＝ Ω≈12 Ω；电流表采用外接 Ia 0.15 法，由于电压表分流作用，电流的测量值大于真实值，由欧 姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。 Ub－Ua Ub (2)由表中实验数据知，RA＝ I ，则 Rx＝ I －RA＝
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第9章 恒定电流 实验八 测定金属丝的电阻率
1．某同学在学完“测量金属的电阻率”实验后，找到一 个柱状导体材料，想利用实验测量其电阻率，利用游标卡尺 和螺旋测微器分别测量该导体的长度和粗细。 (1)用螺旋测微器测量导体直径如图甲，则该材料的直径
1.783(1.782～1.784 均正确) 为___________________________mm ； 利用 20 分度的游标卡
a b
13 Ω。
3． (2017· 河南郑州质检)要测定一卷阻值约为 20 Ω 的金 属漆包线的长度(两端绝缘层已去除 )，实验室提供有下列器 材： A． 电流表 A： 量程①0～0.6 A， 内阻约为 1 Ω； 量程②0～ 3 A，内阻约为 0.2 Ω B． 电压表 V： 量程③0～3 V， 内阻约为 2 kΩ； 量程④0～ 15 V，内阻约为 10 kΩ C．学生电源 E：电动势约为 30 V，内阻 r 可以忽略 D．滑动变阻器 R1：阻值范围 0～10 Ω，标定电流 4 A E．滑动变阻器 R2：阻值范围 0～500 Ω，标定电流 0.5 A F．开关 S 及导线若干
πd2U 4Iρ ________( 用 U、I、d、ρ、π 表示)。
解析
(1)螺旋测微器的固定刻度为 0.5 mm，可动刻度
为 33.0×0.01 mm＝0.330 mm，所以漆包线的直径为 d＝0.5 mm＋0.330 mm＝0.830 mm。 (2)题目中给出的电源电动势约为 30 V，为了安全起见， 电压表应选择量程④。为了便于控制，滑动变阻器采用分压 接法， 故滑动变阻器选总电阻较小的 R1。 通过金属漆包线的 U 15 最大电流不超过 Imax＝R ＝ A＝0.75 A，所以电流表应选 20 x 择量程①。由于 Rx< RARV，为小电阻，故电流表选择外接 法，电路图如图所示。