第6節(jié)　科學(xué)測量金屬絲的電阻率

第6節(jié)科學(xué)測量:金屬絲的電阻率課后篇素養(yǎng)形成合格考達(dá)標(biāo)練1.如圖所示,用電流表和電壓表測量電阻Rx的阻值,c端與b端相連時(shí),電流表示數(shù)為4.60mA,電壓表示數(shù)為2.50V,c端與a端相連時(shí),電流表示數(shù)為5.00mA,電壓表示數(shù)為2.30V,比較這兩次結(jié)果正確的是()A.電阻的真實(shí)值更接近543Ω,且大于543ΩB.電阻的真實(shí)值更接近543Ω,且小于543ΩC.電阻的真實(shí)值更接近460Ω,且大于460ΩD.電阻的真實(shí)值更接近460Ω,且小于460Ω解析比較兩次的電壓表讀數(shù),可知ΔU=0.20V,則ΔUU=0.202.50=0.08;電流變化ΔI=0.4mA,則ΔII=0.044.60=0.087,可見ΔII>答案B2.某興趣小組通過實(shí)驗(yàn)測量澧水河水的電阻率,現(xiàn)備有一根粗細(xì)均勻的玻璃管(兩端各有一個(gè)圓形電極,可裝入樣品水,接觸電阻不計(jì)),電壓表(量程12V、內(nèi)阻約為1000Ω),電流表(量程100μA、內(nèi)阻約為5Ω),滑動(dòng)變阻器(10Ω、1A),電池組(電動(dòng)勢為12V,內(nèi)阻不計(jì)),開關(guān),導(dǎo)線,游標(biāo)卡尺,螺旋測微器,待測樣品水(電阻約為200kΩ)。請回答下列問題:(1)如下圖所示,用游標(biāo)卡尺測量樣品水的長度L=mm,螺旋測微器測出直徑d=mm。

(2)為了精確測量,測量電路圖應(yīng)選。

解析(1)用游標(biāo)卡尺測量樣品水的長度L=70mm+0.05mm×12=70.60mm;螺旋測微器測出直徑d=6.5mm+0.01×8.0mm=6.580mm。(2)比較待測水樣的電阻、電壓表的內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻可知,待測水樣的電阻遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻,則應(yīng)該采用電流表內(nèi)接;滑動(dòng)變阻器用分壓電路,則電路圖D正確。答案(1)70.606.580(2)D3.某同學(xué)需測量一個(gè)圓柱體工件的電阻率,該同學(xué)先用螺旋測微器測量圓柱體的直徑,游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度。(1)螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如上圖,則直徑為D=mm,圓柱體的長度為L=mm;

(2)為了測量出該金屬的電阻,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,請按設(shè)計(jì)的電路完成實(shí)物圖乙的連線;(3)如圖丙所示,實(shí)驗(yàn)中當(dāng)把電壓表的右端分別接于a點(diǎn)和b點(diǎn),發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)有明顯的變化。若實(shí)驗(yàn)時(shí)把電壓表的右端接于a點(diǎn),這時(shí)測得的電阻值比真實(shí)值偏(選填“大”或“小”);

(4)實(shí)驗(yàn)測得工件兩端的電壓為U,通過的電流為I,寫出該工件材料電阻率的表達(dá)式ρ=(用已測量的物理量相應(yīng)的字母表達(dá))。

解析(1)由圖示螺旋測微器可知,其示數(shù)為1.5mm+11.0×0.01mm=1.610mm由圖示游標(biāo)卡尺可知,其示數(shù)為38mm+7×0.05mm=38.35mm。(2)根據(jù)圖示電路圖連接實(shí)物電路圖,實(shí)物電路圖如圖所示:(3)若實(shí)驗(yàn)時(shí)把電壓表的右端接于a點(diǎn),電壓表測量值等于真實(shí)值,而電流表測量值大于真實(shí)值,因此依據(jù)R=UI,(4)電阻:R=U由電阻定律可知:R=ρLS=ρ則電阻率為ρ=π答案(1)1.61038.35(2)(3)小(4)π4.在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,需要用刻度尺測出待測金屬絲的長度l,用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d,用電流表和電壓表測出金屬絲的電阻Rx。(1)請寫出計(jì)算金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ=(用上述測量的字母表示)。

(2)若實(shí)驗(yàn)中測量金屬絲的長度和直徑時(shí),刻度尺和螺旋測微器的示數(shù)分別如圖甲、乙所示,則金屬絲長度的測量值為l=cm,金屬絲直徑的測量值為d=mm。

(3)用電流表和電壓表測金屬絲的電阻時(shí),由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響,不論使用電流表內(nèi)接法還是電流表外接法,都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。按如圖丙所示的電路進(jìn)行測量,可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差。丙利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過程是:第一步:先將R2的滑片調(diào)到最左端,單刀雙擲開關(guān)S2擲向1閉合,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1和R2,使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過量程),讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1。第二步:保持兩滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變,將單刀雙擲開關(guān)S2擲向2閉合,讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。請寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算被測電阻Rx的表達(dá)式Rx=。

答案(1)π(2)36.50(36.48~36.52均可)0.797(0.795~0.798均可)(3)U等級(jí)考提升練5.在“測定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)進(jìn)行了如下測量:(1)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次,求出其平均值l。其中一次測量結(jié)果如圖甲所示,金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對齊,圖中讀數(shù)為cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,選不同的位置測量3次,求出其平均值d。其中一次測量結(jié)果如圖乙所示,圖中讀數(shù)為mm。

(2)采用如圖丙所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實(shí)值(選填“偏大”或“偏小”)。最后由公式ρ=計(jì)算出金屬絲的電阻率(用直接測量的物理量表示)。

丙(3)請你根據(jù)電路圖丁在實(shí)物圖中進(jìn)行實(shí)物連線。(電流表選0.6A量程,電壓表選3V量程)丁解析(1)由圖示刻度尺可知,其分度值為1mm,示數(shù)為24.12~24.15cm;由圖示螺旋測微器可知,其示數(shù)為0.5mm+1.6×0.01mm=0.516mm;(2)采用安培表外接法,由于電壓表的內(nèi)阻不是無窮大,電壓表有分流作用,從而電流表的測量值大于真實(shí)值,由R=UI可知,電阻的測量值小于真實(shí)值;由R=ρlS,R=UI,S=14πd2,可得(3)實(shí)物連接如下圖所示。答案(1)24.13(24.12~24.15)0.516(0.515~0.518)(2)偏小πd2U6.(2021廣東珠海四校聯(lián)考)(1)某實(shí)驗(yàn)小組在測量金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)過程中,正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖甲、乙、丙所示(已知電流表選0.6A量程,電壓表選3V量程),則它們的讀數(shù)值依次是mm、A、V。

(2)已知實(shí)驗(yàn)中所用金屬絲的阻值較小,則本實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)當(dāng)采用圖丁中的(選填“A”或“B”),用此電路測量的金屬絲電阻比真實(shí)值偏(選填“大”或“小”)。

(3)若測得電流為I、電壓為U,金屬絲的長度為L,直徑為d,則該金屬絲的電阻率ρ=(用題中字母代號(hào)表示)。

解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為d=0.5mm+2.6×0.01mm=0.526mm;電流表的讀數(shù)為I=0.42A;電壓表的讀