題組一 學(xué)會使用螺旋測微器
1.用螺旋測微器測量一根合金絲的直徑,為防止讀數(shù)時微測螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動,讀數(shù)前應(yīng)先旋緊圖示的部件 (選填“A”“B”“C”或“D”)。
2.螺旋測微器是測量金屬絲直徑的常用工具,請讀出甲、乙、丙、丁圖中各自的讀數(shù)。深度解析
甲圖: mm 乙圖: mm
丙圖: mm 丁圖: mm
題組二 用伏安法測定金屬絲的電阻率
3.在“測量金屬的電阻率”的實驗中,待測金屬絲的電阻約為6 Ω。
(1)現(xiàn)備有下列器材供測量金屬絲的電阻時選用。
a.電流表:量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω;
b.電流表:量程0~3 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω;
c.電壓表:量程0~3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ;
d.電壓表:量程0~15 V,內(nèi)阻約為15 kΩ;
e.滑動變阻器:最大阻值為30 Ω;
f.直流電源:輸出電壓為3 V,內(nèi)阻不計;
g.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。
為了提高測量精確度,電流表應(yīng)選 ,電壓表應(yīng)選 。(填器材前的字母代號)
(2)某次實驗中,已經(jīng)測得金屬絲兩端的電壓、通過金屬絲的電流和金屬絲的直徑,為了求得金屬絲的電阻率,還需要測量的一個物理量是 。
4.(2022廣東廣州第十六中學(xué)期中)某實驗小組利用圖甲所示的電路測量金屬絲的電阻率(圖中Rx表示待測金屬絲的電阻)。
(1)正確操作螺旋測微器,測量金屬絲的直徑,如圖乙所示,則該次測得的金屬絲的直徑為 mm;
(2)連接好電路后,開關(guān)S閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)滑至最 (選填“左端”或“右端”);
(3)用刻度尺測得被測金屬絲接入電路的長度為l,螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d,用電流表和電壓表測得金屬絲的電阻為Rx,則待測金屬絲的電阻率為ρ= ;(用題中所給物理量的字母表示)
5.在工業(yè)生產(chǎn)中,常運(yùn)用測定電學(xué)量的方法來測定某些溶液含離子的濃度。某同學(xué)利用圖a所示電路模擬這一情形, 測定不同濃度下食鹽溶液的電阻率。在長方體絕緣容器內(nèi)插上兩豎直金屬薄板A、B,A板固定在左側(cè),B板可插在容器內(nèi)不同位置。
圖a
(1)因缺少保護(hù)電阻,為保護(hù)電流表,開關(guān)閉合前B板應(yīng)盡量靠近容器的 側(cè)(填“左”或“右”);
(2)某次實驗時,容器內(nèi)有一定量的食鹽溶液,且B板位于最右端,此時電流表示數(shù)如圖b,則此時電路中的電流為 mA;為便于在多次測量中電流的變化范圍更大一些,應(yīng) (填“增加”或“減少”)容器內(nèi)的食鹽溶液;
圖b
(3)倒入適量食鹽溶液后,將B板插在容器內(nèi)不同位置,改變B、A兩板的間距x,讀取電流表讀數(shù)I,測量多組數(shù)據(jù),得到1I-x圖線如圖c所示。已知電源電動勢為3.0 V,容器內(nèi)部底面長l=20 cm,容器內(nèi)溶液體積V=1 200 cm3。根據(jù)圖線求得該食鹽溶液的電阻率ρ= Ω·m。
圖c
題組三 利用電阻率測量其他物理量
6.(2021廣東汕頭月考)某同學(xué)用如圖a所示的電路圖來進(jìn)行有關(guān)電學(xué)實驗,其中ab為粗細(xì)均勻的金屬絲,R0為保護(hù)電阻。
圖a
圖b
圖c
圖d
(1)按電路圖在圖b中完成實物連線。
(2)用螺旋測微器測得金屬絲直徑如圖c所示,其讀數(shù)為 mm。
(3)電路連接正確后,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)P的位置,記錄aP長度x與對應(yīng)的電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I。將記錄的數(shù)據(jù)描點(diǎn)在如圖d的坐標(biāo)紙上。
①在圖d上作出UI-x關(guān)系圖線。
②由UI-x圖線求得電流表的內(nèi)阻rA= Ω和金屬絲的電阻率ρ與其橫截面積S的比值ρS= Ω·m-1。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
答案全解全析
基礎(chǔ)過關(guān)練
1.答案 C
解析 為防止讀數(shù)時微測螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動,讀數(shù)前應(yīng)先旋緊鎖C。
2.答案 0.740(0.739~0.741均正確) 3.696(3.695~3.697均正確) 2.150(2.149~2.151均正確)
0.045(0.044~0.047均正確)
解析 甲圖:螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0.5 mm,可調(diào)刻度讀數(shù)為0.01×24.0 mm=0.240 mm,所以最終讀數(shù)為0.5 mm+0.240 mm=0.740 mm;同理乙圖讀數(shù)為3.5 mm+0.196 mm=3.696 mm;丙圖:螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2 mm,可調(diào)刻度讀數(shù)為15.0×0.01 mm=0.150 mm,所以最終讀數(shù)為2 mm+0.150 mm=2.150 mm;同理丁圖0 mm+0.045 mm=0.045 mm。
方法技巧
螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則
螺旋測微器的精確度為0.01 mm,讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)(注意觀察半毫米刻度線是否露出)+可調(diào)刻度讀數(shù)(可調(diào)刻度數(shù)×0.01,讀數(shù)時注意估讀一位),注意這兩部分讀數(shù)的單位一致,都是mm。
3.答案 (1)a c (2)金屬絲的長度
解析 (1)由于電源輸出電壓為3 V,故應(yīng)選擇量程為0~3 V的電壓表;已知待測金屬絲的阻值約6 Ω,由歐姆定律可知I=URx=36 A=0.5 A,所以應(yīng)選擇量程0~0.6 A的電流表,故電流表應(yīng)選a,電壓表應(yīng)選c。(2)由R=UI及電阻定律R=ρlS可知ρ=RSl=UπD22Il=πUD24Il,故為了求得金屬絲的電阻率,在已知金屬絲兩端的電壓U、通過金屬絲的電流I和金屬絲的直徑D外,還需要測量的一個物理量是金屬絲的長度l。
4.答案 (1)2.095(2.094~2.097均正確) (2)左端 (3)πd2Rx4l
解析 (1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知,其示數(shù)為2 mm+0.01×9.5 mm=2.095 mm。
(2)為了保護(hù)電路,開關(guān)S閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)滑至最左端,使待測支路電流為零。
(3)由電阻定律得Rx=ρlS,金屬絲的橫截面積S=πR2=π×(d2)2,聯(lián)立可得ρ=πd2Rx4l。
5.答案 (1)右 (2)28.0 增加 (3)4.95
解析 (1)由電阻定律R=ρLS可知,B板越靠近右側(cè),溶液長度越長,電阻越大。
(2)由題圖b可知,此時電路中的電流為28.0 mA。要使測量中電流的變化范圍更大,則應(yīng)減小電阻,故需要增加容器內(nèi)的食鹽溶液。
(3)根據(jù)電阻定律可得R=ρxS
又V=Sl,R=EI
聯(lián)立可得1I=ρlEVx
結(jié)合1I-x圖像的斜率k,可得
ρ=kEVl=100-4520·3×1 20020×0.01 Ω·m=4.95 Ω·m
6.答案 (1)圖見解析 (2)0.400 (3)①圖見解析 ②2.0(1.9~2.2) 10(9.8~10)
解析 (1)實物連線如圖
(2)金屬絲直徑為40.0×0.01 mm=0.400 mm。
(3)①用直線擬合各點(diǎn),使絕大多數(shù)點(diǎn)在直線上,不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè),作出UI-x關(guān)系圖線如圖:
②由電阻定律可得R=ρxS,由歐姆定律可得R+rA=UI,則UI=ρSx+rA,則UI-x圖像斜率k=ρS;由UI-x圖像可知k=8.0- Ω·m-1=10 Ω·m-1,故k=ρS=10 Ω·m-1。由圖像可得:x=0時對應(yīng)的UI數(shù)值為2.0 Ω,即rA=2.0 Ω,則電流表的內(nèi)阻為2.0 Ω。

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第三節(jié) 測量金屬絲的電阻率

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