【创新设计】2022学年高中物理 2.5 伏安法测电阻每课一练 教科版选修3-1

2.5伏安法测电阻1．在“测定金属丝电阻率”的实验中，由ρ＝可知，对实验结果的准确性影响最大的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．金属丝直径d的测量B．电压U的测量C．电流I的测量D．金属丝长度l的测量答案　A解析　四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方．2．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(　　)答案　D解析　金属阻值较小，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．3．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答案　AC解析　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．4．“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图2－5－7所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝．现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示．7图2－5－7编号材料长度/m横截面/mm2A镍铬合金0.80.8B镍铬合金0.50.5C镍铬合金0.30.5D镍铬合金0.31.0E康铜合金0.30.5F康铜合金0.80.8(1)电路中四种金属丝应分别选用上表中的________(用编号表示)．(2)某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R与长度L、横截面积S的关系可用比例式R∝来表示．你认为是否正确，为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)在交流合作时，有位同学提出用如图2－5－8所示的电路，只要将图中P端分别和1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价．________________________________________________________________________.图2－5－8答案　(1)BCDE　(2)不正确，因为它们的材料不完全相同　(3)不能探究出．实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等解析　(1)本实验采用的是控制变量法，分别选用导体材料相同、横截面积相同时，导体的长度不同，B、C符合要求；选用导体材料相同、长度相同时，导体的横截面积不同，C、D符合要求；选用导体横截面积相同、长度相同时，导体的材料不同，C、E符合要求．故选B、C、D、E.7图2－5－95．某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l＝0.720m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图2－5－9所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5Ω)，然后计算出该金属材料的电阻率．在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：A．直流电源(输出电压为3V)B．电流表A(量程0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表V(量程0～3V，内阻3kΩ)D．滑动变阻器(最大阻值20Ω)E．开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图．Ｋ(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx＝4.0Ω，则这种金属材料的电阻率为________Ω·m(保留两位有效数字)．答案　　(1)0.600　(2)如图所示(3)1.6×10－6解析　(3)由R＝ρ得ρ＝＝，将Rx＝4.0Ω、l＝0.720m、d＝0.600mm＝0.600×10－3m代入得ρ＝1.6×10－6Ω·m.6．在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：A．电压表(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B．电压表(量程0～15V，内阻约为75kΩ)C．电流表(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．电池组E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有________(填代号)．(2)为减小实验误差，应选用图2－5－10中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图2－5－11中的实物图用线连接起来．7图2－5－10图2－5－11(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图2－5－12所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.图2－5－12答案　(1)ADEGH　(2)乙　实物图见解析　(3)0.635　2.4解析　(1)由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝＝A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.(2)由于＞应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．7(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测电阻的阻值为Rx＝＝Ω＝2.4Ω.7．(2022·北京高考)在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图2－5－13所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)．图2－5－13(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图2－5－14中的________图(选填“甲”或“乙”)．图2－5－14(3)图2－5－15是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图2－5－15中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．图2－5－15(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图2－5－16所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U7－I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)．图2－5－16(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为______(填选项前的符号)．A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m(6)任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是________(有多个正确选项)．A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D．用U－I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案　(1)0.398(0.395～0.399均正确)　(2)甲　(3)见解析图甲　(4)见解析图乙　4.4(4.3～4.7均正确)　(5)C　(6)CD解析　(1)螺旋测微器的读数为0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.(2)由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5Ω.由题知Rx≪RV，故电流表外接．若滑动变阻器接为限流的形式，则Rx两端的电压最小值Umin＝E≈0.6V，从而实验数据可知Rx两端电压可为0.10V，因此滑动变阻器应采用分压的形式．(3)如图所示．甲(4)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示．乙7图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx＝4.4Ω.(5)根据R＝ρ得金属丝的电阻率ρ＝＝＝Ω·m≈1.09×10－6Ω·m，故选项C正确，选项ABD错误．(6)由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误，选项C正确；利用U－I图像处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确．7