发布时间 : 星期一 文章2017-2018学年高中物理 精做03 测定金属的电阻率及练习使用螺旋测微器大题精做 新人教版选修3-1更新完毕开始阅读
精做03 测定金属的电阻率及练习使用螺旋测微器
1．（2017·云南云天化中学高二期中）有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长约为5 cm，电阻约为100 Ω，已知这种材料的电阻率为?，因该样品的内径太小，无法直接测。现提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺 B．螺旋测微器
C．电压表V（量程3 V，内阻约3 kΩ） D．电流表A1（量程50 mA，内阻约20 Ω） E．电流表A2（量程0.3 A，内阻约1 Ω） F．滑动变阻器R（0~20 Ω，额定电流2 A） G．直流电源E（约4 V，内阻不计） H．导电材料样品Rx I．开关一只，导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得该样品的长度如上图所示，其示数L= mm；用螺旋测微器测得该样品的
外径如上图所示，其示数D= mm。
（2）设计电路测量导电材料样品的电阻Rx。在设计时电流表应选择________（选填“内接法”或“外
接法”）。这样设计后实验电阻Rx的测量值将________（选填“大于”“等于”或“小于”）实际值。
（3）若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I，则用已知物理量和测得的物理量的符号来
表示样品的内径d= （用已知物理量的字母表示）。
【答案】（1）50.60 6.123 （2）
外接法 小于 （3）D2?4?IL πU
（2）由所给实验器材可知，应采用伏安法测电阻阻值，由于待测电阻阻值约为100 Ω，滑动变阻器最大阻值为20 Ω，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；电路最大电流约为
I?U4?A=0.04A=40mA，电流表应选A1，电流表内阻约为1 Ω，电压表内阻约为3 000 Ω，R100相对来说电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示；
电流表采用外接法，由于电压表分流，电流测量值大于真实值，电阻测量值小于真实值。
LLUR????D2d2， （3）由欧姆定律可知，样品电阻：R?，由电阻定律可知：Sπ()?π()I22解得：d? D2?4?IL。 πU【名师点睛】螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读；本题考查了实验电路的设计，确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路的前提与关键；在伏安法测电阻实验中，当待测电阻阻值大于滑动变阻器最大阻值时，滑动变阻器应采用分压接法。 2．（2017·四川省成都经济技术开发区高三模拟）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A）； 电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ）；
电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω）；A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）；
电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；E2（电动势12 V，内阻不计）； 滑动变阻器：R（最大阻值约20 Ω）； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm。
（2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________、电源应选________（均
填器材代号），在虚线框内完成电路原理图。
【答案】（1）1.770 mm （2）A1 E1 电路图见解析
（3）待测金属丝电阻约为5 Ω，电压表内阻约为3 kΩ，电流表内阻约为0.2 Ω，相对来说电压表内阻远大于待测金属丝的电阻，电流表应采用外接法，由题意可知，滑动变阻器采用限流接法，实验电路图如图所示：
【名师点睛】本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、设计实验电路图，螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；确定电流表的接法是正确设计实验电路的关键，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，电流表应采用外接法。
3．一细而均匀的导电材料，截面为同心圆环，如图1所示，此材料长约3 cm，电阻约为100 Ω，已知这种材料的电阻率为ρ。欲测量该样品的内径，但内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材 A．20分度的游标卡尺； B．螺旋测微器；
C．电流表A1（量程50 mA，内阻r1=100 Ω）； D．电流表A2（量程100 mA，内阻r2约为40 Ω）； E．滑动变阻器R1（0~10 Ω，额定电流2 A）； F．直流电源E（电动势为12 V，内阻很小）；
G．上述导电材料R2（长约为3 cm，电阻约为100 Ω）； H．开关一只，导线若干。
请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示，其示数L=________cm，用螺旋测微器测得该样品的
外直径如图3所示，其示数D=________mm。
（2）在所给的方框中画出设计的实验电路图，并标明所选择器材的物理量符号。 （3）用已知的物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内直径d=________。 【答案】（1）3.015 3.205 （2）如图所示 （3）D?24?L(I2?I1) πI1r1