2024版高中同步新教材必修第三冊人教物理備課資源第十一章電路及其應用3實驗:導體電阻率的測量基礎過關練題組一長度的測量及測量工具的選用1.(2023廣東珠海月考)(1)如圖甲、乙所示的兩把游標卡尺,它們的游標尺分別為10分度、20分度,它們的讀數依次為mm、mm。

(2)某同學用如圖丙所示的螺旋測微器測量小球的直徑時,他應先轉動D使F靠近小球,再轉動(填儀器部件字母符號)使F夾住小球,直至聽到棘輪發出聲音為止,撥動G使F固定后讀數。正確操作后,螺旋測微器的示數如圖丁所示,則小球的直徑是mm。

題組二導體電阻率的測量2.(2023廣東佛山一中月考)某研究小組設計了一個實驗方案,粗測滑動變阻器電阻絲的電阻率,實驗步驟如下:(1)如圖甲所示,滑動變阻器的瓷筒上緊密纏繞著單層電阻絲,測量出瓷筒外管直徑D及瓷筒上電阻絲纏繞的總寬度l;(2)測得n匝電阻絲纏繞后的寬度為x,則電阻絲直徑d=;

(3)由于d?D,可算出電阻絲總長度為ldπD(4)已知該滑動變阻器阻值較小,但銘牌模糊,通過如圖乙所示電路來測量其最大電阻,請把剩余的連線補充完整;(5)閉合開關得到電壓表示數U,電流表示數I;(6)可以估算出電阻絲的電阻率ρ=(用x、n、D、U、I、l表示);

(7)電阻絲表層涂有絕緣漆,則因絕緣漆的存在使得電阻率的測量值真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)。

3.在“測定金屬的電阻率”實驗中,所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度為50cm。甲乙(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,某次測量結果如圖甲所示,其讀數為mm(該值接近多次測量的平均值)。

(2)為了精確測量金屬絲的電阻,某實驗小組設計出如圖乙所示的實驗電路圖,按照該電路圖完成圖丙所示的實物電路連接,并使閉合開關的瞬間,電壓表、電流表不至于被燒壞。丙(3)該小組同學利用上述實物電路進行數據測量,記錄數據如下表所示。另外該小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖丁所示,圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點。請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點,并描繪出U-I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx=Ω(保留兩位有效數字)。

次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.020.060.160.220.340.460.52丁(4)根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為(填選項前的符號)。

A.1×10-2Ω·mB.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·m4.(2023湖北孝感月考)用伏安法測定電阻約為5Ω的均勻電阻絲的電阻率,電源是兩節干電池。如圖甲所示,將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座兩端的接線柱上,底座上有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P,觸頭上固定了接線柱,按下P時,觸頭才與電阻絲接觸,觸頭的位置可通過刻度尺讀出。實驗采用的電路原理圖如圖乙所示,電表均可視為理想電表。(1)本實驗電流表的量程選(填“0~0.6A”或“0~3A”)。

(2)根據實驗電路原理圖,圖丙中的導線①連接(填“e”或“f”)、導線②連接(填“m”或“n”)。

(3)閉合開關后,觸頭P調至一合適位置后不動,滑動變阻器的滑片自左向右移動的過程中,電壓表讀數(填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)滑動變阻器的滑片調至合適位置后不動,改變觸頭P的位置,得到幾組U、I、L數據(觸頭P左側電阻絲的長度為L),用R=UI計算出相應電阻值后作出R-L圖線如圖丁所示,取圖線上兩點間數據之差ΔL和ΔR,若電阻絲直徑為d,則電阻率ρ=(用ΔL、ΔR、d表示)。能力提升練題組實驗拓展與創新1.(2023北京一零一中學期中,改編,)有一根細長而均勻的金屬管(電阻較大),橫截面如圖(a)所示,截面外側為正方形,因管內中空部分截面形狀不規則,所以無法直接測量中空部分的橫截面積。已知這種金屬的電阻率為ρ,現設計一個實驗方案,測量中空部分的橫截面積S0。圖(a)圖(b)圖(c)圖(d)(1)連接圖(b)實物圖,要求電壓能從零開始調節,需要完成下列哪些選項的步驟。

A.a接eB.b接dC.b接cD.a接f(2)實驗中,測出金屬管的長度為L,用螺旋測微器測出金屬管截面外側正方形的邊長a如圖(c),則a=mm。

(3)根據所測數據,作出該金屬管的伏安特性曲線,如圖(d)所示。由此圖得出該金屬管的阻值R=Ω(保留2位有效數字)。

(4)用上述物理量的符號,將金屬管內部空間橫截面積表示為S0=。

2.(2023江蘇揚州中學期中,節選)某同學利用圖甲電路測量15℃自來水的電阻率,其中內徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管,細管上加有閥門K以控制管內自來水的水量,玻璃管兩端接有導電活塞(活塞電阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移動。實驗器材還有:電源(電壓3V,內阻可忽略);理想電壓表V1(量程為0~3V);理想電壓表V2(量程為0~3V);定值電阻R1(阻值4kΩ);定值電阻R2(阻值2kΩ);電阻箱R(最大阻值9999Ω);單刀雙擲開關S,導線若干,刻度尺,內徑為d=30.0mm的玻璃管。實驗步驟如下:A.向玻璃管內注滿自來水,并用刻度尺測量水柱長度L;B.把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數;C.把S撥到2位置,調整電阻箱阻值,使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同,記錄電阻箱的阻值R;D.改變玻璃管內水柱長度,重復實驗步驟B、C,記錄每一次的水柱長度L和電阻箱阻值R;E.斷開S,整理好器材。(1)玻璃管內水柱的電阻值Rx的表達式為Rx=(用R1、R2、R表示)。

(2)利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數據,繪制出如圖乙所示的R-1L關系圖像,則自來水的電阻率ρ=Ω·m(保留2位有效數字)。甲乙

答案與分層梯度式解析第十一章電路及其應用3實驗:導體電阻率的測量基礎過關練1.答案(1)17.523.25(2)H6.700解析(1)題圖甲讀數:主尺讀數是17mm,10分度游標尺的精度為0.1mm,則游標尺的讀數是5×0.1mm=0.5mm,最后結果是17mm+0.5mm=17.5mm。題圖乙讀數:主尺讀數是23mm,20分度游標尺的精度為0.05mm,則游標尺的讀數是5×0.05mm=0.25mm,最后結果是23mm+0.25mm=23.25mm。(2)用螺旋測微器測小球直徑時,先轉動粗調旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球,再轉動微調旋鈕H使測微螺桿F夾住小球,直到棘輪發出聲音為止,撥動鎖緊裝置G使F固定后讀數,讀數為6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm。方法技巧游標卡尺和螺旋測微器的讀數(1)游標卡尺的讀數要三看:一看游標尺的分格數,由此確定精度;二看游標尺上0刻度線位置(易與游標尺的邊界混淆);三看游標尺的哪條刻度線與主尺上的刻度線對齊。游標卡尺的讀數=主尺讀數(整毫米數)+游標尺讀數(對齊格數×精度)。讀數時不需要估讀。(2)螺旋測微器的讀數規則:螺旋測微器的精度為0.01mm,讀數等于固定刻度讀數(注意觀察半毫米刻度線是否露出)+可動刻度讀數(讀數時注意估讀一位),注意這兩部分讀數的單位一致,都是mm。2.答案(2)xn(4)圖見解析(6)Ux34IlD解析(2)n匝電阻絲纏繞后的寬度為x,電阻絲的直徑為1匝電阻絲的寬度,則d=xn。(4)由于滑動變阻器的阻值較小,故根據“內大外小”原則,電流表應該選用外接法,(6)根據電阻定律可得R=ρLS,由歐姆定律可得R=UI,由幾何知識可得S=πd22,聯立可得(7)因絕緣漆的存在使得電阻絲直徑的測量值大于真實值,電阻絲橫截面積的測量值大于真實值,根據ρ=RSL3.答案(1)0.398(0.397~0.399均正確)(2)圖見解析(3)圖見解析4.5(4.3~4.7均正確)(4)C解析(1)螺旋測微器的讀數為0+39.8×0.01mm=0.398mm。(2)實物圖連接如圖所示。(3)根據表中數據描點,作出U-I圖線如圖所示。圖線的斜率反映了金屬絲的電阻,因此金屬絲的電阻值Rx=2.5V0.56A≈4.(4)根據R=ρlS得金屬絲的電阻率ρ=RSl=4.答案(1)0~0.6A(2)fn(3)增大(4)π解析(1)電路中的最大電流約為Im=ER=35A=0.6A,故本實驗電流表的量程選0(2)根據電路圖可知,電流表采用外接法,所以導線①連接的是f,滑動變阻器采用分壓式接法,所以導線②連接的是n。(3)閉合開關后,觸頭P調至一合適位置后不動,滑動變阻器的滑片自左向右移動的過程中,與電阻絲并聯的滑動變阻器左側部分阻值增大,滑動變阻器右側部分阻值減小,則電阻絲兩端的電壓增大,與電壓表并聯的電阻絲左側部分的電壓增大,可知電壓表讀數增大。(4)根據電阻定律可得R=ρLS=ρLπd24=4ρLπd2,能力提升練1.答案(1)AB(2)6.683(6.682~6.684均可)(3)2.4×103(4)a2-ρL解析(1)要求電壓能從零開始調節,滑動變阻器采用分壓式接法,即要“兩下一上”連接,故接線柱a接e;由于金屬管電阻較大,故測量電路采用電流表內接法,故接線柱b接d。(2)金屬管截面外側正方形的邊長a=6.5mm+18.3×0.01mm=6.683mm。(3)根據歐姆定律可得R=UI,I-U圖線斜率的倒數表示導體的電阻,可得該金屬管的阻值為R=2.41.0×10-3Ω=2(4)根據電阻定律R=ρlS,可得該金屬管的有效面積為S=ρLR,故金屬管內中空部分的橫截面積為S0=a2-2.答案(1)R1R2R解析(1)設把S撥到1位置時,電壓表V1示數為U,則此時電路中電流為I=UR1,總電壓為U總=URxR1+U。當把S撥到2位置,調整電阻箱阻值,使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同,也為U,則此時電路中的電流為I=UR,總電壓為U'總=UR·R2+U。由于兩次總電壓相等,都等于電源電壓,可得(2)從題圖乙中可知,R=2×103Ω時,1L=5.0m-1,此時玻璃管內水柱的電阻為Rx=R1R2R=4000Ω,水柱的橫截面積為S=πd22=7.065×10-4m2,由電阻定律R第十一章電路及其應用4串聯電路和并聯電路基礎過關練題組一串、并聯電路的特點1.(2023北京人大附中期中)如圖所示的電路中,R1=20Ω,R2=40Ω,R3=60Ω,R4=40Ω,R5=4Ω,下列說法中正確的是()A.若UAB=140V,C、D端開路,則UCD=0B.若UAB=140V,C、D端開路,則UCD=140VC.若UCD=104V,A、B端開路,則UAB=84VD.若UCD=104V,A、B端開路,則UAB=60V2.(2023湖南岳陽一中月考)如圖所示,P為一塊均勻的半圓形薄合金片,先將它按圖甲方式接在電極A、B之間,測出電阻為R,然后再將它按圖乙方式接在電極C、D之間,這時P的電阻為()A.RB.R2C.3.(2023河南豫北名校聯考)如圖甲、乙所示的兩電路中,定值電阻R1∶R2∶R3=1∶2∶3,電表均為理想電表,在兩電路兩端各加一恒定的電壓U后,A1和A2的示數分別為I1和I2,V1和V2的示數分別為U1和U2,則()A.I1∶I2=5∶9,U1∶U2=3∶5B.I1∶I2=5∶9,U1∶U2=4∶7C.I1∶I2=4∶7,U1∶U2=3∶5D.I1∶I2=4∶7,U1∶U2=4∶7題組二混聯電路的分析與計算4.(2023甘肅蘭州一中期中)如圖所示,R1=R2=R3=4Ω,若在A、C之間加上U=6V的電壓,則電流表(為理想電表)的讀數為()A.0B.0.5AC.1AD.1.5A5.(2022山西長治二中月考)如圖所示,R1=6Ω,R2=6Ω,R3=3Ω,R4=3Ω。則當S斷開和S閉合時,電流表(可視為理想電表)的示數分別為()A.1A和23C.3A和4AD.0.25A和236.如圖所示是將滑動變阻器作為分壓器使用的電路,A、B為分壓器的輸出端,R是負載電阻,電源電壓為U且保持恒定,滑片P位于滑動變阻器的中央,下列判斷錯誤的是()A.空載(不接R)時,A、B端輸出電壓為UB.接上負載時,A、B端輸出電壓小于UC.負載電阻R的阻值越大,A、B端輸出電壓越低D.接上負載R后,要使A、B端輸出電壓為U2,滑片P題組三電壓表和電流表的電路結構7.(2023北京第三十一中學期中)一個電流表的滿偏電流Ig=100μA,內阻Rg=100Ω,要把它改裝成一個量程為0~1V的電壓表,則應在電流表上()A.串聯一個99kΩ的電阻B.并聯一個99Ω的電阻C.串聯一個9.9kΩ的電阻D.并聯一個9.9Ω的電阻8.(2021黑龍江大慶一中月考)如圖所示是有兩個量程的電壓表的內部電路圖,當使用a、b兩個端點時,量程為0~3V,當使用a、c兩個端點時,量程為0~15V。已知表頭的內阻Rg為50Ω,滿偏電流為10mA,則電阻R1、R2的阻值分別為()A.1450Ω250ΩB.1200Ω250ΩC.250Ω1450ΩD.250Ω1200Ω9.(2023河北邢臺六校聯考)如圖所示,表頭改裝成的電流表有兩個量程,其中小量程為0~1A,大量程為0~10A,已知表頭G的滿偏電流Ig=500mA,定值電阻R1=20Ω,則定值電阻R2的阻值為()A.120ΩB.150ΩC.180ΩD.210Ω10.某同學用量程0~1mA、內阻99.9Ω的毫安表按圖(a)所示的電路進行電表改裝。圖中定值電阻R1=2900.1Ω、R2=0.1Ω,S1、S2為開關。回答下列問題:圖(a)圖(b)(1)某次用毫安表直接測量電流時,示數如圖(b)所示,讀數為mA;

(2)開關S1、S2均閉合時,該電表用于測量(填“電流”“電壓”或“電阻”),量程為;

(3)若將S1、S2均斷開后進行測量,表頭的指針仍處在圖(b)所示的位置,則改裝后電表的測量值為。能力提升練題組一改裝電表的指針偏角與讀數1.(2023安徽宿州重點中學聯考)常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的。現有兩個量程不同的電壓表和兩個量程不同的電流表均由相同的表頭改裝而成。現將這四塊電表接入下圖電路中,調節電阻箱,使四塊表均正常工作。關于它們的讀數,下列說法正確的是()A.V1、V2顯示的示數相同B.流過V1、V2的電流相等C.A1、A2顯示的示數相同D.流過A1、A2表頭的電流相等2.(2023山西太原期中)如圖所示電路,將兩個相同的表頭分別改裝成電流表A1(0~3A)和電流表A2(0~0.6A),把這兩個電流表并聯接入電路中測量電流。則下列說法中正確的是()A.A1的指針半偏時,A2的指針也半偏B.A1的指針還沒有滿偏,A2的指針已經滿偏C.A1的讀數為1A時,A2的讀數為0.6AD.A1的讀數為1A時,干路中的電流為1.2A3.(2023重慶八中期中)如圖,相同的靈敏電流計分別改裝成兩個電流表A1、A2和兩個電壓表V1、V2,A1的量程大于A2的量程,V1的量程大于V2的量程,將它們接入圖示電路,閉合開關后,下列說法正確的是()A.V1的讀數比V2的讀數小B.V1指針偏轉角度比V2指針偏轉角度小C.A1指針偏轉角度比A2指針偏轉角度大D.A1的讀數比A2的讀數大題組二電表的改裝及校準4.(2021廣東新高考測評卷)某同學想將一內阻未知、量程為0~10mA的毫安表改裝,擴大其量程并進行校準。(1)測量該表內阻,按圖甲所示電路連接后,操作如下:①滑動變阻器R1的滑片滑到最(選填“左”或“右”)端,閉合開關S1,將S2撥向1,調節R1,讀取電壓表示數U0;

②保持R1不變,再將S2撥向2,調節電阻箱,使電壓表示數為,此時電阻箱示數為59.0Ω,則毫安表內阻Rg=Ω。

(2)為將該表的量程擴大為0~0.6A,則應并聯的電阻阻值R0=Ω(計算結果保留兩位有效數字)。

(3)電表改裝后,按圖乙所示用標準電流表來進行校準,調節滑動變阻器,改變電流大小,若發現改裝表的讀數總是略大于標準表,要達到標準表的數值,則改裝表的分流電阻R0應調(選填“大”或“小”)。

答案與分層梯度式解析第十一章電路及其應用4串聯電路和并聯電路基礎過關練1.D2.D3.A4.B5.C6.C7.C8.D9.C1.D若UAB=140V,則C、D端的開路電壓為R3兩端電壓,此時R1、R3、R4串聯接入電路,有UR3=UABR1+R3+R4R3=140120×60V=70V,A、B錯誤;若UCD=104V,A、B端的開路電壓為R3兩端電壓,2.D將半圓形合金片從中間割開,分成完全相同的兩塊,設每塊的電阻為R0,則按題圖甲方式連接時相當于兩個電阻并聯,按題圖乙所示方式連接時相當于兩個電阻串聯,則有RAB=R02=R,RCD=2R0=4R3.A甲圖中三個電阻并聯,電流表A1測量的是通過R2、R3的電流之和,A2測量的是通過R1、R2的電流之和,故I1I2=UR2+UR3UR1+UR2=59;乙圖中三個電阻串聯,電壓表V1測量的是4.B當電壓加在A、C兩點時,R2與R1并聯后與R3串聯,電流表測量流過R2的電流,電路中總電阻R總=R3+R2R1R2+R1=6Ω,由歐姆定律可知,干路電流I=UR總=65.C先將A、B間電路進行簡化,如圖所示。當開關S斷開時,電路中R3與R4串聯再與R1、R2并聯,由串、并聯電路規律可知I=UR1+UR2+UR3+R4=3A;當開關S閉合時,R4被短路,R1、方法技巧電路簡化的五個原則①無電流的支路除去;②電勢相等的各點合并;③理想導線可任意長短;④理想電流表電阻為零,理想電壓表電阻為無窮大;⑤電壓穩定時電容器可認為斷路。6.C空載時,滑片把滑動變阻器分成阻值相等的兩部分,由串聯電路特點可知,A、B端輸出電壓為電源電壓的一半,即U2,故A正確;接上負載R時,電路總電阻變小,干路電流變大,滑動變阻器上半部分電壓變大,大于電源電壓的一半,則A、B端輸出電壓小于U2,故B正確;負載電阻R的阻值越大,負載電阻與滑動變阻器下半部分并聯后的阻值越大,輸出電壓越大,故C錯誤;接上負載R后,A、B間的輸出電壓小于U2,要使輸出電壓等于U27.C把電流表改裝成電壓表需要串聯一個大電阻,因為電壓表量程為0~1V,有Rx=UIg-Rg=9.9kΩ8.D當使用a、b兩個端點時,由歐姆定律得U1=3V=Ig(R1+Rg),當使用a、c兩個端點時,由歐姆定律得U2=15V=Ig(R2+R1+Rg),聯立解得R1=250Ω,R2=1200Ω,選項D正確。9.C接公共端與最右邊的接線柱時為小量程0~1A,等效電路如圖甲所示,當表頭G達到滿偏時,有IgRg=(I1-Ig)(R1+R2);接公共端與中間的接線柱時為大量程0~10A,等效電路如圖乙所示,當表頭G達到滿偏時,有Ig(Rg+R2)=(I2-Ig)R1,解得R2=180Ω,C正確。10.答案(1)0.60(2)電流0~1A(3)1.80V解析(1)毫安表的分度值為0.02mA,由圖可知,讀數為0.60mA。(2)開關S1、S2均閉合時,毫安表與小電阻R2并聯,則該電表用于測電流,由于毫安表內阻為R2的999倍,則當毫安表滿偏時,R2分流為滿偏電流的999倍,即0.999A,所以量程為0~1A。(3)將S1、S2均斷開后,毫安表與R1串聯,總電阻為3000Ω,可得改裝后電表的測量值為U=3000×0.60×10-3V=1.80V。易錯警示電表改裝問題的三點提醒(1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表,它的三個特征量Ug、Ig、Rg是不變的;(2)電表改裝的問題實際上是串、并聯電路中電流、電壓的計算問題,只要把表頭G看成一個電阻Rg即可;(3)改裝后的電壓表的表盤上顯示的是表頭和分壓電阻兩端的總電壓,改裝后的電流表表盤上顯示的是通過表頭和分流電阻的總電流。能力提升練1.ADV1、V2是由相同表頭分別串聯不同阻值的電阻改裝而成,并聯接入電路時,二者電壓相等,而由于阻值不等,所以通過表頭的電流不相等,A正確,B錯誤;A1、A2是由相同表頭分別并聯不同阻值的電阻改裝而成,并