高中 | 螺旋测微器的读数和使用 题目答案及解析

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高中 | 螺旋测微器的读数和使用题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-1

第二章 恒定电流

2.6 导体的电阻

螺旋测微器的读数和使用

某实验小组要测量一段金属丝的电阻率。

某同学先用多用电表的欧姆挡粗测金属丝电阻,把选择开关调到“$\times 1$”挡,测量时多用电表的示数如图甲所示,则该元件电阻为$R=$                $\rm A.11\;\rm \Omega$,  $\rm B.110\;\rm \Omega$);再用螺旋测微器测量金属丝的直径$d$,其示数如图乙所示,则 $d=$                $\;\rm mm$

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$\\rm A$$0.900$

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欧姆表测电阻,使用“$\times 1$”挡,待测电阻$R=11\times 1\;\rm \Omega=11\;\rm \Omega$,故$A$正确,$B$错误。

故选:$A$

螺旋测微器的精确度为$0.01\;\rm mm$,金属丝直径$d=0.5\;\rm mm+40.0\times 0.01\;\rm mm=0.900\;\rm mm$

为了精确测量金属丝电阻,小组成员甲同学根据实验室提供器材:滑动变阻器(阻值为$0\sim 15\;\rm \Omega$)、电流表(阻值约为$10\;\rm \Omega$)、电压表(阻值约为$3\;\rm k\Omega$),要求从零开始测量数据,请选择正确的电路图                

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$\\rm D$

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实验要求电压从零开始测量,因此滑动变阻器采用分压式接法;

由于$\dfrac{R_{x}}{R_{A}} = \dfrac{11}{10}\lt \dfrac{R_{V}}{R_{x}} = \dfrac{3000}{11}$,因此电流表采用外接法。

综上分析,故$\rm ABC$错误,$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

正确连接好第($2$)问中的电路,某次实验时,电压表的示数为$U$,电流表的示数为$I$,测得金属丝的长为$L$,则金属丝电阻率$\rho=$                ;(用题中的符号$U$$I$$L$$d$$\pi$表示)

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$\\dfrac{\\pi Ud^{2}}{4IL}$

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根据欧姆定律,待测电阻$R = \dfrac{U}{I}$

根据电阻定律$R = \rho\dfrac{L}{S} = \dfrac{\rho L}{\dfrac{\pi d^{2}}{4}} = \dfrac{4\rho L}{\pi d^{2}}$

代入数据解得$\rho = \dfrac{\pi Ud^{2}}{4IL}$

小组成员乙同学设计了如图丙所示电路测量该金属丝电阻率,稳压源的输出电压恒为$U_{0}$,定值电阻的阻值为$R$,根据多次实验测出的$aP$长度$x$和对应的电压表的示数$U$作出的$U﹣x$图线,图线的斜率为$k$,则金属丝的电阻率$\rho=$                。(用题中的符号$k$$R$$d$$U_{0}$$L$表示)

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$\\dfrac{k\\pi d^{2}R}{4(U_{0} - kL)}$

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滑动变阻器的总电阻$R_{ab} = \dfrac{4\rho L}{\pi d^{2}}$

与电压表并联部分的电阻$R_{aP} = \dfrac{x}{L}R_{ab} = \dfrac{4\rho x}{\pi d^{2}}$

根据串联电路电压的分配与电阻的关系$\dfrac{U_{0}}{R + R_{ab}} = \dfrac{U}{R_{aP}}$

代入数据化简得$U = \dfrac{{4\rho U}_{0}}{\pi d^{2}R + 4\rho L} \cdot x$

结合$U﹣x$函数图像斜率的含义,图像斜率$k = \dfrac{4\rho U_{0}}{\pi d^{2}R + 4\rho L}$

解得电阻率$\rho = \dfrac{k\pi d^{2}R}{4(U_{0} - kL)}$

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