2024高考物理一輪復(fù)習(xí)專題68實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率練習(xí)含解析新人教版

PAGE6-專題68試驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率1．[2024·包頭市質(zhì)檢]在“測(cè)定金屬的電阻率”試驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)．(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次的測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______mm.(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx.試驗(yàn)所用器材為：電池組(電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為1Ω)、電流表(內(nèi)阻約為0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)、滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，額定電流為2A)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．若金屬絲的電阻約為5Ω，為了盡可能地削減試驗(yàn)誤差，則應(yīng)采納圖________(填“乙”或“丙”)所示電路進(jìn)行試驗(yàn)．2．[2024·天津卷]現(xiàn)測(cè)定長(zhǎng)金屬絲的電阻率．(1)某次用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)是________mm.(2)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，盡量精確地測(cè)量一段金屬絲的電阻．這段金屬絲的電阻Rx約為100Ω，畫出試驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明器材代號(hào)．電源E(電動(dòng)勢(shì)10V，內(nèi)阻約為10Ω)電流表A1(量程0～250mA，內(nèi)阻R1＝5Ω)電流表A2(量程0～300mA，內(nèi)阻約為5Ω)滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10Ω，額定電流2A)開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干(3)某同學(xué)設(shè)計(jì)方案正確，測(cè)量得到電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，則這段金屬絲電阻的計(jì)算式Rx＝________.從設(shè)計(jì)原理看，其測(cè)量值與真實(shí)值相比________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．3．測(cè)定一卷阻值約為30Ω的金屬漆包線的長(zhǎng)度，試驗(yàn)室供應(yīng)下列器材：A．電流表A：量程0.6A，內(nèi)阻RA約為20ΩB．電壓表V：量程15V，內(nèi)阻RV約為4kΩ.C．學(xué)生電源E：可供應(yīng)0～30V直流電壓D．滑動(dòng)變阻器R1：阻值范圍0～10ΩE．滑動(dòng)變阻器R2：阻值范圍0～500ΩF．電鍵S及導(dǎo)線若干(1)為了較精確地測(cè)量該漆包線的電阻，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)，并將方框中的電路圖補(bǔ)畫完整．(2)依據(jù)正確的電路圖進(jìn)行測(cè)量，某次試驗(yàn)中電壓表與電流表的示數(shù)如圖2所示，則電壓表的示數(shù)U為_(kāi)_____V，電流表的示數(shù)I為_(kāi)_______A.(3)已知這種漆包線金屬絲的直徑為d，材料的電阻率為ρ，則這一卷漆包線的長(zhǎng)度L＝________(用U、I、d、ρ表示)．4．[2024·惠州市調(diào)研]某同學(xué)打算測(cè)量某種材料制成的電阻絲Rx的電阻率，試驗(yàn)室供應(yīng)的器材有：A．電流表G(內(nèi)阻Rg＝120Ω，滿偏電流Ig＝6mA)B．電壓表V(量程為0～6V，內(nèi)阻約為1000Ω)C．螺旋測(cè)微器，毫米刻度尺D．電阻箱R0(0～99.99Ω)E．滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為5Ω)F．電池組E(電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻約為0.05Ω)G．一個(gè)開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干(1)用多用電表粗測(cè)電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋時(shí)發(fā)覺(jué)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，應(yīng)當(dāng)換用________擋(選填“×1”或“×100”)，進(jìn)行一系列正確操作后，指針靜止時(shí)位置如圖甲所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______Ω.(2)把電流表G與電阻箱并聯(lián)，改裝成量程為0～0.6A的電流表運(yùn)用，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0＝________________________________________________________________________Ω.(3)改裝好的電流表用符號(hào)“A”表示，內(nèi)阻RA已知，用該電流表和所供應(yīng)的試驗(yàn)器材較精確地測(cè)量電阻絲Rx的阻值，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出試驗(yàn)電路圖．(4)測(cè)得電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，電路閉合后，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片到合適位置，讀出電壓表和電流表的示數(shù)，計(jì)算出電阻絲的電阻為Rx.寫出計(jì)算電阻率的表達(dá)式ρ＝________(用L、D、Rx表示)．5．[2024·合肥市質(zhì)檢]為了測(cè)定金屬絲的電阻率，某試驗(yàn)小組將一段金屬絲拉直并固定在米尺上，其兩端可作為接線柱，一小金屬夾夾在金屬絲上，且可在金屬絲上滑動(dòng)．請(qǐng)完成以下內(nèi)容．(1)某次用螺旋測(cè)微器測(cè)該金屬絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，則其直徑d＝________mm.(2)試驗(yàn)中先用歐姆表測(cè)出該金屬絲的阻值約為3Ω；(3)打算的試驗(yàn)器材如下：A．電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻約20kΩ)B．定值電阻10ΩC．定值電阻100ΩD．蓄電池(電動(dòng)勢(shì)約12V，內(nèi)阻不計(jì))E．開(kāi)關(guān)S一只F．導(dǎo)線若干試驗(yàn)小組利用上述器材設(shè)計(jì)并完成試驗(yàn)．試驗(yàn)中通過(guò)變更金屬夾位置進(jìn)行了多次測(cè)量，在試驗(yàn)操作和測(cè)量無(wú)誤的前提下，記錄了金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度l和相應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，并作出eq\f(1,U)－eq\f(1,l)關(guān)系圖線如圖丙所示．依據(jù)題目要求，在圖乙所示虛線框內(nèi)完成設(shè)計(jì)的試驗(yàn)電路圖，其中定值電阻R應(yīng)選________(填“B”或“C”)；金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ＝________(用a、b、c、d、R表示)．專題68試驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率1．(1)0.397(0.395～0.399均可)(2)丙解析：(1)由圖甲知，讀數(shù)為0＋39.7×0.01mm＝0.397mm.(2)金屬絲的電阻與電流表的內(nèi)阻相差較小，電流表采納外接法，故應(yīng)采納圖丙所示電路進(jìn)行試驗(yàn)．2．(1)0.200(0.196～0.204均可)(2)如圖(3)eq\f(I1R1,I2－I1)相等解析：本題考查測(cè)定金屬絲電阻率的電路設(shè)計(jì)及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)原理、誤差分析，考查了學(xué)生的試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)力和綜合分析實(shí)力，體現(xiàn)了試驗(yàn)探究中問(wèn)題、證據(jù)、說(shuō)明的素養(yǎng)要素．(1)螺旋測(cè)微器的分度值為0.01mm，須要估讀一位，故讀數(shù)為0.200mm.(2)因?yàn)镽的最大阻值比Rx小得多，所以滑動(dòng)變阻器必需采納分壓式接法．因?yàn)殡娏鞅鞟1的內(nèi)阻R1有確定值，所以可把A1與金屬絲并聯(lián)，使A1起到電流表和電壓表的雙重作用．電路圖見(jiàn)答案．(3)由電路圖可得Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(I1R1,I2－I1)，本設(shè)計(jì)方案無(wú)系統(tǒng)誤差，故測(cè)量值等于真實(shí)值．3．(1)R1如解析圖(2)13.50.46(3)l＝eq\f(πd2U,4ρI)解析：(1)題目中給出的電源電壓為30V，而給出的電壓表量程為15V，為了便于限制，采納滑動(dòng)變阻器分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選小電阻D(R1)．(2)電壓表量程為15V，故最小分度為0.5V，故讀數(shù)為13.5V，電流表量程為0.6A，最小分度為0.02A，則指針示數(shù)為：0.46A．(3)因由電阻定律可知：R＝eq\f(U,I)＝ρeq\f(L,S)＝eq\f(ρL,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，漆包線的長(zhǎng)度：l＝eq\f(πd2U,4ρI).4.(1)×114.0(2)1.21(3)如圖所示(4)eq\f(πRxD2,4L)解析：(1)用多用電表粗測(cè)電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋時(shí)發(fā)覺(jué)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，說(shuō)明待測(cè)電阻阻值較小，應(yīng)當(dāng)換用較小的擋，即應(yīng)當(dāng)換用“×1”擋．其讀數(shù)為14.0Ω.(2)把電流表G與電阻箱并聯(lián)，改裝成量程為0～0.6A的電流表運(yùn)用，由RgIg＝R0(I－Ig)，其中I＝0.6A，解得R0＝1.21Ω.(3)由于改裝好的電流表內(nèi)阻已知，所以可以設(shè)計(jì)成電流表內(nèi)接電路．為了多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，可設(shè)計(jì)成滑動(dòng)變阻器分壓接法．(4)測(cè)得電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻絲的直徑為D，由電阻定律有Rx＝ρeq\f(L,S)，電阻絲的橫截面積S＝eq\f(πD2,4)，聯(lián)立解得電阻率的表達(dá)式為ρ＝eq\f(πRxD2,4L).5．(1)0.750(0.749～0.751)(3)如圖所示Beq\f(πbcRd2,4a－b)解析：(1)由圖示螺旋測(cè)微器可以知道，金屬絲的直徑d＝0.5mm＋25.0×0.01mm＝0.750mm.(3)實(shí)物連接如圖所示；為了使滑動(dòng)變阻器調(diào)整時(shí)電壓表示數(shù)變更明顯，定值電阻應(yīng)選阻值較小的B；由歐姆定律得U＝eq