2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 100考點千題精練 第十三章 電學(xué)實驗 專題13.2 測量導(dǎo)體的電阻率實驗

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1、 專題13.2 測量導(dǎo)體的電阻率實驗 1.（2017遼寧重點中學(xué)協(xié)作體5月模擬）某同學(xué)用圖甲所示電路測量一段金屬絲的電阻率，待測金屬絲粗細(xì)均勻，阻值約為100Ω。備選器材如下： A．量程為5mA、內(nèi)阻r1=50Ω的電流表 B．量程為0.6A、內(nèi)阻r2=0.2Ω的電流表 C．量程為6V、內(nèi)阻r3約為15kΩ的電壓表 D．最大阻值為15Ω、最大允許電流為2A的滑動變阻器 E．定值電阻R1=5Ω F．定值電阻R2=500Ω G．電動勢E=6V、內(nèi)阻很小的直流電源 H．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干 I．螺旋測微器，刻度尺 （1）該同學(xué)用螺旋測微器測量待測金屬絲的直徑如圖乙所示，則螺旋測微

2、器的示數(shù)D= mm。 （2）為了能盡可能精確地測量該金屬絲的電阻率，電流表應(yīng)選用 （填“A”或“B”），定值電阻應(yīng)選用 （填“E”或“F”）。 (3)電壓表的示數(shù)記為U，所選用電流表的示數(shù)記為I，則該金屬絲的電阻的表達(dá)式Rx= ；若用刻度尺測得待測電阻絲的長度為L，則其電阻率的表達(dá)式為ρ= （表達(dá)式中所用到的阻值必須用對應(yīng)的電阻符號表示，不得直接用數(shù)值表示） 【參考答案】（1）5.898（3分），（2）.A E（2分）， (3).（2分）， （2分） 【名師解析】（1）根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則，金屬絲直徑D=5

3、.5mm+0.398mm=5.898mm。 2．（12分）（2016安徽合肥一模）為了精密測量一金屬絲的電阻率： 圖甲 （1）（6分）如圖甲所示，先用多用表×1Ω擋粗測其電阻為 Ω，然后用螺旋測微器測其直徑為 mm，游標(biāo)卡尺測其長度為 cm。 （2）（6分）為了減小實驗誤差，需進(jìn)一步測其電阻，除待測金屬絲外，實驗室還備有的實驗器材如下： A．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ；量程l5V，內(nèi)阻約為75 kΩ) B．電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω；量程3A，內(nèi)阻約為0.2 Ω) C．滑動變阻器R1(0～5Ω，0.6

4、 A) D．滑動變阻器R2(0～2000Ω，0.1 A) E．1.5V的干電池兩節(jié)，內(nèi)阻不計 F．電阻箱 G．開關(guān)S，導(dǎo)線若干 為了測多組實驗數(shù)據(jù)，則上述器材中的滑動變阻器應(yīng)選用（填“R1”或“R2”） 。 請在虛線框內(nèi)設(shè)計最合理的電路圖并完成實物圖乙的連線。 【參考答案】（1）（6分）8Ω（2分） 2.095mm（2分）5.015cm（2分） （2）（6分）R1。 【命題意圖】本題考查多用電表讀數(shù)、螺旋測微器和游標(biāo)卡尺讀數(shù)、電阻率測量學(xué)生實驗電

5、路設(shè)計、實物圖連接、器材選擇等。 電路圖如圖。實物圖乙的連線如圖。 3.（9分）(2016江西南昌市一模)某學(xué)生用如圖a所示電路測金屬導(dǎo)線的電阻率，可供使用的器材有： 被測金屬導(dǎo)線ab，電阻約10Ω,，導(dǎo)線允許流過的最大電流0.8A，穩(wěn)恒電源E，電源輸出電壓 恒為E =12V，電壓表V，量程為3V，內(nèi)阻約5kΩ，保護(hù)電阻：R1=l0Ω，R2=30Ω，R3= 200Ω?？潭瘸?、螺旋測微器，開關(guān)S，導(dǎo)線若干等。 實驗時的主要步驟如下： ①用刻度尺量出導(dǎo)線ab的長度l，用螺旋測微器測出導(dǎo)線的直徑d。 ②按如圖a所示電路將實驗所需器材用導(dǎo)線連接好。 ③閉合開關(guān)S，移動接線觸片P

6、，測出aP長度x，讀出電壓表的示數(shù)U。 ④描點作出U-x曲線求出金屬導(dǎo)線的電阻率ρ。 完成下列填空： (1)用螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑d，其示數(shù)如圖b所示，該金屬導(dǎo)線的直徑d=____mm. (2)如果實驗時既要保證安全，又要測量誤差較小，保護(hù)電阻R應(yīng)選__ ， (3)根據(jù)多次實驗測出的ap長度x和對應(yīng)每次實驗讀出的電壓表的示數(shù)u給出的u-x圖線如圖c所示，其中圖線的斜率為k，則金屬導(dǎo)線的電阻率ρ= 。（用實驗器材中給出的物理量字母和實驗步驟中測出的物理量字母表示） 【參考答案】（1）0.870 （2） R2 （3） 【命

7、題意圖】本題考查螺旋測微器測量讀數(shù)、測金屬導(dǎo)線的電阻率實驗原理和步驟、數(shù)據(jù)處理及其相關(guān)知識點。 4. （10分）（2016黑龍江牡丹江模擬） 某同學(xué)要測量額定電壓為3V的某圓柱體電阻R的電阻率ρ． （1）（2分）用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量其長度和直徑，如圖所示，則其長度L=______mm，直徑d=______mm． （2）（8分）該同學(xué)先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻．他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中，將選擇開關(guān)置于“×l”檔位置，然后將紅、黑表筆短接調(diào)零，此后測阻值時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度較小，如圖甲所示．試問： ①為減小讀數(shù)誤差，該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(guān)置于“____

8、__”檔位置． ②再將紅、黑表筆短接，此時發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0Ω”處，如圖乙所示，那么他該調(diào)節(jié)______直至指針指在“0Ω”處再繼續(xù)實驗，結(jié)果看到指針指在如圖丙所示位置． ③現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值，實驗室提供了下列可選用的器材： A．靈敏電流計G（量程200μA，內(nèi)阻為300Ω） B．電流表（量程3A，內(nèi)阻約0.3Ω） C．電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ） D．電壓表V2（量程l5V，內(nèi)阻約5kΩ） E．滑動變阻器R1（最大阻值為10Ω） F．最大阻值為99.99Ω的電阻箱R2 以及電源E（電動勢4V，內(nèi)阻可忽略）、電鍵、導(dǎo)線若干 為了提高測量精確度并且使

9、電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，除電源、電鍵、導(dǎo)線以外還應(yīng)選擇的最恰當(dāng)器材（只需填器材前面的字母）有______．請在下面的方框中畫出你設(shè)計的電路圖 【參考答案】（1）70.15；4.598-4.602；（2）①×10；②歐姆調(diào)零旋鈕；③ACEF． 電路中的最大電流為I=4/150≈0.026A，若選3A量程的電流表則指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，應(yīng)選擇靈敏電流計與定值電阻并聯(lián)后改裝成的電流表，即選擇AF， 綜上，要選擇的器材是：ACEF； 滑動變阻器采用分壓接法，被測電阻為大電阻，采取電流表內(nèi)接，故電路圖如圖： 5.（9分）(2016福建質(zhì)檢)國標(biāo)（GB/T）規(guī)定自來水在15℃時電阻

10、率應(yīng)大于13 Ω·m。某同學(xué)利用圖甲電路測量15℃自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)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（電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略），電壓表V1（量程為3 V，內(nèi)阻很大），電壓表V2（量程為3 V，內(nèi)阻很大），定值電阻R1（阻值4 kΩ），定值電阻R2（阻值2 kΩ），電阻箱R（最大阻值9 999 Ω），單刀雙擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干，游標(biāo)卡尺，刻度尺。 實驗步驟如下： A．用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d； B．向玻璃管內(nèi)注滿自來水，并用刻度尺測量水柱長度L

11、； C．把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)； D．把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R； E．改變玻璃管內(nèi)水柱長度，重復(fù)實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R； F．?dāng)嚅_S，整理好器材。 （1）測玻璃管內(nèi)徑d時游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙，則d=　 　mm。 （2）玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達(dá)式為： Rx= （用R1、R2、R表示）。 （3）利用記錄的多組水柱長度L和對應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖丙所示的R﹣關(guān)系圖象。自 來水的電阻率ρ=　 Ω·m（保留兩位有效數(shù)

12、字）。 （4）本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則自來水電阻率測量結(jié)果將 （填“偏大”“不變”或“偏小”）。 【參考答案】（1）30.00（2分） （2）（3分） （3）14（2分） （4）偏大（2分） 【命題意圖】本題考查測量自來水電阻率實驗原理和步驟、誤差分析等。 （3）由電阻定律Rx =ρL/S，Rx =聯(lián)立解得：R=。 R﹣關(guān)系圖象斜率k=0.4Ω·m，k=，S= ，解得：ρ==14Ω·m。 （4）本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則通過水柱的電流I1大于測量值，即Rx> R2,得到Rx >，即自來水電阻測量偏大，自來水電阻率測量結(jié)果將偏

13、大。 6.要測量一段阻值大約為5 Ω的均勻金屬絲的電阻率，除刻度尺、螺旋測微器、電源E(電動勢為3 V、內(nèi)阻約為0.5 Ω)、最大阻值為20 Ω的滑動變阻器R、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干外，還有電流表和電壓表各兩只供選擇：A1(量程1 A、內(nèi)阻約為1 Ω)、A2(量程0.6 A、內(nèi)阻約為2 Ω)、V1(量程3.0 V、內(nèi)阻約為1 000 Ω)、V2(量程15 V、內(nèi)阻約為3 000 Ω)。 圖12　　　　　　　　　　　　　圖13 (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖12所示，則金屬絲的直徑為________mm。 (2)為了使測量有盡可能高的精度，電流表應(yīng)選________，電壓表

14、應(yīng)選________。 (3)實驗電路已經(jīng)畫出了一部分，如圖13所示，但尚未完整，請將該電路完整地連接好(Rx表示待測電阻)。 (4)若用刻度尺測得金屬絲的長度為L，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d，電流表的讀數(shù)為I，電壓表的讀數(shù)為U，則該金屬絲的電阻率表達(dá)式為ρ＝________。 【參考答案】(1)0.850　(2)A2；V1　(3)圖見解析　(4) (3)因為金屬絲的電阻約為5 Ω，與電流表A2的內(nèi)阻相差不多，因此采用電流表內(nèi)接法誤差較大，所以應(yīng)采用電流表外接法，電路圖如圖所示。 (4)R＝，R＝ρ，S＝π()2，以上三式聯(lián)立可得ρ＝。 7.在“測定金屬絲的電阻率”的

15、實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑d時的刻度如圖25所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5 Ω，用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后由ρ＝R算出該金屬絲的電阻率。 圖25 (1)從圖25中可以讀出該金屬絲的直徑d＝________mm。 (2)為了測量該金屬絲的電阻，實驗小組取來兩節(jié)干電池，如圖26所示，將金屬絲拉直后兩端固定在帶有刻度的絕緣底座兩端的接線柱上，底座的中間有一個可沿金屬絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時，觸頭才與金屬絲接觸，觸頭的位置可以從刻度尺上讀出。實驗采用的電路原理圖如圖27所示。請根據(jù)該原理圖，用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖28連接成實驗電路

16、。 圖26　　　　　　　　　　　圖27 圖28 圖29 (3)閉合開關(guān)后，滑動變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動，多次改變P的位置，得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù)，用R＝計算出相應(yīng)的電阻值后作出L－R圖線如圖29所示。取圖線上兩個點間數(shù)據(jù)之差ΔL和ΔR，若金屬絲直徑為d，則該金屬絲的電阻率ρ＝________。 【參考答案】(1)1.700　(2)如圖所示　(3) 【名師解析】(1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知該金屬絲的直徑d＝1.5 mm＋20.0×0.01 mm＝1.700 mm； (2)實物連接圖如圖所示； (3)由R＝ρ可得＝，又因為＝，所以有＝，所以有ρ＝·S＝。

17、 8．在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm。 (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為________ mm(該值接近多次測量的平均值)。 甲 (2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為：電池組(電動勢3 V，內(nèi)阻約1 Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1 Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、滑動變阻器R(0～20 Ω，額定電流2 A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下： 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.

18、30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖乙中的________圖(填“a”或“b”)。 (3)圖丙是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據(jù)(2)所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。 丙 (4)這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖丁所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標(biāo)點。請在圖中標(biāo)出第2、4

19、、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)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(shù)字)。 丁 (5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為(　　) A．1×10－2 Ω·m　　　　B．1×10－3 Ω·m C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m (6)[多選]任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準(zhǔn)。下列關(guān)于誤差的說法中正確的是(　　) A．用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B．由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差 C．若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系

20、統(tǒng)誤差 D．用UI圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 【參考答案】(1)0.397(0.395～0.399均正確)　(2)a　(3)見解析圖甲　 (4)見解析圖乙　4.5(4.3～4.7均正確)　(5)C (4)如圖乙所示，圖線應(yīng)過原點，且使大多數(shù)點在一條直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)。圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，所以Rx＝4.5 Ω。 甲　　　 　　　　　乙 (5)由R＝，S＝π，取d＝4×10－4 m、L＝0.5 m、R＝4.5 Ω，解得ρ＝1×10－6 Ω·m。 (6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，A錯誤；由于電流表、電壓表內(nèi)阻引起的誤差為系

21、統(tǒng)誤差，若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，則可以消除系統(tǒng)誤差，B錯誤，C正確；利用UI圖象處理數(shù)據(jù)，相當(dāng)于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，D正確。 9．利用如圖甲所示的電路測量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20 Ω。帶有刻度尺的木板上有a和b兩個接線柱，把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上。在電阻絲上夾上一個帶有接線柱c的小金屬夾，沿電阻絲移動金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長度。可供選擇的器材還有： 電池組E(電動勢為3.0 V，內(nèi)阻約為1 Ω)； 電流表(量程0～100 mA，內(nèi)阻約為5 Ω)； 電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約

22、為0.2 Ω)； 電阻箱R(0～999.9 Ω)； 開關(guān)、導(dǎo)線若干。 實驗操作步驟如下： A．用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑； B．將選用的實驗器材，按照圖甲連接實驗電路； C．調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大； D．將金屬夾夾在電阻絲上某位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關(guān)，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； E．改變金屬夾與電阻絲接觸點的位置，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿偏，重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； F．?dāng)嚅_開關(guān)，整理好器材。 (1)某次測量電阻絲直徑d時，螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示，則d＝________ mm。 (2)實驗中電流表應(yīng)選擇________(填“A1”或“A2”)。 (3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的R -L關(guān)系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截距為L0，再結(jié)合測出的電阻絲直徑d，寫出電阻絲的電阻率表達(dá)式ρ＝________(用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示)。 (4)本實驗中，電流表的內(nèi)阻對電阻率的測量結(jié)果_____影響(填“有”或“無”)。 【參考答案】(1)0.732　(2)A1　(3)　(4)無 16