2023年新高考物理能力培養(yǎng)專訓(xùn)-《測(cè)量金屬的電阻率》專題練習(xí)(含答案)

測(cè)量金屬的電阻率現(xiàn)測(cè)定長(zhǎng)金屬絲的電阻率。某次用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑的結(jié)果如以下圖，其讀數(shù)是 mm。xR約為100Ω，畫出試驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明器材代號(hào)。xE(10V，內(nèi)阻約為10Ω)21 A(量程0～250mA，內(nèi)阻R＝5Ω)A(量程0～300mA，內(nèi)阻約為5Ω)R(10Ω，額定電流2A)開關(guān)S21 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＝ 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”)。0某同學(xué)利用如圖1所示電路測(cè)定粗細(xì)均勻的金屬絲ABR為定值電阻，電壓表視為抱負(fù)電表，金屬絲的A端接入電路，移動(dòng)滑片P的位置可轉(zhuǎn)變金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度。0用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為d＝ mm。用刻度尺量出滑片P到A端的距離L1U1。轉(zhuǎn)變滑片P的位置，重復(fù)步驟(2)，測(cè)量多組數(shù)據(jù)。0 假設(shè)金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度為UUR0 壓與其余幾個(gè)物理量之間的關(guān)系為1＝ 。U以1L為橫軸作金屬絲的1

L3k，U U0縱軸截距為b，則用這些參數(shù)表示金屬絲的電阻率ρ＝ 壓電源的電壓U＝ 。05cm100Ω，欲測(cè)量這ρ。現(xiàn)供給以下試驗(yàn)器材：A．20分度的游標(biāo)卡尺；B．螺旋測(cè)微器；CA1(量程：0～50mAr1＝100Ω)；A2(量程：0～100mAr240Ω)；V(量程：0～15V3000Ω)；R1(0～10Ω2A)；E(3V，內(nèi)阻很小)；R2(5cm，電阻約為100Ω)；I．開關(guān)一只，導(dǎo)線假設(shè)干。請(qǐng)答復(fù)以下問題：用游標(biāo)卡尺測(cè)得該樣品的長(zhǎng)度如圖甲所示其示數(shù)L＝ 旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的外直徑如圖乙所示，其示數(shù)D＝ mm。ρ擇器材的物理量符號(hào)。實(shí) 驗(yàn) 中 應(yīng) 記 錄 的 物 理 量 有 (文字描述及字母符號(hào)用和所記錄的物理量的符號(hào)表示這種材料的電阻率ρ＝ 。121 2 用伏安法測(cè)定鐵鉻鋁合金電阻率的試驗(yàn)中，試驗(yàn)器材如下：長(zhǎng)度為1m(直徑：D＝0.4mm、D＝0.5mm、D＝0.7mm、內(nèi)阻約為0.05Ω)，兩個(gè)不同規(guī)格的滑動(dòng)變阻器(R：最大阻值為20Ω，額定電流為2A；R：最大阻值為1000Ω，額定電流為0.5A)，干電池兩節(jié)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線假設(shè)干。小明承受如圖甲所示的電路圖對(duì)四根合金絲分別進(jìn)展了四次試驗(yàn)，每121 2 V、1.10V、0.83V,0.37A、0.21A、0.15A。(1)還有一個(gè)電流表讀數(shù)如圖乙所示，則電流為 (2)試驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇 (填“R1”或“R2”)。ab端接鐵鉻鋁合金絲的直徑越大，電流表讀數(shù)應(yīng) (填“越大”或“越小”)。依據(jù)上述數(shù)據(jù)，求得鐵鉻鋁合金的電阻率約為 結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)。某同學(xué)測(cè)量一金屬導(dǎo)體的電阻率，如圖甲所示，該導(dǎo)體的橫截面為空心的2倍且內(nèi)正方形中空。經(jīng)粗略測(cè)量該5ΩR，以便進(jìn)一步測(cè)出該材料的電阻率ρ，試驗(yàn)室備有以下器材：E(3V，內(nèi)阻不計(jì))A1(0～1Ar10.1Ω)A2(0～0.6Ar2＝5Ω)R0(0～3Ω)開關(guān)S，導(dǎo)線假設(shè)干請(qǐng)?jiān)趫D乙虛線框內(nèi)補(bǔ)充畫出完整、合理的測(cè)量電路圖。做試驗(yàn)時(shí)，先把滑動(dòng)變阻器滑片P滑動(dòng)到A端，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)P到適宜位置，記錄電流表A1的讀數(shù)I1，記錄電流表A2的讀數(shù)I2，可以求出金屬導(dǎo)體電阻R＝ (用題中所給字母表示)，然后滑動(dòng)滑片，屢次測(cè)量求平均值，可得到更準(zhǔn)確阻值。1 該同學(xué)測(cè)得外正方形的邊長(zhǎng)為a，金屬導(dǎo)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。用已經(jīng)測(cè)得的物理量I、I、L、a及題中所給物理量可得到該金屬材料電阻率的表達(dá)式為ρ1 。冬春季節(jié)降水量少，廣東沿海四周江河水位降低，漲潮時(shí)海水倒灌，消滅“咸潮”“咸潮”消滅的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)河水電阻率的試驗(yàn)，他在一根均勻的長(zhǎng)玻璃管兩端裝上兩個(gè)橡膠塞和鉑電極，如圖1所示，兩電極相距L＝0.314m2所示的游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管315V、內(nèi)阻約300kΩ的300μA50Ω1kΩ的滑動(dòng)變阻器；E＝12Vr＝6Ω的電池，開關(guān)一只以及導(dǎo)線假設(shè)干。圖4坐標(biāo)中包括坐標(biāo)為(0,0)的點(diǎn)在內(nèi)的8個(gè)點(diǎn)表示他測(cè)得的8組電流I、電壓U的值，依據(jù)以上材料完成以下問題。測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑時(shí)應(yīng)將圖2中游標(biāo)卡尺的ABC三局部中的 (填代號(hào))。玻璃管的內(nèi)徑d＝ mm。54數(shù)據(jù)的實(shí)物連線圖。河水的電阻率ρ＝ (結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)。市場(chǎng)上銷售的銅質(zhì)電線電纜產(chǎn)品中，局部存在導(dǎo)體電阻不合格問題，質(zhì)檢就是銅材質(zhì)量可能合格，但截面積較小。1.8×10－8Ω·m1mm2100m(真實(shí)長(zhǎng)度)電源(5V，內(nèi)阻不計(jì))；待測(cè)長(zhǎng)度為100m的銅電線，橫截面積約1mm2；V1(3V0.5kΩ)；V2(5V3kΩ)；R(阻值范圍0～999.9Ω)；定值電阻R0＝1Ω；G．開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干。小組成員先用螺旋測(cè)微器測(cè)量該銅電線的直徑 d，如圖甲所示，則 d＝ mm。小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖乙所示，則P是 ，N是 試驗(yàn)作出的圖象如圖丙所示。(填器材名稱及對(duì)應(yīng)符號(hào))這捆銅電線的電阻率ρ＝ (結(jié)果保存三位有效數(shù)字)；你認(rèn)為電阻率大的可能緣由是 。本試驗(yàn)中銅電線的電阻率測(cè)量值比真實(shí)值將會(huì) (填“偏大”“不變”或“偏小”)，緣由是 。在“測(cè)定金屬絲的電阻率”試驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。待測(cè)金屬絲接入電路局部的長(zhǎng)度約為50cm。測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為 cm(該值接近屢次測(cè)量的平均值)。約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，2A)、開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干。某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)12345678U/V00.100.300.701.001.501.702.30I/A00.020.060.160.220.340.460.52x由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知他們測(cè)量R是承受圖中的 ”或“丙”)圖。x如圖丁是測(cè)量RxP(2)所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖丁中實(shí)物間的連線。這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖戊所示，圖中已標(biāo)出4357次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，R

＝ )。x依據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為 保存兩位有效數(shù)字)。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。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。3Ω。(3)試驗(yàn)室供給的試驗(yàn)器材如下：V(0～3V，內(nèi)阻約20kΩ)定值電阻10Ω定值電阻100Ω蓄電池(12V，內(nèi)阻不計(jì))開關(guān)S一只導(dǎo)線假設(shè)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)中通過轉(zhuǎn)變金屬夾位置進(jìn)展了屢次測(cè)量，在試驗(yàn)操作和測(cè)量無誤的前提下，記錄了金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度 和相應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，并作出1－1關(guān)系圖線如圖乙所示。U l依據(jù)題目要求，在虛線框內(nèi)完成設(shè)計(jì)的試驗(yàn)電路圖，其中定值電阻R應(yīng)選 (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)?，F(xiàn)要測(cè)量電阻約為20Ω的電阻絲的電阻率，先把電阻絲拉直后將其兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上，在電阻絲上夾上一個(gè)與接線柱c相連的P的位置，從而轉(zhuǎn)變電動(dòng)勢(shì)為3.01(～999.9Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干，可供選擇的器材還有：12A(0～100mA，內(nèi)阻約5Ω)；A(0～0.6A0.2Ω)。(1)試驗(yàn)操作步驟如下：12B．依據(jù)所供給的試驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)并連接好如圖甲所示的試驗(yàn)電路；C．調(diào)整電阻箱使其接入電路中的電阻值較大，閉合開關(guān)；流表滿偏，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L；斷開開關(guān)，轉(zhuǎn)變 ，調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值，使電流表再次滿偏。重復(fù)屢次，記錄每一次的R和L數(shù)據(jù)。斷開開關(guān)。如圖乙，用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲直徑為d＝ mm；電流表應(yīng)選擇 或“A2”)；用記錄的多組R和L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示圖線，截距分別為R0和L0，再結(jié)合測(cè)出的電阻絲直徑d，寫出電阻絲的電阻率表達(dá)式ρ＝ 給定的字母表示)；電流表存在確定內(nèi)阻這對(duì)該試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果 響(選填“有”或“無”)。參考答案1.(1)0.200 (2)略 2. (1)1.957

I1R1 相等I2－I1(4)1＋

4ρ kπd2R0 1U πd2UR·L (5) 4b b0 0 03. (1)5.015 4.700 (2)略 (3)電流表A1的示數(shù)I1、電流表A2的示數(shù)I2πI1r1D24I2－I1L4. (1)0.30 (2)R1 (3)越大 (4)1.4×10－65.(1)略

I2r2

(3)

3a2I2r2I1－I2 4LI1－I26. (1)A (2)5.50 (3)略 (4)7.6Ω·m。7.(1)1.1