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

測量金屬的電阻率現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率。某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結(jié)果如以下圖，其讀數(shù)是 mm。xR約為100Ω，畫出試驗電路圖，并標(biāo)明器材代號。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)計方案正確，測量得到電流表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算式Rx＝ 計原理看，其測量值與真實值相比 (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，移動滑片P的位置可轉(zhuǎn)變金屬絲接入電路中的長度。0用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，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)，測量多組數(shù)據(jù)。0 假設(shè)金屬絲接入電路中的長度為UUR0 壓與其余幾個物理量之間的關(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，欲測量這ρ?，F(xiàn)供給以下試驗器材：A．20分度的游標(biāo)卡尺；B．螺旋測微器；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。請答復(fù)以下問題：用游標(biāo)卡尺測得該樣品的長度如圖甲所示其示數(shù)L＝ 旋測微器測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。實 驗 中 應(yīng) 記 錄 的 物 理 量 有 (文字描述及字母符號用和所記錄的物理量的符號表示這種材料的電阻率ρ＝ 。121 2 用伏安法測定鐵鉻鋁合金電阻率的試驗中，試驗器材如下：長度為1m(直徑：D＝0.4mm、D＝0.5mm、D＝0.7mm、內(nèi)阻約為0.05Ω)，兩個不同規(guī)格的滑動變阻器(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，導(dǎo)線假設(shè)干。小明承受如圖甲所示的電路圖對四根合金絲分別進(jìn)展了四次試驗，每121 2 V、1.10V、0.83V,0.37A、0.21A、0.15A。(1)還有一個電流表讀數(shù)如圖乙所示，則電流為 (2)試驗中滑動變阻器應(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)粗略測量該5ΩR，以便進(jìn)一步測出該材料的電阻率ρ，試驗室備有以下器材：E(3V，內(nèi)阻不計)A1(0～1Ar10.1Ω)A2(0～0.6Ar2＝5Ω)R0(0～3Ω)開關(guān)S，導(dǎo)線假設(shè)干請在圖乙虛線框內(nèi)補充畫出完整、合理的測量電路圖。做試驗時，先把滑動變阻器滑片P滑動到A端，閉合開關(guān)S，滑動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)，然后滑動滑片，屢次測量求平均值，可得到更準(zhǔn)確阻值。1 該同學(xué)測得外正方形的邊長為a，金屬導(dǎo)體的長度為L。用已經(jīng)測得的物理量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，漲潮時海水倒灌，消滅“咸潮”“咸潮”消滅的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了一個檢測河水電阻率的試驗，他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖1所示，兩電極相距L＝0.314m2所示的游標(biāo)卡尺測量玻璃管315V、內(nèi)阻約300kΩ的300μA50Ω1kΩ的滑動變阻器；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)的點在內(nèi)的8個點表示他測得的8組電流I、電壓U的值，依據(jù)以上材料完成以下問題。測量玻璃管的內(nèi)徑時應(yīng)將圖2中游標(biāo)卡尺的ABC三局部中的 (填代號)。玻璃管的內(nèi)徑d＝ mm。54數(shù)據(jù)的實物連線圖。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(真實長度)電源(5V，內(nèi)阻不計)；待測長度為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微器測量該銅電線的直徑 d，如圖甲所示，則 d＝ mm。小組設(shè)計的測量電路如圖乙所示，則P是 ，N是 試驗作出的圖象如圖丙所示。(填器材名稱及對應(yīng)符號)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 。本試驗中銅電線的電阻率測量值比真實值將會 (填“偏大”“不變”或“偏小”)，緣由是 。在“測定金屬絲的電阻率”試驗中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)。待測金屬絲接入電路局部的長度約為50cm。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 cm(該值接近屢次測量的平均值)。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)行試驗測量，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由以上試驗數(shù)據(jù)可知他們測量R是承受圖中的 ”或“丙”)圖。x如圖丁是測量RxP(2)所選的電路圖，補充完成圖丁中實物間的連線。這個小組的同學(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次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點，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。請完成以下內(nèi)容。某次用螺旋測微器測該金屬絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，則其直徑 d＝ mm。3Ω。(3)試驗室供給的試驗器材如下：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)開關(guān)S一只導(dǎo)線假設(shè)干試驗小組利用上述器材設(shè)計并完成試驗。試驗中通過轉(zhuǎn)變金屬夾位置進(jìn)展了屢次測量，在試驗操作和測量無誤的前提下，記錄了金屬絲接入電路中的長度 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)計的試驗電路圖，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與接線柱c相連的P的位置，從而轉(zhuǎn)變電動勢為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)試驗操作步驟如下：12B．依據(jù)所供給的試驗器材，設(shè)計并連接好如圖甲所示的試驗電路；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，用螺旋測微器測量電阻絲直徑為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)阻這對該試驗的測量結(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