2024高考物理一輪復習專題68實驗：測定金屬的電阻率練習含解析新人教版

PAGE6-專題68試驗：測定金屬的電阻率1．[2024·包頭市質(zhì)檢]在“測定金屬的電阻率”試驗中，所用測量儀器均已校準．(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次的測量結果如圖甲所示，其讀數(shù)應為________mm.(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx.試驗所用器材為：電池組(電動勢為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)、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流為2A)、開關、導線若干．若金屬絲的電阻約為5Ω，為了盡可能地削減試驗誤差，則應采納圖________(填“乙”或“丙”)所示電路進行試驗．2．[2024·天津卷]現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率．(1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結果如圖所示，其讀數(shù)是________mm.(2)利用下列器材設計一個電路，盡量精確地測量一段金屬絲的電阻．這段金屬絲的電阻Rx約為100Ω，畫出試驗電路圖，并標明器材代號．電源E(電動勢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)滑動變阻器R(最大阻值10Ω，額定電流2A)開關S及導線若干(3)某同學設計方案正確，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＝________.從設計原理看，其測量值與真實值相比________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．3．測定一卷阻值約為30Ω的金屬漆包線的長度，試驗室供應下列器材：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．學生電源E：可供應0～30V直流電壓D．滑動變阻器R1：阻值范圍0～10ΩE．滑動變阻器R2：阻值范圍0～500ΩF．電鍵S及導線若干(1)為了較精確地測量該漆包線的電阻，滑動變阻器應選擇________(選填“R1”或“R2”)，并將方框中的電路圖補畫完整．(2)依據(jù)正確的電路圖進行測量，某次試驗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______V，電流表的示數(shù)I為________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度L＝________(用U、I、d、ρ表示)．4．[2024·惠州市調(diào)研]某同學打算測量某種材料制成的電阻絲Rx的電阻率，試驗室供應的器材有：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．螺旋測微器，毫米刻度尺D．電阻箱R0(0～99.99Ω)E．滑動變阻器R(最大阻值為5Ω)F．電池組E(電動勢為6V，內(nèi)阻約為0.05Ω)G．一個開關S和導線若干(1)用多用電表粗測電阻絲的阻值，當用“×10”擋時發(fā)覺指針偏轉(zhuǎn)角度過大，應當換用________擋(選填“×1”或“×100”)，進行一系列正確操作后，指針靜止時位置如圖甲所示，其讀數(shù)為________Ω.(2)把電流表G與電阻箱并聯(lián)，改裝成量程為0～0.6A的電流表運用，則電阻箱的阻值應調(diào)為R0＝________________________________________________________________________Ω.(3)改裝好的電流表用符號“A”表示，內(nèi)阻RA已知，用該電流表和所供應的試驗器材較精確地測量電阻絲Rx的阻值，請在圖乙中畫出試驗電路圖．(4)測得電阻絲的長度為L，直徑為D，電路閉合后，調(diào)整滑動變阻器的滑片到合適位置，讀出電壓表和電流表的示數(shù)，計算出電阻絲的電阻為Rx.寫出計算電阻率的表達式ρ＝________(用L、D、Rx表示)．5．[2024·合肥市質(zhì)檢]為了測定金屬絲的電阻率，某試驗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．請完成以下內(nèi)容．(1)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.(2)試驗中先用歐姆表測出該金屬絲的阻值約為3Ω；(3)打算的試驗器材如下：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(電動勢約12V，內(nèi)阻不計)E．開關S一只F．導線若干試驗小組利用上述器材設計并完成試驗．試驗中通過變更金屬夾位置進行了多次測量，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l和相應的電壓表的示數(shù)U，并作出eq\f(1,U)－eq\f(1,l)關系圖線如圖丙所示．依據(jù)題目要求，在圖乙所示虛線框內(nèi)完成設計的試驗電路圖，其中定值電阻R應選________(填“B”或“C”)；金屬絲電阻率的表達式ρ＝________(用a、b、c、d、R表示)．專題68試驗：測定金屬的電阻率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，故應采納圖丙所示電路進行試驗．2．(1)0.200(0.196～0.204均可)(2)如圖(3)eq\f(I1R1,I2－I1)相等解析：本題考查測定金屬絲電阻率的電路設計及對應的試驗原理、誤差分析，考查了學生的試驗設計實力和綜合分析實力，體現(xiàn)了試驗探究中問題、證據(jù)、說明的素養(yǎng)要素．(1)螺旋測微器的分度值為0.01mm，須要估讀一位，故讀數(shù)為0.200mm.(2)因為R的最大阻值比Rx小得多，所以滑動變阻器必需采納分壓式接法．因為電流表A1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．電路圖見答案．(3)由電路圖可得Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(I1R1,I2－I1)，本設計方案無系統(tǒng)誤差，故測量值等于真實值．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，采納滑動變阻器分壓接法，故滑動變阻器選小電阻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)用多用電表粗測電阻絲的阻值，當用“×10”擋時發(fā)覺指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明待測電阻阻值較小，應當換用較小的擋，即應當換用“×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，所以可以設計成電流表內(nèi)接電路．為了多測幾組數(shù)據(jù)，可設計成滑動變阻器分壓接法．(4)測得電阻絲的長度為L，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)由圖示螺旋測微器可以知道，金屬絲的直徑d＝0.5mm＋25.0×0.01mm＝0.750mm.(3)實物連接如圖所示；為了使滑動變阻器調(diào)整時電壓表示數(shù)變更明顯，定值電阻應選阻值較小的B；由歐姆定律得U＝eq