（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練42 測定金屬的電阻率（含長度測量及測量工具的使用）（含解析）新人教版

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1、考點規(guī)范練42　測定金屬的電阻率(含長度測量及測量工具的使用) 1.(2018·甘肅蘭州模擬)小張同學(xué)打算測量某種由合金材料制成的金屬絲的電阻率ρ。待測金屬絲的橫截面為圓形。實驗器材有毫米刻度尺、螺旋測微器、電壓表(內(nèi)阻幾千歐)、電流表(內(nèi)阻幾歐)、滑動變阻器、電源、開關(guān)、待測金屬絲及導(dǎo)線若干。 (1)用毫米刻度尺測量其長度,用螺旋測微器測量其直徑,結(jié)果分別如圖甲和圖乙所示。由圖可知其長度l=　　　　 cm,直徑為D=　　　　 mm;? (2)該同學(xué)計劃要用圖像法求出電阻的阻值,要求電壓從0開始變化。請將圖丙所示實物電路圖中所缺部分補全; (3)圖丁是實驗中測得的6組電流I、電壓U

2、的值描的點,由圖求出的電阻值R=　　　　　Ω;(保留3位有效數(shù)字)? (4)請寫出待測金屬絲的電阻率ρ的表達(dá)式　　　　。(用測得的物理量的符號表示)? 2.某同學(xué)測量一個圓柱體的電阻率,需要測量圓柱體的尺寸和電阻。 (1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑,某次測量的示數(shù)如圖甲和乙所示,長度為　　　　 cm,直徑為　　　　 mm。? (2)按圖丙連接電路后,實驗操作如下: a.將滑動變阻器R1的阻值置于最　　　　(選填“大”或“小”)處,將S2撥向接點1,閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表示數(shù)為I0;? b.將電阻箱R2的阻值調(diào)至最　　　　(選填“大”或“小”),將S

3、2撥向接點2,保持R1不變,調(diào)節(jié)R2,使電流表示數(shù)仍為I0,此時R2阻值為1 280 Ω。? (3)由此可知,圓柱體的電阻為　　　　Ω。? 3.(2018·天津卷)某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用: A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約10 kΩ) B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約100 kΩ) C.電流表(量程0~1 mA,內(nèi)阻約30 Ω) D.電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω) E.電源(電動勢1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計) F.電源(電動勢12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計)

4、 G.滑動變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A) (1)為使測量盡量準(zhǔn)確,電壓表選用　　　　　,電流表選用　　　　　,電源選用　　　　　。(均填器材的字母代號)? (2)畫出測量Rx阻值的實驗電路圖。 (3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確,從實驗原理上看,待測電阻測量值會　　　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)其真實值,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 4.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

5、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 0.30 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

6、 由以上實驗數(shù)據(jù)可知,他們測量Rx是采用圖乙中的　　　　(選填“A”或“B”)圖。? 乙 (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 丁 (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、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)。? (5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為

7、　　　　。? A.1×10-2Ω·m　 B.1×10-3Ω·m C.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m (6)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)于誤差的說法正確的選項是　　　　。? 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.由電流表和電壓表的內(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統(tǒng)誤差 D.用U-I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 5.(2017·全國Ⅱ卷)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一微安表(量程為100 μA,內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻?？墒褂玫?/p>

8、器材有兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20 Ω,另一個阻值為2 000 Ω);電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動勢約為1.5 V);單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。 (1)按原理圖甲將圖乙中的實物連線。 甲 乙 (2)完成下列填空: ①R1的阻值為　　　　(選填“20”或“2 000”)Ω。? ②為了保護(hù)微安表,開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的　　　　(選填“左”或“右”)端對應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。? ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置,

9、再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置,最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢　　　　(選填“相等”或“不相等”)。? ④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時,在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為　　　　Ω(結(jié)果保留到個位)。? (3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議:?　?　?　?　?　?　?　。? 考點規(guī)范練42　測定金屬的電阻率(含長度測量及測量工具的使用) 1.解析(1)金屬絲長度測量值為59.40cm;螺旋測微器的讀數(shù)為43.4×0.01mm=0.434mm,即金

10、屬絲直徑測量值為0.434mm。 (2)要求電壓從0開始變化,故滑動變阻器采用分壓式接法。 (3)用直線擬合各數(shù)據(jù)點,使直線通過盡量多的點,其他點均勻分布在直線兩側(cè),舍棄離直線較遠(yuǎn)的點,直線的斜率表示金屬絲的電阻,故R=5.80Ω。 (4)由電阻定律可知,R=ρlS,S=πD24,解兩式得:ρ=πRD24l。 答案(1)59.40　0.434　(2)如圖所示 (3)5.80　(4)ρ=πRD24l 2.解析(1)游標(biāo)卡尺的精度為0.1mm,所以l=(50+1×0.1)mm=5.01cm,螺旋測微器的讀數(shù)為d=(5+31.5×0.01)mm=5.315mm。 (2)a.為了

11、保護(hù)電流表,在接通電路之前,要使電路中的總電阻盡可能大,然后慢慢減小電路中的電阻。 b.為使電路電流較小,使電流表示數(shù)逐漸變大,電阻箱阻值也應(yīng)先調(diào)至最大。 (3)將S1閉合,S2撥向接點1時,其等效電路圖如圖甲所示。 當(dāng)S2撥向2時,其等效電路圖如圖乙所示。 由閉合電路歐姆定律知I=ER1+R+r,當(dāng)I相同均為I0時,R2=R圓柱體,所以R圓柱體=1280Ω。 答案(1)5.01　5.315　(2)a.大　b.大　(3)1 280 3.解析(1)由于待測電阻約為10kΩ太大,電源電動勢為12V時,電路中電流才大約1.2mA,故電流表選C,電源選F。由于待測電阻約為10kΩ,電路

12、中電流約為1.2mA,則待測電阻兩端電壓約為12V,所以電壓表選B。 (2)由于待測電阻阻值遠(yuǎn)大于所選電流表內(nèi)阻,而略小于電壓表內(nèi)阻,故實驗測量電路設(shè)計時用內(nèi)接法;而滑動變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻的阻值,故控制電路中滑動變阻器使用限流式接法根本起不到調(diào)節(jié)作用,滑動變阻器只能采用分壓式接法。電路圖見答案。 答案(1)B　C　F (2)如圖所示 (3)大于　電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實際電壓(其他正確表述也可) 4.解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為0mm+39.7×0.01mm=0.397mm(0.395~0.399mm之間均正確)。 (2)實驗測量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0.10V開始

13、,非常小,應(yīng)考慮使用滑動變阻器分壓式接法,故采用的是圖A的電路設(shè)計方案。 (3)連圖時注意滑動變阻器的分壓式接法,注意電流表和電壓表的正負(fù)極。 (4)將第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點標(biāo)出來后,畫出一條直線,舍去第6次實驗數(shù)據(jù)點,讓直線過坐標(biāo)原點,計算出圖線斜率為4.5(4.3~4.7之間均正確),即為金屬絲的阻值。 (5)根據(jù)電阻定律Rx=ρlS=ρ4lπD2,代入數(shù)據(jù)計算得到電阻率ρ≈1×10-6Ω·m,C正確。 (6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差,A錯誤;電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差,B錯誤;由于該實驗原理未考慮電表內(nèi)阻造成的誤差,因此將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)

14、,可以消除由于測量儀表引起的系統(tǒng)誤差,C正確;通過U-I圖像處理數(shù)據(jù)時已經(jīng)直觀地舍去了第6次實驗數(shù)據(jù),且多次測量后畫直線的目的就是取平均值,因此用U-I圖像處理數(shù)據(jù)更好地減小了偶然誤差,D正確。 答案(1)0.397(0.395~0.399均可)　(2)A　(3)如圖甲所示　(4)如圖乙所示　4.5(4.3~4.7均可)　(5)C　(6)CD 5.解析(2)①R1在電路中具有分壓作用,應(yīng)選阻值為20Ω的小電阻。②為了保護(hù)微安表,開始時讓微安表兩端的電壓為零,所以開始時將R1的滑片滑到左端。③由題可知,S2接通前后微安表的示數(shù)保持不變,故電路中BD導(dǎo)線在S2接通前后通過的電流均為零,所以B、D點在S2接通前后的電勢相等。④由于BD間導(dǎo)線也沒有電流通過,在③有2500ΩRμA=R2左R2右,在④有R2左R2右=RμA2601Ω,聯(lián)立解得,RμA=2550Ω。 (3)本實驗需要觀察微安表的示數(shù)是否變化,微安表的示數(shù)越大,觀察誤差越小,所以實驗時調(diào)節(jié)R1讓微安表接近滿量程,能提高測量微安表內(nèi)阻精度。 答案(1)連線如圖 (2)①20?、谧蟆、巯嗟取、? 550 (3)調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程 6