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2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 100考點(diǎn)千題精練 第十三章 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 專題13.2 測(cè)量導(dǎo)體的電阻率實(shí)驗(yàn)

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1、 專題13.2 測(cè)量導(dǎo)體的電阻率實(shí)驗(yàn) 1.(2017遼寧重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體5月模擬)某同學(xué)用圖甲所示電路測(cè)量一段金屬絲的電阻率,待測(cè)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(dòng)變阻器 E.定值電阻R1=5Ω F.定值電阻R2=500Ω G.電動(dòng)勢(shì)E=6V、內(nèi)阻很小的直流電源 H.開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干 I.螺旋測(cè)微器,刻度尺 (1)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量待測(cè)金屬絲的直徑如圖乙所示,則螺旋測(cè)微

2、器的示數(shù)D= mm。 (2)為了能盡可能精確地測(cè)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(cè)得待測(cè)電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng),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(duì)應(yīng)的電阻符號(hào)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(cè)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(cè)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(cè)其電阻為 Ω,然后用螺旋測(cè)微器測(cè)其直徑為 mm,游標(biāo)卡尺測(cè)其長(zhǎng)度為 cm。 (2)(6分)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,需進(jìn)一步測(cè)其電阻,除待測(cè)金屬絲外,實(shí)驗(yàn)室還備有的實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器R1(0~5Ω,0.6

4、 A) D.滑動(dòng)變阻器R2(0~2000Ω,0.1 A) E.1.5V的干電池兩節(jié),內(nèi)阻不計(jì) F.電阻箱 G.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干 為了測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),則上述器材中的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用(填“R1”或“R2”) 。 請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)設(shè)計(jì)最合理的電路圖并完成實(shí)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(cè)微器和游標(biāo)卡尺讀數(shù)、電阻率測(cè)量學(xué)生實(shí)驗(yàn)電

5、路設(shè)計(jì)、實(shí)物圖連接、器材選擇等。 電路圖如圖。實(shí)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(cè)金屬導(dǎo)線的電阻率,可供使用的器材有: 被測(cè)金屬導(dǎo)線ab,電阻約10Ω,,導(dǎo)線允許流過(guò)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??潭瘸摺⒙菪郎y(cè)微器,開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干等。 實(shí)驗(yàn)時(shí)的主要步驟如下: ①用刻度尺量出導(dǎo)線ab的長(zhǎng)度l,用螺旋測(cè)微器測(cè)出導(dǎo)線的直徑d。 ②按如圖a所示電路將實(shí)驗(yàn)所需器材用導(dǎo)線連接好。 ③閉合開(kāi)關(guān)S,移動(dòng)接線觸片P

6、,測(cè)出aP長(zhǎng)度x,讀出電壓表的示數(shù)U。 ④描點(diǎn)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(cè)微器測(cè)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(shí)驗(yàn)時(shí)既要保證安全,又要測(cè)量誤差較小,保護(hù)電阻R應(yīng)選__ , (3)根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)出的ap長(zhǎng)度x和對(duì)應(yīng)每次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器材中給出的物理量字母和實(shí)驗(yàn)步驟中測(cè)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(cè)微器測(cè)量讀數(shù)、測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻率實(shí)驗(yàn)原理和步驟、數(shù)據(jù)處理及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。 4. (10分)(2016黑龍江牡丹江模擬) 某同學(xué)要測(cè)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(cè)微器分別測(cè)量其長(zhǎng)度和直徑,如圖所示,則其長(zhǎng)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(cè)其電阻.他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中,將選擇開(kāi)關(guān)置于“×l”檔位置,然后將紅、黑表筆短接調(diào)零,此后測(cè)阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度較小,如圖甲所示.試問(wèn): ①為減小讀數(shù)誤差,該同學(xué)應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于“____

8、__”檔位置. ②再將紅、黑表筆短接,此時(shí)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(shí)驗(yàn),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(cè)量其阻值,實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材: A.靈敏電流計(jì)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(dòng)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(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻可忽略)、電鍵、導(dǎo)線若干 為了提高測(cè)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(qǐng)?jiān)谙旅娴姆娇蛑挟?huà)出你設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)變阻器采用分壓接法,被測(cè)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(guó)標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來(lái)水在15℃時(shí)電阻

10、率應(yīng)大于13 Ω·m。某同學(xué)利用圖甲電路測(cè)量15℃自來(lái)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(mén)K以控制管內(nèi)自來(lái)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(dòng)。實(shí)驗(yàn)器材還有:電源(電動(dòng)勢(shì)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(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干,游標(biāo)卡尺,刻度尺。 實(shí)驗(yàn)步驟如下: A.用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d; B.向玻璃管內(nèi)注滿自來(lái)水,并用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)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(zhǎng)度,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D,記錄每一次水柱長(zhǎng)度L和電阻箱阻值R; F.?dāng)嚅_(kāi)S,整理好器材。 (1)測(cè)玻璃管內(nèi)徑d時(shí)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(zhǎng)度L和對(duì)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(lái)水的電阻率ρ=  Ω·m(保留兩位有效數(shù)

12、字)。 (4)本實(shí)驗(yàn)中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則自來(lái)水電阻率測(cè)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(cè)量自來(lái)水電阻率實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則通過(guò)水柱的電流I1大于測(cè)量值,即Rx> R2,得到Rx >,即自來(lái)水電阻測(cè)量偏大,自來(lái)水電阻率測(cè)量結(jié)果將偏

13、大。 6.要測(cè)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(cè)微器、電源E(電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻約為0.5 Ω)、最大阻值為20 Ω的滑動(dòng)變阻器R、開(kāi)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(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,如圖12所示,則金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm。 (2)為了使測(cè)量有盡可能高的精度,電流表應(yīng)選________,電壓表

14、應(yīng)選________。 (3)實(shí)驗(yàn)電路已經(jīng)畫(huà)出了一部分,如圖13所示,但尚未完整,請(qǐng)將該電路完整地連接好(Rx表示待測(cè)電阻)。 (4)若用刻度尺測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng),用螺旋測(cè)微器測(cè)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(jiàn)解析 (4) (3)因?yàn)榻饘俳z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(cè)定金屬絲的電阻率”的

15、實(shí)驗(yàn)中,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑d時(shí)的刻度如圖25所示,用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L,金屬絲的電阻大約為5 Ω,用伏安法測(cè)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(cè)量該金屬絲的電阻,實(shí)驗(yàn)小組取來(lái)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(gè)可沿金屬絲滑動(dòng)的金屬觸頭P,觸頭上固定了接線柱,按下P時(shí),觸頭才與金屬絲接觸,觸頭的位置可以從刻度尺上讀出。實(shí)驗(yàn)采用的電路原理圖如圖27所示。請(qǐng)根據(jù)該原理圖,用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖28連接成實(shí)驗(yàn)電路

16、。 圖26           圖27 圖28 圖29 (3)閉合開(kāi)關(guān)后,滑動(dòng)變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動(dòng),多次改變P的位置,得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù),用R=計(jì)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(gè)點(diǎn)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(cè)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(shí)物連接圖如圖所示; (3)由R=ρ可得=,又因?yàn)椋剑杂校?,所以有ρ=·S=。

17、 8.在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50 cm。 (1)用螺旋測(cè)微器測(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_(kāi)_______ mm(該值接近多次測(cè)量的平均值)。 甲 (2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx。實(shí)驗(yàn)所用器材為:電池組(電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器R(0~20 Ω,額定電流2 A)、開(kāi)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,他們測(cè)量Rx是采用圖乙中的________圖(填“a”或“b”)。 (3)圖丙是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線,滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請(qǐng)根據(jù)(2)所選的電路圖,補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線,并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞。 丙 (4)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系,如圖丁所示,圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4

19、、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn),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(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差。本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的是(  ) A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí),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(jì)算在內(nèi),可以消除由測(cè)量?jī)x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(jiàn)解析圖甲  (4)見(jiàn)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(guò)原點(diǎn),且使大多數(shù)點(diǎn)在一條直線上,不在直線上的點(diǎn)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(cuò)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(jì)算在內(nèi),則可以消除系統(tǒng)誤差,B錯(cuò)誤,C正確;利用UI圖象處理數(shù)據(jù),相當(dāng)于多次測(cè)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(cè)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(gè)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(gè)帶有接線柱c的小金屬夾,沿電阻絲移動(dòng)金屬夾,可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置,從而改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度??晒┻x擇的器材還有: 電池組E(電動(dòng)勢(shì)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(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。 實(shí)驗(yàn)操作步驟如下: A.用螺旋測(cè)微器在電阻絲上三個(gè)不同的位置分別測(cè)量電阻絲的直徑; B.將選用的實(shí)驗(yàn)器材,按照?qǐng)D甲連接實(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān),調(diào)整電阻箱的阻值,使電流表滿偏,然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān),記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L; E.改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置,閉合開(kāi)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(zhǎng)度L; F.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān),整理好器材。 (1)某次測(cè)量電阻絲直徑d時(shí),螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖乙所示,則d=________ mm。 (2)實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)的接入電路中電阻絲長(zhǎng)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L(zhǎng)0,再結(jié)合測(cè)出的電阻絲直徑d,寫(xiě)出電阻絲的電阻率表達(dá)式ρ=________(用給定的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示)。 (4)本實(shí)驗(yàn)中,電流表的內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量結(jié)果_____影響(填“有”或“無(wú)”)。 【參考答案】(1)0.732 (2)A1 (3) (4)無(wú) 16

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