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)電阻絲的長度為L，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?、螺旋測(cè)微器，開關(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閉合開關(guān)S，移動(dòng)接線觸片P

6、，測(cè)出aP長度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)量其長度和直徑，如圖所示，則其長度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： ①為減小讀數(shù)誤差，該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(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)谙旅娴姆娇蛑挟嫵瞿阍O(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)國標(biāo)（GB/T）規(guī)定自來水在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K以控制管內(nèi)自來水的水量，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)注滿自來水，并用刻度尺測(cè)量水柱長度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)水柱長度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R； F．?dāng)嚅_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，則通過水柱的電流I1大于測(cè)量值，即Rx> R2,得到Rx >，即自來水電阻測(cè)量偏大，自來水電阻率測(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________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)得金屬絲的長度為L，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)量儀器均已校準(zhǔn)。待測(cè)金屬絲接入電路部分的長度約為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________ 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)量儀器均已校準(zhǔn)。下列關(guān)于誤差的說法中正確的是(　　) 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)量儀表引起的系

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)見解析圖甲　 (4)見解析圖乙　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，閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關(guān)，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； E．改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，閉合開關(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度L； F．?dāng)嚅_開關(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＝________(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”)。 【參考答案】(1)0.732　(2)A1　(3)　(4)無 16