（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)37 實驗：測定金屬的電阻率（含解析）新人教版

實驗：測定金屬的電阻率1(2018·咸陽模擬)某同學(xué)為了測量某阻值約為5 的金屬棒的電阻率，進(jìn)行了如下操作：分別使用10分度游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量金屬棒的長度L和直徑d，某次測量的示數(shù)如題圖1和題圖2所示，長度L_mm，直徑d_mm.現(xiàn)備有下列器材：待測金屬棒：Rx(阻值約5 )；電壓表：V1(量程3 V，內(nèi)阻約3 k)；V2(量程15 V，內(nèi)阻約9 k)；電流表：A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.05 )；電源：E1(電動勢3 V，內(nèi)阻不計)；滑動變阻器：R1(最大阻值約20 )；R2(最大阻值約1 000 )；開關(guān)S；導(dǎo)線若干若滑動變阻器采用限流接法，為使測量盡量精確，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_(均選填器材代號)正確選擇儀器后請在圖3中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實物電路的連接用伏安法測得該電阻的電壓和電流，并作出其伏安特性曲線如圖4所示，若圖像的斜率為k，則該金屬棒的電阻率_(用題目中所給各個量的對應(yīng)字母進(jìn)行表述)答案23.55.694V1A1R1解析游標(biāo)卡尺主尺示數(shù)與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)，故長度L為：23 mm5×0.1 mm23.5 mm；螺旋測微器固定刻度示數(shù)與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器示數(shù)，故直徑d為：5.5 mm19.5×0.01 mm5.695 mm電源電動勢為3 V，故電壓表用V1；電流表用A1；由于被測電阻約為5 ，故滑動變阻器為R1；實物連接圖為：U­I圖像的斜率的物理意義為被測電阻的阻值，即kR，結(jié)合電阻定律可得金屬棒的電阻率表達(dá)式為：.2(2018·青島二模)某實驗小組在測量金屬圓柱體的電阻率的實驗中，先用螺旋測微器測量圓柱體直徑再用伏安法測量圓柱體的電阻，已知圓柱體的電阻大約為300 .(1)用螺旋測微器測量其直徑時的刻度位置如圖所示，由圖可知其直徑為_mm.在用伏安法測定圓柱體的電阻時，除被測金屬圓柱體外，還有如下供選擇的實驗器材：A電流表A1(量程為20 mA，內(nèi)阻約為10 )B電流表A2(量程為5 mA，內(nèi)阻r20 )C電壓表V，(量程為3 V，內(nèi)阻RV約為4 k)D定值電阻R110 E定值電阻R220 F滑動變阻器R3(020 )G滑動變阻器R4(0300 )H直流電源E(電動勢為6 V，內(nèi)阻很小)I開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干(2)為使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，減小誤差，實驗中要求電表偏轉(zhuǎn)至少半偏以上，要完成實驗，除了待測圓柱體、電壓表(C)、直流電源(H)、開關(guān)導(dǎo)線(I)以外，還需要的器材是_(填寫器材前的字母編號)；(3)請畫出實驗電路圖；(4)若電壓表、電流表示數(shù)分別為U、I，用題中所給符號寫出待測圓柱體的電阻表達(dá)式Rx_答案(1)4.700(2)BEF(3)電路圖如圖所示(4)解析(1)由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：4.5 mm20.0×0.01 mm4.700mm.(2)電壓表量程為3 V，通過待測圓柱體的最大電流約為：I A0.01 A10 mA，實驗中要求電表偏轉(zhuǎn)至少半偏以上，則電流表應(yīng)選擇B，由于B的量程為5 mA小于最大電流10 mA，應(yīng)給電流表并聯(lián)一個分流電阻E，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇F，故還需要的實驗器材為：BEF；(3)由題意可知，待測電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，由于待測電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動變阻器最大阻值，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如答案圖所示：(4)定值電阻R2與電流表的內(nèi)阻相等，通過改裝后電流表的電流是通過電流表A2電流的兩倍，電流表A2的示數(shù)為I，則通過待測圓柱體的電流為2I，改裝后電流表內(nèi)阻：R，待測圓柱體電阻阻值為：Rx.3(2018·重慶模擬)某同學(xué)為了測量一段電阻絲AB的電阻率做了以下實驗(1)首先利用螺旋測微器測量電阻絲的直徑d.轉(zhuǎn)動旋鈕使測微螺桿與測砧接觸時，示數(shù)如圖1所示，將電阻絲置于測微螺桿與測砧間正確測量時，示數(shù)如圖2所示，則電阻絲的直徑d_mm.(2)該同學(xué)設(shè)計了如圖3所示的電路已知滑片P與電阻絲接觸良好，其他連接導(dǎo)線電阻不計現(xiàn)有以下器材：A待測電阻絲ABB電源(已知電動勢為E，內(nèi)阻不計)C電流表AD阻值為R的定值電阻E毫米刻度尺F開關(guān)S，導(dǎo)線若干連接好電路，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P的位置，測出電阻絲AP的長度x和電流表的讀數(shù)I；改變P的位置，共測得多組x與I的值根據(jù)測出的I的值，計算出的值，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)點作出­x圖像如圖4所示由­x圖像可得電阻絲電阻率_并可測得電流表A的內(nèi)阻RA_(均用題給符號表示)答案(1)0.755(2)aER解析(1)由圖1所示可知，螺旋測微器的誤差為：0 mm11.5×0.01 mm0.115 mm，由圖2所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5 mm37.0×0.01 mm0.870 mm，則金屬絲的直徑：d0.870 mm0.115 mm0.755 mm；(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：EIRIRAI·Rx，根據(jù)電阻定律，有：Rx，聯(lián)立得到：·x，由圖示­x圖像可知：a，k，解得：，RAaER.4(2018·湖北二模)某同學(xué)為測定電阻Rx(約90 )的阻值，實驗室提供以下實驗器材：A電流表A1(量程90 mA、內(nèi)阻r110 )B電流表A2(量程15 mA、內(nèi)阻r230 )C電流表A3(量程0.6 A、電阻r3約為0.2 )D電壓表V(量程6 V、內(nèi)阻約為10 k)E定值電阻R020 F滑動變阻器R，最大阻值約為10 G電源E(電動勢1.5 V，內(nèi)阻很小)H開關(guān)S、導(dǎo)線若干測量要求電表讀數(shù)不得小于量程的；該同學(xué)設(shè)計了如圖所示的部分電路以后，又給出了以下四種設(shè)計方案準(zhǔn)備接入ab兩點之間，其中合理的是_；根據(jù)所選擇的電路，說明實驗中應(yīng)測物理量_，寫出測定電阻Rx阻值的字母表達(dá)式Rx_答案D電流表A1與電流表A2的讀數(shù)I1和I2Rxr2解析因為電動勢為E1.5 V，電壓表量程為6 V，指針偏角過小，誤差較大，舍去；電流表A3的量程太大，導(dǎo)致偏角較小，誤差較大，舍去，故應(yīng)將電流表A1放在干路，A2放在支路，因為Rx的阻值約為90 ，定值電阻R020 ，電流表A2內(nèi)阻r230 ，故為了使電表讀數(shù)不得小于量程的，應(yīng)將Rx與電流表A2串聯(lián)后再并上定值電阻R0，故四種設(shè)計方案合理的是D.根據(jù)中所選電路實驗中應(yīng)測物理量為電流表A1與電流表A2的讀數(shù)I1和I2，根據(jù)串并聯(lián)電路特點結(jié)合歐姆定律可得電阻Rx表達(dá)式：Rxr2.5(2018·課標(biāo)全國)一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R020.0 )；可視為理想電壓表；S1為單刀開關(guān)，S2為單刀雙擲開關(guān)；E為電源；R為滑動變阻器采用如下步驟完成實驗：(1)按照實驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線；(2)將滑動變阻器滑動端置于適當(dāng)?shù)奈恢茫]合S1；(3)將開關(guān)S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數(shù)U2；(4)待測電阻阻值的表達(dá)式Rx_(用R0、U1、U2表示)；(5)重復(fù)步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù)：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx_ .(保留1位小數(shù))答案(1)如圖所示(4)R0(6)48.2解析(1)(4)根據(jù)實驗過程以及電路圖可知，Rx與R0串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)接1時，電壓表測量R0兩端的電壓，故電流為：I而開關(guān)接2時，測量兩電阻總的電壓，則可知，Rx兩端的電壓為：UU2U1；待測電阻阻值的表達(dá)式為：RxR0；(6)的平均值為3.41；結(jié)合(4)中公式，RxR0R02.41R02.41×20.0 48.2 .6(2016·課標(biāo)全國)某同學(xué)利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值50 )，滑動變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動勢3 V)，開關(guān)1個，導(dǎo)線若干實驗步驟如下：按電路原理圖(a)連接線路；將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S；調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值回答下列問題：(1)實驗中應(yīng)選擇滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線(3)實驗步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為_ (結(jié)果保留到個位)(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_(填正確答案標(biāo)號)A100 AB250 AC500 A D1 mA答案(1)R1(2)連線如圖所示(3)2 520(4)D解析(1)此實驗的實驗原理類比于半偏法測電表內(nèi)阻的實驗，電壓表所在支路的總電壓應(yīng)該盡量不變化，故滑動變阻器應(yīng)選最大阻值小的即選R1.(3)近似認(rèn)為電壓表所在支路的總電壓不變，且流過電壓表與電阻箱的電流相等，由串聯(lián)分壓特點知，則RV4R2 520 .(4)因電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成，表頭允許的最大電流不會因此改變，則由歐姆定律可知，I滿 A1 mA.7(2018·海南)某同學(xué)利用圖(a)中的電路測量電流表的內(nèi)阻RA(約為5 )和直流電源的電動勢E(約為10 V)圖中R1和R2為電阻箱，S1和S2為開關(guān)已知電流表的量程為100 mA，直流電源的內(nèi)阻為r.(1)斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表滿偏；保持R1的阻值不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2，當(dāng)R2的阻值為4.8 時，電流表的示數(shù)為48.0 mA.忽略S2閉合后電路中總電阻的變化，經(jīng)計算得RA_ ；(保留2位有效數(shù)字)(2)保持S1閉合，斷開S2，多次改變R1的阻值，并記錄電流表的相應(yīng)示數(shù)若某次R1的示數(shù)如圖(b)所示，則此次R1的阻值為_ ；(3)利用記錄的R1的阻值和相應(yīng)的電流表示數(shù)I，作出I1­R1圖線，如圖(c)所示用電池的電動勢E、內(nèi)阻r和電流表內(nèi)阻RA表示I1隨R1變化的關(guān)系式為I1_利用圖(c)可求得E_V(保留2位有效數(shù)字)答案(1)5.2(2)148.2(3)R19.2(8.99.4)解析(1)由題意可知，干電路電流不變?yōu)椋篒g100 mA，流過電阻箱的電流：I2IgIA100 mA48 mA52 mA，電流表內(nèi)阻：RA5.2 ；(2)由圖(b)所示可知，電阻箱阻值為：1×100 4×10 8×1 2×0.1 148.2 ；(3)斷開S2、閉合S1，由圖示電路圖可知，電源電動勢：EI(rR1RA)，則：R1，­R1圖像的斜率：k，解得：E9.2 V.9