(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時加練第10章　微專題65　實驗：導(dǎo)體電阻率的測量 (含解析)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?微專題65　實驗：導(dǎo)體電阻率的測量
1．伏安法測金屬絲電阻時，若電壓不要求從0開始，儀器合適時滑動變阻器一般用限流式接法．若要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大，需用分壓式接法.2.金屬絲電阻一般較小，電流表選用外接法.3.實驗時，電流不宜過大，通電時間不宜過長．
1．在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5 Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．

(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________ mm.
(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：
A．電壓表0～3 V，內(nèi)阻約10 kΩ
B．電壓表0～15 V，內(nèi)阻約50 kΩ
C．電流表0～0.6 A，內(nèi)阻約0.05 Ω
D．電流表0～3 A，內(nèi)阻約0.01 Ω
E．滑動變阻器，0～10 Ω
F．滑動變阻器，0～100 Ω
①要求較準(zhǔn)確地測出金屬絲的阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．(填選項前的字母)
②實驗中某同學(xué)的實物接線圖如圖所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤．

錯誤1：________________________________________________________________________；
錯誤2：________________________________________________________________________.
答案　(1)0.680　(2)①A　C　E?、趯?dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上　采用了電流表內(nèi)接法
解析　(1)固定刻度讀數(shù)為0.5 mm，可動刻度讀數(shù)為18.0×0.01 mm＝0.180 mm，所以最終讀數(shù)為0.5 mm＋0.180 mm＝0.680 mm.
(2)①因兩節(jié)新的干電池的電動勢為3 V，應(yīng)選量程為0～3 V的電壓表，故選A；因金屬絲的電阻大約為5 Ω，流過電流表的最大電流約為I＝＝ A＝0.6 A，電流表應(yīng)選C；因金屬絲的電阻大約為5 Ω，且可選擇的滑動變阻器阻值大于5 Ω，故滑動變阻器采用限流式接法，應(yīng)選E.
②因>，所以電流表采用外接法，該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤是：導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上；采用了電流表內(nèi)接法．
2．(2023·江蘇南京市模擬)電阻率是表示材料導(dǎo)電性能的物理量．某同學(xué)在實驗室測量一新材料制成的圓柱體的電阻率．
(1)用螺旋測微器測量其橫截面直徑，示數(shù)如圖甲所示，可知其直徑為______ mm；用游標(biāo)卡尺測其長度，示數(shù)如圖乙所示，可知其長度為______ mm.

(2)用多用電表粗測其電阻約為6 Ω.為了減小實驗誤差，需進(jìn)一步用伏安法測量圓柱體的電阻，要求待測電阻兩端的電壓能從0開始連續(xù)可調(diào)．除待測圓柱體R0外，實驗室還備有的實驗器材如下：
A．電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約為15 kΩ)
B．電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω)
C．滑動變阻器R(阻值范圍0～5 Ω，2.0 A)
D．直流電源E(電動勢為3 V)
E．開關(guān)
F．導(dǎo)線若干
則該實驗電路應(yīng)選擇下列電路中的______．

(3)該同學(xué)正確連接電路，所有操作都正確，則測出的電阻 ______(填“大于”“小于”或“等于”)真實值，該誤差的來源是________，這種誤差屬于______誤差．
(4)實驗測出圓柱體的電阻為R，圓柱體橫截面的直徑為D，長度為L，則圓柱體電阻率為ρ＝________.(用D、L、R表示，單位均已為國際單位)
答案　(1)0.920　42.40　(2)B　(3)小于　電壓表的分流　系統(tǒng)　(4)
解析　(1)由題圖甲可知直徑為0.5 mm＋42.0×0.01 mm＝0.920 mm，由題圖乙可知其長度為42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm.
(2)要求待測電阻兩端的電壓能從0開始連續(xù)可調(diào)，可知滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，由于待測電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，為了減小誤差，電流表應(yīng)采用外接法，故選B.
(3)電流表采用外接法，由于電壓表的分流帶來的誤差，使得電流表讀數(shù)I比通過待測電阻的實際電流I實大，則有
R測＝＜R真＝
可知測出的電阻小于真實值，該誤差的來源是電壓表的分流，這種誤差屬于系統(tǒng)誤差．
(4)根據(jù)電阻定律得R＝ρ
又S＝π()2
解得ρ＝＝.
3．在“測定金屬絲的電阻率”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)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為____ mm(該值接近多次測量的平均值)；
(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．某實驗小組正確連接好電路，并進(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
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0
0.06
0.16
0.22
0.34
0.50
0.52

(3)圖乙是該實驗小組測量Rx的電路實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，請補(bǔ)充完成圖乙中的實物連線；
(4)該實驗小組在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖丙所示，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，觀察各坐標(biāo)點的特點，應(yīng)先剔除第______次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點，再描繪出U－I圖線．由以上數(shù)據(jù)及U－I圖線可以估算出金屬絲電阻率約為______(填正確答案標(biāo)號)．
A．3.3×10－8 Ω·m B．3.3×10－6 Ω·m
C．3.3×10－3 Ω·m D．3.3×10－2 Ω·m
答案　(1)0.696(0.695～0.698均可)　(3)見解析圖(a)　(4)見解析圖(b)　6　B
解析　(1)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.196 mm，則直徑d＝0.5 mm＋0.196 mm＝0.696 mm；
(3)電路圖如圖(a)；

(4)標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點，并作出U－I圖線，應(yīng)使更多的點在圖像上，不在圖像的點分布在圖像兩側(cè)，誤差太大的點舍去，如圖(b)

(b)
由圖(b)可看出第6個點誤差較大，應(yīng)舍去；
根據(jù)圖像斜率k＝R＝＝ Ω≈4.3 Ω
結(jié)合電阻定律R＝ρ，S＝()2π
將L＝50 cm＝0.5 m，d＝0.696 mm＝0.696×10－3 m，代入解得ρ≈3.3×10－6 Ω·m，故A、C、D錯誤，B正確．
4．(2023·廣東揭陽市模擬)某市對市場上出售的純凈水質(zhì)量進(jìn)行了抽測，先用如圖甲所示電路測量常溫下純凈水的電阻率，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)純凈水的水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可不計)，右活塞固定，左活塞可自由移動，實驗器材還有：電源(電動勢約為3 V，內(nèi)阻可不計)，電壓表V1(量程為0～3 V，內(nèi)阻很大)，電壓表V2(量程為0～3 V，內(nèi)阻很大)，定值電阻R1(阻值為2 kΩ)，定值電阻R2(阻值為4 kΩ)，電阻箱R(最大阻值為9 999 Ω)，單刀雙擲開關(guān)S，游標(biāo)卡尺，刻度尺，導(dǎo)線若干．
實驗步驟如下：
A．用10分度游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d；
B．向玻璃管內(nèi)注滿純凈水，并用刻度尺測量水柱長度L；
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)實驗步驟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)測玻璃管內(nèi)徑d時游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙所示，則d＝______ mm.
(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達(dá)式為：Rx＝________(用R、R1、R2表示)．
(3)利用記錄的多組水柱長度L和對應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出R－關(guān)系圖線，如圖丙所示，可得純凈水的電阻率ρ＝______ Ω·m.(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
答案　(1)13.7　(2)　(3)2.95
解析　(1)由題圖乙所示游標(biāo)卡尺可知，其精確度為0.1 mm，讀數(shù)為d＝13 mm＋7×0.1＝13.7 mm；
(2)設(shè)把S撥到1位置時，電壓表V1示數(shù)為U，則此時電路電流為，總電壓U總＝＋U，
當(dāng)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)相同也為U，則此時電路中的電流為，
總電壓U總′＝R2＋U，由于兩次總電壓相等，都等于電源電壓E，可得＝
解得Rx＝；
(3)從題圖丙中可知，R＝2×103 Ω時，＝5.0 m－1，
此時玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx＝＝ Ω＝4 000 Ω
由電阻定律得：Rx＝ρ＝ρ，電阻率ρ＝
代入數(shù)據(jù)解得：ρ≈2.95 Ω·m.
5．在“測定金屬的電阻率”的實驗中，某同學(xué)所測量的金屬導(dǎo)體的形狀如圖甲所示，其橫截面為空心的等邊三角形，外等邊三角形的邊長是內(nèi)等邊三角形邊長的2倍，內(nèi)三角形為中空．

現(xiàn)利用實驗室的下列器材，精確測量它的電阻R，以便進(jìn)一步測出該材料的電阻率ρ.
A．電源E(電動勢為3 V，內(nèi)阻約為1 Ω)
B．電流表A1(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻r1約為1 Ω)
C．電流表A2(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻r2＝5 Ω)
D．最大阻值為10 Ω的滑動變阻器R0
E．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
(1)為了合理選用器材設(shè)計測量電路，他先用多用電表的歐姆擋“×1”按正確的操作步驟粗測其電阻，指針如圖乙所示，則讀數(shù)應(yīng)記為________Ω.

(2)請在圖丙虛線框內(nèi)畫出完整、合理的測量電路圖．

(3)先將R0調(diào)至最大，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R0，記下各電表讀數(shù)，再改變R0進(jìn)行多次測量．在所測得的數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù)，用測量量和已知量來計算R時，若A1的示數(shù)為I1，A2的示數(shù)為I2，則該金屬導(dǎo)體的電阻R＝________.

(4)該同學(xué)用直尺測量出導(dǎo)體的長度為L，用螺旋測微器測量了外三角形的邊長a.測邊長a時，螺旋測微器讀數(shù)如圖丁所示，則a＝________ mm.用已經(jīng)測得的物理量I1、I2、L、a及題中所給物理量可得到該金屬材料電阻率的表達(dá)式為ρ＝________.
答案　(1)6.0　(2)見解析圖　(3)　(4)5.663(5.662～5.665均可)　
解析　(1)多用電表讀數(shù)為6.0×1 Ω＝6.0 Ω.
(2)給出的器材中只有電流表，沒有電壓表，但其中一個電流表給出了其內(nèi)阻，可將此電流表當(dāng)電壓表使用，利用伏安法測電阻，測量電路如圖所示．

(3)由歐姆定律可知I2r2＝(I1－I2)R，解得R＝.
(4)螺旋測微器讀數(shù)a＝5.5 mm＋16.3×0.01 mm＝5.663 mm；由幾何關(guān)系可得導(dǎo)體的截面積為S＝a2－()2＝a2，則根據(jù)電阻定律可得R＝ρ，解得ρ＝.

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