（浙江选考）2019年高考物理二轮复习专题15实验：测电阻丝的电阻率试题（含解析）.docx

实验：测电阻丝的电阻率一、螺旋测微器1构造：如图1所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。图12原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。3读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值（mm）固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）可动刻度数（估读一位）0.01（mm）。二、游标卡尺1构造：如图3所示，主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内外测量爪）、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。图3 2用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。3原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：刻度格数（分度）刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度（可准确到）109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（xK精确度）mm。 三、测定金属的电阻率1实验原理：电阻定律，2实验器材：待测材料（规则柱形元器件或提供可塑形装置）、刻度尺（测量L）、螺旋测微器（测量并计算S）、直流电源、电流表、电压表、滑动变阻器（测量多次电阻）、开关、导线若干。3主要实验步骤：（1）测量材料器件的尺寸参数，包括横截面积和长度，需多次测量取平均值；（2）测量材料器件的电阻（根据提供器材和器件的性质选定测量方法）；（3）根据电阻定律计算材料电阻率。 4已知电阻率测量元器件的尺寸参数：实验目的是为了测量用刻度尺和螺旋测微器不易测量的尺寸参数，如较长导线的长度、不规则的横截面积、对螺旋测微器的测量范围仍然较小的尺寸等。（1）测量材料器件便于测量的尺寸参数，计算横截面积或长度；（2）测量材料器件的电阻；（3）根据已知电阻率和电阻定律计算材料的未知尺寸参数。 5误差分析：刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表读数时的偶然误差，电阻测量方法存在的系统误差等。螺旋测微器需要估读，而游标卡尺不估读螺旋测微器最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位。例如如图2所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。1伏安法测电阻，当被测电阻不知估计值时，在连接测量电路时可采用以下试接的方法：电压表一端连接于电路中C点，另一端分别接电路中a点或b点（图中用单刀双掷开关K进行变换），观察两电表读数变化情况，来选择电流表的接法。设两表的量程及所接电源都合适。（1）当K分别接a和接b时，发现电流表读数比电压表计数变化明显，则应采用K接_点的方法（选填“a”或“b”）（2）用上述接法测出的Rx值比它的真实值_。（选填“大于”、“等于”或“小于”），用此种方法测量时若已知电流表内阻，电压表和电流表的读数分别为U和I，则被测电阻真实值计算表达式=_。（3）要描绘出该被测电阻的伏安特性曲线，除上面图示中测量电路中已有的器件外，还有电源、开关、导线和滑动变阻器。并把测量电路的E、F两点接入完整的电路中（画出虚线内的电路图）_【答案】（1）a点 （2）大于 （3） （1）当K分别接a和接b时，发现电流表读数比电压表计数变化明显，说明电流表的分压作用较小，所以要用内接法，即应采用K接a点的方法；（4）要描绘出该被测电阻的伏安特性曲线，则要得出多做U、I值，所以要用到滑动变阻器调节电路，为了使被测电压可以从零开始，所以滑动变阻器要用分压式，电路图如图所示： 2在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8m，直径小于1mm，电阻大约为4实验主要步骤如下，请填写其中的空白部分或按要求连线：（1）用米尺测量金属导线的长度，测3次，求出平均值L；（2）在金属导线的3个不同位置上用_测量直径，求出平均值d；（3）用伏安法测量金属导线的电阻R 现有器材：直流电源（电动势约45 V，内阻很小）， 电流表A1（量程006A，内阻0125），电流表A2（量程030A，内阻0025）， 电压表V（量程03V，内阻3k），滑动变阻器R0（最大阻值10），开关S、导线若干如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是_ ；其实验电路原理图如下，你认为应该选择那种_（甲或乙）方法，并在实物图上画线连接成实验电路_（4）根据上述测得的金属导线长度L，直径d和电阻R，由电阻率的表达式=_算出该金属的电阻率【答案】（2）螺旋测微器（千分尺） （3）电流表A1 甲 （2）金属导线的直径很小，因此通过螺旋测微器测量；（3）电压表的量程是3V，则金属导线的最大电流，要求测量误差较小，应该选用的电流表A1；金属导线的电阻R=4，由于RRV，故应选电流表外接法即选择甲图根据电路图，连接实物图，注意电表的量程，及正负极如图所示；（4）根据电阻定律R，已知S=（）2，因此电阻率的表达式； 3某同学利用如图1所示电路测定均匀金属丝AB的电阻率，在该电路中，直流稳压电源为电路提供恒定电压，R0为定值电阻，电压表视为理想电表，金属丝A端接入电路，移动滑片P的位置可改变金属丝接入电路中的长度。（1）用螺旋测微器測量金属丝的直径，示数如图2所示，读数为d=_mm；（2）用刻度尺量出滑片P到A端的距离L1，记录此时电压表的示数U1；（3）改变滑片P的位置，重复步骤（2），测量多组数据；（4）若金属丝接入电路中的长度为L，直径为d，金属丝的电阻率为，电压表示数为U，直流稳压电源的恒定电压为U0，定值电阻为R0，则实验中所测量的电压与其余几个物理量之间的关系为=_.（5）以为纵轴、L为横轴作金属丝的-L图象，如图3所示，图线的斜率为k，纵轴截距为b，则用这些参数表示金属丝的电阻率=_，直流稳压电源的电压U0=_.【答案】（1）1.957（1.955-1.958） （4） （5） 4某同学测定金属丝电阻率实验的部分步骤如下：（1）用刻度尺正确测量金属丝接入电路的长度后，再用螺旋测微器测量金属丝的直径，当测微螺杆与金属丝将要接触时，应调节旋钮_（选填“A”、“B”、“C”或“D”）直到发出“喀喀”声时停止；测量结果如图，读数为_mm （2）用多用电表的电阻“1”挡粗测此金属丝的电阻，表盘示数如图所示，则该金属丝的阻值约为_（3）用如下实验器材进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有：A电压表V（量程03V） B电流表A（量程00.6A）C滑动变阻器R1（020、0.6A）D滑动变阻器R2（02000、0.1A）E1.5V的干电池两节，内阻不计F开关S，导线若干为了测多组实验数据，上述器材中的滑动变阻器应选用_（选填“C”或“D”）（4）用正确选择的滑动变阻器连接好电路如图所示，闭合开关后，发现电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电动势经检测导线和电表均完好，则发生故障的是_断路（选填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“开关”）【答案】（1）D 0.409-0.412mm （2）8 （3） C （4） 待测金属丝 【解析】（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，当测微螺杆与金属丝将要接触时，应调节旋钮D发出“喀喀”声时停止；由图示螺旋测微器可知，其示数为：0mm+41.00.01mm=0.410mm；（2）用多用电表的电阻“1”挡粗测此金属丝的电阻，由图2所示可知，该电阻的阻值约为81=8；（3）为方便实验操作，滑动变阻器应选择C。（4）闭合开关后，电流表示数为零，说明电路存在断路；电压表示数接近电源电动势，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，与电压表并联的电阻丝发生断路。本题考查了螺旋测微器与欧姆表读数、实验器材选择与电路故障分析，要掌握常用器材的使用及读数方法，要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则。 5在测量“电阻丝的电阻率”实验中，某同学进行如下一些操作。（1）如图所示，用螺旋测微器测量该金属丝的直径，该金属丝的直径d=_mm（2）某同学根据图连接实验电路，如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在操作上存在的不妥之处_。 （3）用伏安法测量电阻之前，要用多用电表粗测电阻的阻值，以便选取合适量程的电表在用多用电表测量电阻阻值时，下列说法中正确的是_。A.必须将电阻与电源断开B.多用电表测量不同电阻过程中，仅需进行一次欧姆调零C.若发现指针偏转角度较小，应该选择较高的倍率档D.测量电阻时，若红表笔插在负插孔，黑表笔插在正插孔，将影响测量结果（4）实验室提供如下器材：待测电阻丝的电阻（约为30）；直流电源E（电动势为3V，内阻忽略不计）；电流表A（量程100mA，内阻r1=10）；电压表V（量程3V，内阻r2约为20K）；滑动变阻器R2（最大阻值5）：开关S，导线若干.请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路图（要求测量结果尽可能精确）_若某次测量中电流表A的读数为I，电压表V读数为U，则电阻丝的电阻R=_（用题中所给的字母表示）【答案】（1）1.708-1.712 （2）开关未打开；滑动变阻器未移到最大阻值 （3）AC （4） （1） 图示螺旋测微器可知，固定刻度示数是1.5mm，可动刻度示数是：21.00.01mm=0.210mm，则螺旋测微器示数是1.5mm+0.210mm=1.710mm；（2）在完成接线之前，开关应打开，滑动变阻器应移到最大值处；（3）A项：用多用电表测量电阻阻值时，必须将电阻与电源断开，故A正确；B项：多用电表测量不同电阻过程中，每换一次档都应进行欧姆调零，故B错误；C项：若发现指针偏转角度较小，说明电阻较大，所以应该选择较高的倍率档，故C正确；D项：测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，不会影响测量结果，故D错误。故选：AC。（4）由于滑动变阻器的最大值远小于待测电阻的阻值，所以滑动变阻器应用分压式；由于电流表的内阻已知，所以电流表用内接法，这样可以消除原理误差，所以电路图如图：由欧姆定律可得： 。 6读数，甲为游标卡尺，乙为螺旋测微器。（1）图甲游标卡尺的读数为_ （2）图乙螺旋测微器的读数为_【答案】2.98 5.680 7某同学用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图所示，则该金属丝的直径d_mm.另一位同学用游标卡尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图所示，则该工件的长度L_cm. 【答案】6.702 5.015 【解析】螺旋测微器的固定刻度读数为6.5mm，可动刻度读数为0.0120.2mm=0.202mm，所以最终读数为：6.702mm，需要估读在范围6.700-6.704mm都正确；游标卡尺的固定刻度读数为5cm，游标读数为：0.053mm=0.15mm=0.015cm，所以最终读数为5.015cm8现在要测量一段电阻丝的电阻率，其阻值Rx约为0.5 ，允许通过的最大电流为0.5 A.现有如下器材可供选择：电流表A（量程0.6A，内阻约为0.6）电压表V（量程3V，内阻约为3k）待测电阻丝Rx（阻值约为0.5）标准电阻R0（阻值5）滑动变阻器R1（5 ，2A）滑动变阻器R2（200 ，1.5A）直流电源E（E6 V，内阻不计）开关S、导线若干（1）图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是_；（2）实验中滑动变阻器应该选择_（选填“R1”或“R2”），并采用_接法；（分压，限流）（3）根据你在（1）（2）中的选择，在图甲上完成实验电路的连接_；（4）实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D，则待测电阻丝的电阻率的计算式为_；（5）用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D_.【答案】C R1 分压 1.205 （3）根据是连接电路时应先连接主干路然后再连接并联电路，注意正负极和量程（4）关键是根据欧姆定律和电阻定律求出电阻率的表达式即可（5）关键是读数时要分成整数部分和小数部分两部分来读，注意半毫米刻度线是否露出（1）根据闭合电路欧姆定律可知，电路中需要的最大电阻为：，所以变阻器应选R1并且应采用分压式接法；电路中需要的最小电阻为：，为保护电流表应与一保护电阻串联，所以排除电路A，再根据待测电阻满足，可知电流表应用外接法，所以应排除电路D，由于待测电阻阻值太小，将电压表直接测量时电压太小无法读数，所以应将待测电阻与保护电阻串联后再与电压表并联才行，所以合理的电路应是C；（2）根据题（1）中的分析可知，变阻器应选R1，并且应采用分压式接法；（3）根据题（1）中分析可知电路连接图如图所示：（4）图C电路图应有： 根据电阻定律应有： 联立可得：（5）螺旋测微器的读数为：D=1mm+20.60.01mm=1.205（0.002）mm； 9在电子线路制作中常用到覆铜板，覆铜板是将补强材料（加入橡胶中可以显著提高其力学性能的材料）浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板，它是做印制电路板的基本材料，常叫基材。小明同学是电子制作爱好者，他想应用所学的物理知识来测量覆铜板的导电铜膜厚度。于是他从资料上查得导电铜膜的电阻率=1. 75l0-8m，并利用下列器材完成了这个实验：A电源E（电动势为6V，内阻不计）；B取待测长方形覆铜板一块，将两个粗铜条A、B平行压置在覆铜板的两端，与覆铜板接触良好，用作电极，如此就制成了待测电阻R（阻值约为2 ）；C滑动变阻器（总阻值约为10 ）；D定值电阻R2（电阻值R2 =6 ）；E毫米刻度尺和游标卡尺；F电压表V（量程为06 V，内阻很大）；G电流表A（量程为00.6 A，内阻约为5 ）；H开关K，导线若干。（1）请在图甲的实物图中完成实物连线，要求实验测量精度高_。（2）小明在接通电路之前，先用游标卡尺测得覆铜板宽度d如图乙所示，则游标卡尺的读数为_mm。（3）小明用毫米刻度尺测两电极A、B间的距离L=1.001 m。（4）图丙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，请完成作图_，若所得图线的斜率用k表示，则导电铜膜的电阻R=_（用k及题中所给字母表示）。（5）计算导电膜厚度h的值为_ mm（计算结果保留两位有效数字）。【答案】 （在范围内均正确） （2）由图示游标卡尺可知，；（4）根据坐标系内描出的点作出图象如图所示；由图示图象可知，图象的斜率，铜膜电阻；（5）铜膜的电阻阻值，由电阻定律可知，解得10在“测量金属丝电阻率实验”中，有如下器材：电池组（电动势3 V，内阻约1 ）、电流表（内阻约0.1 ）、电压表（内阻约3 k）、滑动变阻器R（050 ，额定电流2 A）、开关、导线若干.请完成下列问题（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件_（选填 “A”、“B”、“C”或“D”）从图甲中的示数可读出合金丝的直径为d=_mm（2）某小组同学利用以上器材进行实验，请根据原理图乙完成实物图丙中的连线，并使在闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.记录数据如下_：（3）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的6个坐标点.请根据标出的坐标点，描绘出UI图线.并由图线得到金属丝的阻值Rx_ （保留两位有效数字）（4）若实验过程中发现，无论如何调节滑动变阻器，电压表示数不发生变化，则发生故障的可能原因是_.（5）任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的有_.A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B测量金属丝的直径时，要在不同位置多次测量，是为了消除偶然误差C由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【答案】B 0.397（0.3950.399均可） 如图所示： 如图所示： 4.5（4.34.7均可） 滑动变阻器仅接了下面两个接线柱。（填电阻Rx断路或其他合理说法均给分） BD 【解析】（1）读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为；（2）如图所示，注意在闭合电建时，滑动变阻器处于接入电阻时的最大电阻处；（3）根据坐标系内描出的点作出图象如图所示，注意舍去误差较大的点：根据图像可知；（4）无论如何调节滑动变阻器，电压表示数不发生变化，说明滑动变阻器没有其到作用，可能的原因是：滑动变阻器仅接了下面两个接线柱或填电阻Rx断路等； 1（浙江省2017普通高校招生选考科目考试）小明用电学方法测量电线的长度，首先小明测得电线铜芯的直径为1.00mm，估计其长度不超过50m，（已知铜的电阻率为m），现有如下实验器材：量程为3V、内阻约为3K的电压表；量程为0.6A、内阻约为0.1的电流表；阻值为0-2的滑动变阻器；内阻可忽略，输出电压为3V的电源；阻值为R0=4.30的定值电阻，开关和导线若干小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，电流表的示数从0开始增加，当示数为0.5A时，电压表示数如图1所示读数为_V，根据小明测量的信息，图2中P点应该_（选填“接a”、“接b”、 “接c”或“不接”）q点应该_ （选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”），小明测得的电线长度为_m。【答案】2.50接b 接a31.4综上所述本题答案是：（1） 2.50 （2） 接b （3）接a （4） 31.4 1（浙江省杭州市2019届高三上学期物理模拟）某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图，规范操作，准确测量，得到一系列数据，如图乙中的散点K1。 甲 乙同学们对实验进行了下述改进。如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然安放在灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在100。规范操作，准确测量，得到一组数据，如图丁中的一组散点K2 。已知水的电阻远大于小灯泡灯丝的电阻。 丙 丁（1）根据乙图并分析随着电压升高，小灯泡的电阻_；改进和实验后根据丁图分析，随着电压升高，小灯泡的电阻_（填“变大、变小、基本不变”）（2）对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是_。由实验结果可知，小灯泡是_（选填“线性元件”或“非线性元件”）。【答案】（1）变大 基本不变 （2）k1中温度越来越高而k2中温度基本不变 线性元件 【解析】（1）用平滑曲线将各点相连，如图所示；因I-U图象中图象的斜率表示电阻的倒数，故由图可知，电阻越来越大；同理由描点法作出图象如图；由图可知，电阻基本保持不变；2（浙江教育绿色评价联盟2018届高考适应性试卷）（1）某同学用多用电表测量某一电阻，以下是该同学实验过程中的主要操作步骤。a将“选择开关”置于如图甲所示的位置；b将红、黑表笔短接，调节电阻调零旋钮，进行欧姆调零；c如图乙所示把两表笔接触待测电阻的两端进行测量，表盘指针如图丙所示；d记下读数，实验完毕。指出该同学上列操作步骤中不合理的地方或遗漏的操作步骤，并加以指正。_ ；_ ； _ 。（2）该同学想采用“伏安法”更精确地测量该电阻的阻值，选用了如图丁所示的实验器材，其中电压表量程3V、内阻约为3k，电流表量程15mA、内阻约为4，滑动变阻器总阻值400，电源电动势3V。图中已经完成部分导线的连接（电池组右边为正极），请你在实物接线图中完成余下导线的连接 _。【答案】 甲图中选择开关应置于10 档，且欧姆档重新调零; 乙图中两只手不能同时接触表笔; 读数后应将选择开关置于“OFF”档或交流500V 档，才能实验完毕; ，电流表应采用外接法，因电源电动势3V，故电压表选3V档，实物电路图如图所示：3选自某兴趣小组对市场中电线进行调查， （1）如图所示，采用绕线法测得该电线直径为_mm； （2）取长度为100m的电线，欲测其电阻：先用多用电表进行粗略测量，将多用表选择开关置于“10”档并调零后，两表笔接触待测电阻的两端进行测量，表盘指针如图所示。为了使测量值更准确，“选择开关”应置于_（填“1”、“100”或“1K”），并两表笔短接，调节图3中_（“A”或“B”） 重新调零后进行测量再用伏安法测量其电阻，并设计图4电路，则电压表的另一端应接_（填“a”或“”），测量得电压表示数为4.50V，而电流表读数如图5所示，则所测的电阻为_。【答案】（1）1.25 （2）1 B a 1.80 4（2016届浙江省丽水市高三第一次模拟测试）某课外小组准备描绘一小灯泡（25V 075 W）的伏安特性曲线，实验台上摆放有以下器材：电压表（量程 3V，内阻约 3k），电流表（量程 06A，内阻约 05），滑动变阻器甲和乙（其最大阻值标称值都模糊不清），干电池 2 节，单刀单掷开关，多用电表，导线若干。（1）由于该实验要用到滑动变阻器，但提供的两只滑动变阻器最大阻值的标称值模糊不清，影响了他们的选择，该小组研究决定先用多用电表粗测两只滑动变阻器的最大阻值，其测量结果如甲、乙图甲示，其中乙图的测量值是 ，本实验应选择 （填“甲”或“乙”）滑动变阻器。（2）小新同学按照所选择的器材，根据实验原理连接了部分电路如右图，请你在图中画出剩余导线的连接。（3）在闭合电键前，滑动变阻器的滑动片应位于滑动变阻器的 端（填“左”或“右”）。【答案】（1）200，甲；（2）如图所示：（3）左（3）由图可知