高中物理 模块八 恒定电流 考点3.4 实验 测定金属丝的电阻率试题.doc

考点3.4实验测定金属丝的电阻率实验基础知识基本实验要求1实验原理根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积s，并用伏安法测出电阻rx，即可计算出金属丝的电阻率2实验器材被测金属丝，直流电源(4 v)，电流表(00.6 a)，电压表(03 v)，滑动变阻器(50 )，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺3实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数i和u的值，填入记录表格内(6)将测得的rx、l、d值，代入公式r和s中，计算出金属丝的电阻率4注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大5误差分析(1)若为内接法，电流表分压(2)若为外接法，电压表分流(3)长度和直径的测量考点3.4.1基本实验考查1. 某同学通过实验测量一种合金的电阻率(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图所示的部件_(选填“a”、“b”、“c”或“d”)从图中的示数可读出合金丝的直径为_ mm.(2)如图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化由此可以推断：电路中_(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了_(选填“短路”或“断路”)(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 v和38 ma，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 .为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议【答案】(1)b0.410(2)7、8、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)2. 用伏安法测定电阻约为5 的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池如图12甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱上，底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头p，触头上固定了接线柱，按下p时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出实验采用的电路原理图如图乙所示，测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动_使测微螺杆f接近被测电阻丝，再转动_夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动_使f固定后读数(填仪器部件的字母符号)(2)根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将实物图丁连接成实验电路(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变p的位置，得到几组u、i、l的数据，用r计算出相应的电阻值后作出rl图线如图13所示取图线上两个点间数据之差l和r，若电阻丝直径为d，则电阻率_.【答案】(1)dhg(2)(3)3. 为测定一段金属丝的电阻率，某同学设计了如图14甲所示的电路ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，电路中的保护电阻r04.0 ，电源的电动势e3.0 v，电流表内阻忽略不计，滑片p与电阻丝始终接触良好(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为d_ mm. (2)实验时闭合开关，调节滑片p的位置，分别测量出每次实验中ap长度x及对应的电流值i，实验数据如下表所示：x(m)0.100.200.300.400.500.60i(a)0.490.430.380.330.310.28(a1)2.042.332.633.033.233.57将表中数据描在x坐标纸中，如图15所示试作出其关系图线，图象中直线的斜率的表达式k_(用题中字母表示)，由图线求得电阻丝的电阻率为_ m(保留两位有效数字)根据x关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为_ (保留两位有效数字)【答案】(1)0.400(2)图线见解析图1.11061.44. 实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率所用的器材包括：输出为3 v的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲(2)实验的主要步骤如下：正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，_，合上开关，重复的操作(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙所示的关系图线，其斜率为_ a1m1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_的电阻之和(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示金属丝的直径是_图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_，其数值和单位为_(保留三位有效数字)【答案】(1)如图所示(2)改变金属丝上金属夹的位置(3)10.510.6金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)(4)0.1980.202 mm金属丝电阻率9.69107m1.02106m考点3.4.2实验拓展与创新5. 利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20 。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点p的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：电池组e(电动势为3.0 v，内阻约为1 )；电流表a1(量程0100 ma，内阻约为5 )；电流表a2(量程00.6 a，内阻约为0.2 )；电阻箱r(0999.9 )；开关、导线若干。实验操作步骤如下：a用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径。b将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路。c调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大。d将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关。记录电阻箱的电阻值r和接入电路的电阻丝长度l。e改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值r和接入电路的电阻丝长度l。f断开开关，整理好器材。(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d_mm；(2)实验中电流表应选择_(选填“a1”或“a2”)；(3)用记录的多组电阻箱的阻值r和对应的接入电路中电阻丝长度l的数据，绘出了如图丙所示的rl关系图线，图线在r轴的截距为r0，在l轴的截距为l0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式_(用给定的物理量符号和已知常数表示)。(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果_(选填“有”或“无”)影响。【答案】(1)0.7280.732(2)a1(3)r0(4)无6. 有一根细长且均匀的空心金属管线，长约30 cm，电阻约为5 ，已知这种金属的电阻率为，现在要尽可能精确测定它的内径d.(1)用螺旋测微器测量金属管线外径d时刻度的位置如图25a所示，从图中读出外径为_ mm，应用_(选填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”)测金属管线的长度l； (2)测量金属管线的电阻r，为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：a电压表03 v，内阻约10 kb电压表015 v，内阻约50 kc电流表00.6 a，内阻约0.05 d电流表03 a，内阻约0.01 e滑动变阻器，010 f滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_；(填序号)(3)实验中他的实物接线如图b所示，请指出接线中的两处明显错误错误1：_错误2：_(4)用已知的物理常数和应直接测量的物理量(均用符号表示)，推导出计算金属管线内径的表达式d_；(5)在实验中，下列说法正确的是_a为使电流表读数明显，应使电流尽可能大些b为操作方便，中间过程可保持开关s一直处于闭合状态c千分尺的精确度是千分之一毫米d用千分尺测量直径时必须估读一位【答案】(1)5.200毫米刻度尺(2)ace(3)导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接法(4) (5)d7. 如图是一同学测量某导电液体电阻率的实物连线图图中均匀的长直玻璃管内径为d，里面充满待测导电液体，玻璃管两端各装有一电极，电极距离为l. (1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中导电液体用电阻rx表示(2)在接通电路前，为保证器材安全滑动变阻器的滑片p应移到最_端(填“左”或“右”)在电路调试时，该同学发现：闭合开关s1后，单刀双掷开关s2接到a接点时电压表示数为4.5 v、电流表示数为180 a；单刀双掷开关s2接到b接点时电压表示数为4.6 v、电流表示数为164 a.正式测量时，为减小实验误差，单刀双掷开关s2应接到_点(填“a”或“b”)(3)该同学正确完成实验，测得该段液体的电阻r0，则该导电液体的电阻率的表达式为_(用r0、l、d等表示)【答案】(1)如图所示(2)右b(3)8. 某些固体材料受到外力后除了产生形变外，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”现用如图27所示的电路研究某长薄板电阻rx的压阻效应，已知rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：a电源e(3 v，内阻约为1 )b电流表a1(0.6 a，内阻r15 )c电流表a2(6 a，内阻r2约为1 )d开关s，定值电阻r0(1)为了比较准确地测量电阻rx的阻值，根据虚线框内电路图的设计，甲表选用_(选填“a1”或“a2”)，乙表选用_(选填“a1”或“a2”)(2)在电阻rx上加一个竖直向下的力f(设竖直向下为