高考物理总复习 实验创新增分 专题八 测定金属丝的电阻率能力训练.doc

实验八测定金属丝的电阻率1某同学在学完“测量金属的电阻率”实验后，找到一个柱状导体材料，想利用实验测量其电阻率，利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量该导体的长度和粗细。(1)用螺旋测微器测量导体直径如图甲，则该材料的直径为_mm；利用20分度的游标卡尺测量导体长度如图乙，但该游标卡尺的游标尺前面部分刻度值被污渍覆盖看不清，该导体材料长度为_cm。(2)在本实验中，为了减小电流表和电压表内阻引起的系统误差，采用了如图丙所示的电路。测电阻过程中，首先，闭合开关s1，将开关s2接2，调节滑动变阻器rp和r，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数u1、i1；然后，将开关s2接1，读出这时电压表和电流表的示数u2、i2。则待测材料的电阻可以表示为_。(3)若本实验中，测得导体的长度为l，直径为d，电阻为rx，则该导体电阻率的表达式为_。答案(1)1.783(1.7821.784均正确)10.155(2)(3)解析(1)螺旋测微器的读数为d1.5 mm28.30.01 mm1.783 mm；游标卡尺的读数为l101 mm110.05 mm101.55 mm10.155 cm。(2)开关s2接2时应有u1i1(rxrarp)，开关s2接1时应有u2i2(rarp)，联立以上两式解得rx。(3)根据电阻定律rx可得，导体电阻率为。2(2017邯郸一中模拟)在测定某金属的电阻率实验中：(1)某学生进行了如下操作：利用螺旋测微器测金属丝直径d，如图1所示，则d_ mm。测量金属丝电阻rx的电路图如图2所示，闭合开关s，先后将电压表右侧接线端p接a、b点时，电压表和电流表示数如表1所示。该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因是_，比较合理且较准确的金属丝电阻rx测_(结果保留两位有效数字)，从系统误差角度分析，rx的测量值与其真实值rx真比较，rx测_rx真(填“”“”或“”)。(2)另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端p分别接a处和b处，测得相关数据如表2所示，该同学利用该数据可算出rx的真实值为_。答案(1)1.704电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零12(2)13解析(1)由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为1.5 mm20.40.01 mm1.704 mm。由表中实验数据可知，电压表接a、b两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，电压表应接a点，金属丝电阻rx测 12 ；电流表采用外接法，由于电压表分流作用，电流的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。(2)由表中实验数据知，ra，则rxra13 。3(2017河南郑州质检)要测定一卷阻值约为20 的金属漆包线的长度(两端绝缘层已去除)，实验室提供有下列器材：a电流表a：量程00.6 a，内阻约为1 ；量程03 a，内阻约为0.2 b电压表v：量程03 v，内阻约为2 k；量程015 v，内阻约为10 kc学生电源e：电动势约为30 v，内阻r可以忽略d滑动变阻器r1：阻值范围010 ，标定电流4 ae滑动变阻器r2：阻值范围0500 ，标定电流0.5 af开关s及导线若干(1)使用螺旋测微器测量漆包线直径时示数如图甲所示，则漆包线的直径为d_mm。(2)为了调节方便，并能较准确地测出该漆包线的电阻，电流表应选择量程_(填量程序号)，电压表应选择量程_(填量程序号)，滑动变阻器应选择_(填“r1”或“r2”)，请设计合理的实验电路，将电路图完整地补画在虚线框中。(3)根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的表盘示意图如图乙，可求出这卷漆包线的电阻为_(结果保留三位有效数字)。(4)已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为，忽略漆包线的绝缘层的厚度，则这卷漆包线的长度l_(用u、i、d、表示)。答案(1)0.830(0.8290.831均正确) (2) r1 图见解析(3)21.3 (4)解析(1)螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm，可动刻度为33.00.01 mm0.330 mm，所以漆包线的直径为d0.5 mm0.330 mm0.830 mm。(2)题目中给出的电源电动势约为30 v，为了安全起见，电压表应选择量程。为了便于控制，滑动变阻器采用分压接法，故滑动变阻器选总电阻较小的r1。通过金属漆包线的最大电流不超过imax a0.75 a，所以电流表应选择量程。由于rx ，为小电阻，故电流表选择外接法，电路图如图所示。(3)电压表量程为015 v，分度值为0.5 v，故读数为11.5 v，电流表量程为00.6 a，分度值为0.02 a，则指针示数为0.54 a，所以这卷漆包线的电阻为rx 21.3 。(4)由欧姆定律和电阻定律可知rx，解得漆包线的长度l。4(2017广东湛江四校联考)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：(1)用游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为_mm。(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为_mm。(3)选用多用电表的电阻“1”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该圆柱体的阻值约为_。(4)为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：电流表a1(量程0300 ma，内阻约为2 )；电流表a2(量程0150 ma，内阻约为10 )；电压表v1(量程01 v，内阻r01000 )；电压表v2(量程015 v，内阻约为15 k)；定值电阻r03000 ；滑动变阻器r1(最大阻值为5 )；滑动变阻器r2(最大阻值为1000 )；电源e(电动势约为4 v，内阻r约为1 )；开关，导线若干。为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_。(填器材代号)(5)根据你选择的器材，请在虚线框内画出实验电路图。答案(1)50.15(2)4.700(4.6994.701均正确)(3)22(4)v1a2r1(5)图见解析解析(1)游标卡尺的读数为50 mm30.05 mm50.15 mm。(2)螺旋测微器的读数为4.5 mm20.00.01 mm4.700 mm。(3)欧姆表的读数：示数倍率221 22 。(4)(5)用量程015 v的电压表指针偏角太小，所以用电压表v1与r0串联改装成量程为4 v，内阻rvr0r04000 的电压表。由电源电动势和内阻的值知电流最大约为im a174 ma，所以用电流表a2，滑动变阻器用最大阻值较小的，便于调节，所以用滑动变阻器r1，由于rx，所以采用电流表外接，滑动变阻器采用分压接法，电路图如图所示。5(山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 a)电压表：v(量程3 v，内阻约3 k)；电流表：a1(量程0.6 a，内阻约0.2 )；a2(量程3 a，内阻约0.05 )；电源：e1(电动势3 v，内阻不计)；e2(电动势12 v，内阻不计)；滑动变阻器：r(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关s；导线。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm。(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图。答案(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)a1 e1 图见解析解析(1)读数为(1.5 mm27.30.01 mm)1.773 mm。(2)金属丝的额定电流约为0.5 a，两端最大电压约为2 v，所以电源选择e1，电流表选择a1，滑动变阻器采用限流接法，又rx ，电流表采用外接法。电路原理图如图所示。6(广东高考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，长度为_cm，直径为_mm。(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器r1的阻值置于最_(选填“大”或“小”)处；将s2拨向接点1，闭合s1，调节r1，使电流表示数为i0；将电阻箱r2的阻值调至最_(选填“大”或“小”)，将s2拨向接点2；保持r1不变，调节r2，使电流表示数仍为i0，此时r2阻值为1280 ；由此可知，圆柱体的电阻为_。答案(1)5.015.315(5.3145.316均正确)(2)大大1280解析(1)游标卡尺的读数为l(500.11) mm50.1 mm5.01 cm。螺旋测微器的读数为d(531.50.01) mm5.315 mm。 (2)此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的，故在步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大，以保证电路安全。同理步骤中亦将电阻箱r2的阻值调至最大。 步骤中，由闭合电路欧姆定律得i0，其中r表示圆柱体的电阻。步骤中，仍由闭合电路欧姆定律得i0由等量代换可得rr21280 。7(江苏高考)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，读数前应先旋紧图甲所示的部件_(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)如图乙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、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)解析(1)