高考物理分题型多维刷题卷专题12之10 测量金属丝的电阻率（原卷版）

专题10测量金属丝的电阻率1.实验原理设计方法由电阻定律，得，可知需要测出金属丝的长度和它的直径d，并计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻，即可计算出金属的电阻率。用伏安法测金属丝的电阻的实验电路如图甲、乙所示。2.实验步骤(1)直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积。(2)电路连接：按实验原理电路图甲或乙连接好实物电路。(3)长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。(4)U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，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，记入表格内，断开开关S。(5)拆除实验电路，整理好实验器材。3.数据处理方法(1)在求的平均值时可用两种方法①用分别算出各次的阻值，再取平均值。②用U-I图线的斜率求出阻值。(2)计算电阻率将记录的数据、、d的值代入电阻率计算式。典例1：（2022·浙江·高考真题）小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多个的值，作出图像，如图2中图线a所示。（1）在实验中使用的是_______（选填“0~20”或“0~200”）的滑动变阻器。（2）在某次测量时，量程为3V电压表的指针位置如图3所示，则读数U=_______V。（3）已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8m2，则合金丝甲的电阻率为_______·m（结果保留2位有效数字）。（4）图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的图像，由图可知合金丝甲的横截面积_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）合金丝乙的横截面积。典例2：（2022·广东·高考真题）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：（1）装置安装和电路连接；如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。（2）导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。③闭合S2，电压表的示数__________（选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=__________（用I1、I2和U表示）。④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。（3）该电压表内阻对导电绳电阻的测量值__________（选填“有”或“无”）影响。（4）图11(c）是根据部分实验数据描绘的Rx—L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为__________cm，即为机械臂弯曲后的长度。1．（2022·海南·模拟）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率（1）使用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图1所示，则电阻丝的直径是___________mm。（2）该同学设计的电路图如图2所示，Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，补充完整图3所示的实物电路。()（3）为测量Rx，该同学利用图2所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1-I1关系图像如图4所示。接着将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.811.622.383.224.00I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，在坐标纸上作出U2-I2图像。()（4）由此可求得电阻丝的电阻Rx=___________Ω，根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。（结果保留2位有效数字）2．（2022·福建漳州·一模）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻率，实验过程如下：（1）装置安装和电路连接如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。（2）导电绳电阻率的测量①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度。用______（填“刻度尺”或“螺旋测微器”）测量此时导电绳的直径。②将滑动变阻器R的滑片滑到最______端（填“左”或“右”）。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。③闭合S2，调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=______（用I1、I2和U表示）。④根据电阻定律求得导电绳的电阻率。⑤断开S1，增大导电绳拉伸量，重复步骤①②③④，计算出电阻率的平均值。（3）本实验的误差来源可能是______。（填正确答案标号）A．电压表的内阻影响

B．电流表的内阻影响C．导电绳拉伸后的长度测量

D．导电绳拉伸后的直径测量3．（2022·湖北·模拟）某实验小组为了测量一段长度为L的电热丝的电阻率，进行了如下实验操作：（1）用螺旋测微器测量电热丝的直径，其中某次测量结果如图甲所示，则电热丝的直径d=___________mm。（2）先用欧姆表粗测其电阻值。选用“×10”倍率的电阻挡正确测量时，发现欧姆表指针偏转角较小，因此需重新选择___________（选填“×1”或“×100”）倍率的电阻挡，重新欧姆调零后再测量时欧姆表示数如图乙所示，则电热丝的电阻值为___________Ω。（3）为更准确测量电热丝的电阻R，使用下列器材：电源E，电动势约为6V，内阻可忽略不计；电压表V，量程为0~3V，内阻；电流表A，量程为0~50mA，内阻；定值电阻，；滑动变阻器R，最大阻值为20Ω；单刀单掷开关S一个，导线若干。①要求测量尽可能准确，并测量较多组数据，请在如图所示虚线框中画出测量电阻的实验电路图（图中标明所选器材的符号）_________。②由实验电路图计算电热丝的电阻率的表达式为___________（电流表与电压表的示数分别用I和U表示）。③该电阻率的测量结果___________（选填“有”或“无”）系统误差。4．（2022·河北·模拟）某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为，用螺旋测微器测得其直径为，用多用电表测得其电阻值约为。为提高测量的精确度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段电线（用表示）的电阻。A．电源E（电动势为，内阻不计）B．电压表（量程为，内阻约为）C．电压表（量程为，内阻约为）D．电流表（量程为，内阻约为）E．电流表（量程为，内阻约为）F．滑动变阻器（最大阻值为，允许通过的最大电流为）G．滑动变阻器（最大阻值为，允许通过的最大电流为）H．开关一个，导线若干（1）如图所示，是该实验小组用螺旋测微器对铜芯电线直径的某次测量，其读数是_________。（2）实验时电流表应选用_________，电压表应选用_________，滑动变阻器应选用_________（填元件前的序号字母）。（3）为使铜芯电线两端的电压从0开始变化，请你为该实验小组设计电路图，并画在右侧的方框中_________。（4）某次测量时，电压表示数为，电流表示数为，则该铜芯电线的电阻率的表达式_________。5．（2022·湖北·华中师大一附中模拟）某实验小组在实验室发现一段粗细均匀的电阻丝，设计如图甲所示的电路进行实验探究。其中MN为电阻丝，R0是阻值为2.0Ω的定值电阻，实验中调节滑片P的位置，记录电压表示数U，电流表示数I以及对应的PN长度x，绘制了相应图线如图乙、丙所示。（1）已知电阻丝的横截面积平均值S=3.0×10-7m2，测得电阻率ρ=___________Ω·m。（结果保留两位有效数字）（2）由图乙求得电池的内阻r=___________Ω。（结果保留两位有效数字）（3）关于本实验的误差，下列说法正确的是___________。A．电压表分流对电动势测量值无影响B．电压表分流使电动势测量值偏小C．电压表分流对电阻率测量值无影响D．电压表分流使电阻率测量值偏大6．（2022·安徽·合肥市第八中学模拟）飞飞同学在做测量金属丝的电阻率的实验时，设计了如图所示的电路进行实验，所使用的器材有：电源E（电动势为3V，内阻为r）电流表A（量程为0～0.6A，内阻为1Ω）电阻箱R（0～99.99Ω）金属丝开关K导线若干；（1）他先用螺旋测微器对金属丝的直径进行了测量，如图所示，该金属丝的直径为______mm。（2）他连接好电路，将金属丝接入电路中的长度和电阻箱均调到一个较大的值，闭合开关K，记录下电流表读数和金属丝接入电路中的长度。保持电阻箱阻值不变，多次改变并记录金属丝接入电路中的长度L，并同时记录相对应的电流表读数I。利用实验中记录的数据，描绘出图像。由图可得该金属丝的电阻率为______（计算结果保留2位有效数字）。（3）若已知实验中电阻箱接入电路中的电阻为2.00Ω，则所用电源内阻为______Ω。（4）若实验所用电源因为长期使用，电动势略有下降，则因此得出的金属丝电阻率比真实值______（选填“偏大”、“偏小”、“相同”）。7．（2022·河北·模拟）某实验小组要测量某金属丝的电阻率。（1）先用如图甲所示的螺旋测微器测量金属丝的直径，从调节到读数的过程中，螺旋测微器上三个部件A、B、C使用的先后顺序应该为C、______、______、C（填字母）；测量的示数如图乙所示，测得该金属丝的直径d＝______mm。（2）要测量金属丝的电阻，实验室提供了如下器材：电源E（电动势为3V，内阻r约为1Ω）；电流表（量程为0~0.6A，内阻约为1Ω）；电流表（量程为0~300mA，内阻）；最大阻值为20Ω的滑动变阻器；开关S，导线若干。请根据实验室提供的器材，同时能尽可能减小实验误差，请在丙图方框内画出设计合理的电路图。()（3）通过正确操作，调节滑动变阻器测出多组电流表、的示数、，作出图线，求出待测电阻值______Ω。（结果保留2位有效数字）。实验测得的电阻率______（填“存在”或“不存在”）因电流表的内阻引起的系统误差。8．（2022·湖北·黄冈中学三模）为测量某铜导线的电阻率，某兴趣小组同学进行了下列实验，完成步骤中的填空：（1）剥开导线两端的绝缘皮，用螺旋测微器测量裸线的直径如图2所示，其读数为___________mm；用欧姆表×1挡粗测该段导线的总电阻，示数如图3所示，其读数为___________Ω。（2）该小组同学考虑设计一个较为精确的测量电路测量该导线电阻Rx，现有以下器材：电动势为6V的电源E、内阻很小；电压表V1量程为3V、看做理想表；电压表V2量程为5V、内阻约5.0KΩ；定值电阻R0=30.0Ω；滑动变阻器R；开关、导线若干。请设计最佳方案，在图1方框中将电路图补充完整，并标出相应元件的符号。___________（3）调节滑动变阻器，测得多组数据，记电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2，描绘出U1−U2图像，由图像得斜率为0.6，则可知Rx=___________Ω；（4）若电压表V1不能看做理想表，则由上述测量得到的Rx值比真实值___________（填“偏大”或“偏小”）。9．（2022·天津南开·三模）通过实验测量某金属丝的电阻率。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d=________mm；（2）将该金属丝绕在陶瓷管上，电阻值约为25Ω。除了开关、若干导线之外还提供了以下实验器材：直流电源：电动势6V和12V，内阻不计电流表A：量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω量程0～3A，内阻约为0.02Ω电压表V：量程0～3V，内阻约为3kΩ量程0～15V，内阻约为15kΩ滑动变阻器R：最大阻值为10Ω为较准确测量该金属丝的阻值，某同学用所给器材组成实验电路，如图2所示。图中的a、b、c三条导线中有一条连接有误，该导线是________（填写导线编号）；（3）正确连接后，闭合开关前，应该把滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的________（填“左端”或“右端”）；（4）若测得金属丝的长度为L，直径为d，电压表示数为U，电流表示数为I，不考虑电流表和电压表内阻的影响，则金属丝的电阻率ρ＝________。10．（2022·江苏淮安·模拟）某小组测量不知名材质