2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)课时跟踪练-实验十二　测量金属丝的电阻率

实验十二测量金属丝的电阻率(分值:52分)温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注1.(8分)(2025·广西南宁模拟)设计如图甲所示的电路图来测量金属丝的电阻率,按图甲连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,设计表格,记录多组电压、电流值,根据实验数据绘制I-U图像,由图线的斜率得出金属丝的阻值R,根据测得的金属丝长度、直径和阻值来计算金属丝的电阻率。回答下列问题:(1)按照图甲所示的实验原理电路图用笔代替导线把图乙的实物图连线补充完整。(2分)(2)用游标卡尺测此金属丝的长度,示数如图丙所示,则长度L=mm,实验完成后绘制的I-U图像如图丁所示,则该金属丝的电阻R=(用a、b来表示)。

(3)若金属丝的直径为d,则电阻率为ρ=(用a、b、L、d来表示)。

2.(10分)(2025·四川蓉城名校联盟模拟)某学习小组欲测量由某种新材料制成的电热丝的电阻率ρ。(1)用毫米刻度尺测出电热丝的长度为L=50.00cm。(2)用螺旋测微器测量电热丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(a)所示,该读数为d=mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与d相等。

(3)用多用电表粗略测量电热丝的电阻Rx约为50Ω。(4)为精确测量该电热丝的电阻Rx,设计了如图(b)所示的实验电路图。现有实验器材:电池组E,电动势为15V,内阻忽略不计;电压表V(量程为3V,内阻为RV=3kΩ);电流表A(量程为0.3A,内阻比较小);定值电阻R0(阻值可选用6kΩ和9kΩ);滑动变阻器R,最大阻值为10Ω;开关、导线若干。①要求电热丝两端的电压可在0~12V的范围内连续可调,应选用阻值为(选填“6kΩ”或“9kΩ”)的定值电阻R0;

②闭合开关S前,滑动变阻器R的滑片应置于(选填“a”或“b”)端;

③闭合开关S,调节滑动变阻器R,使电压表V和电流表A的示数尽量大些,读出此时电压表V和电流表A的示数分别为U、I,则该电热丝电阻的表达式为Rx=(用U、I、R0、RV表示,不得直接用数值表示);

④多次测量得到电热丝的电阻Rx的平均值为50Ω。(5)由以上数据可估算出该电热丝的电阻率ρ约为(填标号)。

A.4×10-3Ω·m B.4×10-5Ω·mC.4×10-7Ω·m D.4×10-9Ω·m3.(10分)在测量金属丝的电阻率的实验中,选择一根粗细均匀的合金丝来进行测量。(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”),合金丝的直径的测量值为mm。

(2)某次测量中,若测出合金丝接入电路部分的长度为L,直径为d,合金丝两端电压为U,电流为I,则该合金丝电阻率的表达式ρ=(用上述字母和通用数学符号表示)。

(3)在本实验中,为了减少实验过程中的偶然误差,在物理量测量时都进行了多次测量。伏安法测电阻时,要用每一组的电压值与电流值求电阻,然后求电阻的平均值。如果将电压值和电流值分别求平均值,然后再用它们的平均值来计算电阻,这样计算(选填“正确”或“不正确”)。

(4)利用测出的电阻率可以帮助我们解决实际问题。有一根细长而均匀的该金属材料管线样品,其截面为外方内圆,如图乙所示。正方形边长为a,而管线内径d'太小无法直接测量。已知此样品长度为L',电阻率为ρ'。为了测出内径d',有位同学想出一个方法,他只测出了电阻R',就计算出了内径d',请写出内径d'的计算式d'=。

4.(14分)(2025·广东江门模拟)纯净水的电导率(电阻率的倒数)是检验纯净水是否合格的一项重要指标。某学习小组通过实验检测某品牌的纯净水的电导率是否合格,具体实验步骤如下:(1)该小组将采集的水样注满绝缘性能良好的薄塑料圆柱形容器,容器两端用很薄的金属圆片电极密封,金属圆片的电阻不计,容器长度为L。(1)利用螺旋测微器测量该容器的直径d,如图甲所示,其读数为mm。

(2)利用如图乙所示的电路测量水样的电导率(水样的电阻Rx约为1000Ω)。实验室提供的器材有干电池2节,滑动变阻器R,开关S和若干导线之外,还提供了如下电表:A.电压表(0~3V,内阻约为1kΩ)B.电压表(0~15V,内阻约为2.5kΩ)C.电流表(0~3mA,内阻约为40Ω)D.电流表(0~0.6A,内阻约为1Ω)①电压表应选,电流表应选(选填器材的字母序号)。

②请根据图乙在图丙中用黑色笔迹代替导线把实物连接图补画完整。(2分)(3)正确连接电路后,合上开关,调节滑动变阻器,得到多组U和I数据,小明同学作出U-I图像,测得图像的斜率为k。则水样电导率的表达式σ=(用k、d和L表示)。

(4)水样电导率σ的测量值真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。

(5)小芳同学由每组U、I数据计算水样的电阻,然后求电导率,最后求电导率平均值,则两种求电导率的方法更合理的是(选填“小明”或“小芳”)。

5.(10分)(2025·陕西渭南教学质量检测)掺氟氧化锡(FTO)玻璃在太阳能电池研发、生物实验、电化学实验等领域有重要应用,它由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成。为了测量该薄膜厚度d,某兴趣小组开展了如下实验:(1)选取如图(a)所示的一块长条型FTO玻璃,测出其长度为L,宽度为b;(2)用电阻表接薄膜M、N两端,测得薄膜电阻Rx约为40Ω。为了获得多组数据,进一步精确测量Rx的阻值,有如下器材可供选用:A.电源E(电动势为3V,内阻约为0.2Ω)B.两量程电压表V(量程0~3V,内阻约1kΩ;量程0~15V,内阻约为5kΩ)C.电流表A(量程0~10mA,内阻RA=9Ω)D.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)E.定值电阻R1=1ΩF.定值电阻R2=100ΩG.开关一个,导线若干其中,电压表量程应选,定值电阻应选(选填“R1”或“R2”)。

(3)根据以上要求,将图(b)所示的器材符号连线,组成测量电路图。(2分