【物理】2020届一轮复习人教版实验8　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系作业

【物理】2020届一轮复习人教版实验8　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系作业

实验8　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 ‎1.(2018浙江11月选考,18,5分)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图1所示的电路。‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接　　　　(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果　　　　(选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实值。 ‎ ‎(2)根据实验测得的6组数据,在图2中描点,作出了2条图线。你认为正确的是　　　　(选填“①”或“②”),并由图线求出电阻Rx=　　　　Ω。(保留两位有效数字) ‎ 答案　(1)a　小于　(2)②　7.5‎ 解析　(1)由题中表述知,c先后与a、b试触,电压表变化比较大,故电流表的电阻对电路影响比较大,所以应该使用电流表外接法,即接a点,测量值比真实值偏小。‎ ‎(2)根据电路的接法,当电流为零时电压表示数也为零,故图线过原点,选②,由斜率的倒数表示电阻阻值可知,Rx=7.5 Ω。‎ ‎2.某实验小组发现一个由均匀材料制成的圆柱体,他们想测量其电阻率,实验室能够提供的实验器材有:‎ 电源E(8 V,内阻约10 Ω);‎ 电压表V(0~6 V,内阻约为50 kΩ);‎ 电流表mA(0~20 mA,内阻为40 Ω);‎ 滑动变阻器R1(0~20 Ω);‎ 待测电阻R(约为200 Ω);‎ 开关及导线若干。‎ 他们进行了如下操作:‎ ‎(1)为了获得多组数据,尽量精确测量其电阻值,请在图a方框中画出实验电路图。‎ ‎(2)图b中的6个点表示实验中测得的6组电流表、电压表示数,根据此图可知阻值R=　　　　Ω(保留三位有效数字)。 ‎ ‎(3)用螺旋测微器测得该圆柱体的直径为1.694 mm,圆柱体的长度为1.06 cm。‎ ‎(4)由以上数据可求出ρ=　　　　Ω·m。(保留三位有效数字) ‎ 答案　(1)见解析　(2)210　(4)4.46×10-2‎ 解析　(1)根据题意可知:RVRx=‎50000‎‎200‎=250>RxRA=‎200‎‎40‎=5,故该实验的测量电路应该选用电流表的外接法,并且为了获得多组数据,尽量精确测量其电阻值,故滑动变阻器应采用分压接法,则测量R的电路图如图所示 ‎(2)图b中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,将6个点连线,如图所示 根据此图得图线的斜率是电阻大小,k=R=ΔUΔI=210 Ω。‎ ‎(4)根据电阻定律R=ρLS,S=πd‎2‎‎4‎因此ρ=πd‎2‎R‎4L=4.46×10-2 Ω·m。‎ ‎3.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1.00 mm,估计其长度不超过50 m,(已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω·m)‎ 现有如下实验器材:‎ ‎①量程为0~3 V、内阻约为3 kΩ的电压表 ‎②量程为0~0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表 ‎③阻值为0~2 Ω的滑动变阻器 ‎④内阻可忽略,输出电压为3 V的电源 ‎⑤阻值为R0=4.30 Ω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0.5 A时,电压表示数如图甲所示,读数为　　　　V,根据小明测量的信息,图乙中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a　31.4‎ 解析　量程为0~3 V,需要估读,即读数为2.50 V;根据Rx=ρLS可知,铜线的电阻为1 Ω左右。电流表示数为0.5 A时,电压表示数为2.50 V,电压表两接线柱间的电阻为5.0 Ω,所以P应接b点;由于电流表的示数从0开始增加,应为分压电路,Q点应该接a;本题的实验电路图如下:‎ 根据Rx+R0=‎UI Rx=ρLS S=‎πd‎2‎‎4‎ 联立可知L=31.4 m ‎4.市场上销售的铜质电线电缆产品中,部分存在导体电阻不合格问题,质检部门检验发现一个是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜;再一个就是铜材质量可能合格,但横截面积较小。某兴趣小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅,纯铜的电阻率为1.8×10-8 Ω·m。现取横截面积约为1 mm2、长度为100 m(真实长度)的铜电线,进行实验测量其电阻率,实验室现有的器材如下:‎ A.电源(电动势约为5 V,内阻不计);‎ B.待测长度为100 m的铜电线,横截面积约1 mm2;‎ C.电压表V1(量程为3 V,内阻约为0.5 kΩ);‎ D.电压表V2(量程为5 V,内阻约为3 kΩ);‎ E.电阻箱R(阻值范围0~999.9 Ω);‎ F.定值电阻R0=1 Ω;‎ G.开关、导线若干。‎ ‎(1)小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d=1.125 mm。‎ ‎(2)小组设计的测量电路如图甲所示,则P是　　　　,N是　　　　(填器材名称及对应符号),通过实验作出的图像如图乙所示。 ‎ ‎(3)图甲电路测得铜电线的电阻测量值比真实值　　　　(选填“偏大”、“不变”或“偏小”),原因是　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)这捆铜电线的电阻率ρ=　　　　(结果保留三位有效数字);从铜电线自身角度,你认为电阻率大的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　见解析 解析　(2)P测量的电压大于N测量的电压,故P是电压表V2,N是电压表V1;‎ ‎(3)偏大,由于没考虑电压表V1的分流,使测得的铜电线的电阻偏大;‎ ‎(4)分析电路可知,通过铜电线的电流Ix=IR=U‎1‎R,Rx=U‎2‎‎-‎U‎1‎Ix=U‎2‎‎-‎U‎1‎U‎1‎R=U‎2‎U‎1‎‎-1‎R,整理得U‎2‎U‎1‎=1+Rx·‎1‎R,根据题图乙可知斜率k=Rx=‎7.5-1.00‎‎2.50‎ Ω=2.60 Ω,‎ S=πr2=πd‎2‎‎2‎=0.994 mm2,ρ=RxSL=‎2.60×0.994×1‎‎0‎‎-6‎‎100‎ Ω·m=2.58×10-8 Ω·m,故电阻率达不到要求,使用的有可能是再生铜或含过多杂质的次铜。‎ ‎5.(6分)在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中,有两节新的干电池、开关、若干导线和待测金属管(其阻值约为5 Ω)及下列器材:‎ A.电压表0~3 V,内阻约10 kΩ B.电压表0~15 V,内阻约50 kΩ C.电流表0~0.6 A,内阻约0.05 Ω D.电流表0~3 A,内阻约0.01 Ω E.滑动变阻器,0~10 Ω F.滑动变阻器,0~100 Ω ‎(1)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) ‎ ‎(2)实验中他的实物接线如图所示,请指出接线中的两处明显错误。‎ 错误1:　 ; ‎ 错误2:　 。 ‎ 答案　(1)A　C　E　(2)导线连接在了滑动变阻器的滑片上　采用了电流表内接法 解析　(1)由于两节干电池的电动势为3 V,所以电压表应选A;由于通过金属管的最大电流约为Im=URx=‎3‎‎5‎ A=0.6 A,所以电流表应选C;在保证安全的前提下,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器E。‎ ‎(2)由于待测金属管阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法,连线图中的两处明显错误分别是 错误1:导线连接在了滑动变阻器的滑片上;‎ 错误2:采用了电流表内接法。‎ ‎6.在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍,内三角形为中空。为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用电表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图乙,则读数应记为　　　　Ω。 ‎ 现利用实验室的下列器材,精确测量它的电阻R,以便进一步测出该材料的电阻率ρ:‎ A.电源E(电动势为3 V,内阻约为1 Ω)‎ B.电流表(量程为0~0.6 A,内阻r1约为1 Ω)‎ C.电流表(量程为0~0.6 A,内阻r2=5 Ω)‎ D.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R0‎ E.开关S,导线若干 ‎(1)请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。‎ ‎(2)先将R0调至最大,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下各电表读数,再改变R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据,用测量量和已知量来计算R时,若的示数为I1,的示数为I2,则该金属导体的电阻R=　　　　。 ‎ ‎(3)该同学用直尺测量导体的长度为L,用螺旋测微器测量了外三角形的边长a。测边长a时,螺旋测微器测量外三角的边长a=5.665 mm。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ=　　　　。 ‎ 答案　见解析 解析　多用电表读数为:6×1 Ω=6 Ω;‎ ‎(1)测量电路如图所示;‎ ‎(2)由欧姆定律可知:I2r2=(I1-I2)R,解得R=I‎2‎r‎2‎‎(I‎1‎-I‎2‎)‎;‎ ‎(3)导体的截面积为S=‎3‎‎4‎a2-‎3‎‎4‎a‎2‎‎2‎=‎3‎‎3‎‎16‎a2,则根据欧姆定律R=ρLS,解得ρ=‎3‎‎3‎a‎2‎I‎2‎r‎2‎‎16L(I‎1‎-I‎2‎)‎。‎ ‎7.图(a)是测量电阻RX的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm。‎ 图(a)‎ 图(b)‎ 图(c)‎ ‎(1)根据原理图连接图(b)的实物图。‎ ‎(2)断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0 V时,单位长度电阻丝的电压u=　　　　V/cm。记录此时电流表A1的示数。 ‎ ‎(3)保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值,测量数据已在图(c)中标出。写出RX与L、I、u的关系式RX=　　　;根据图(c)用作图法算出RX=　　　　Ω。 ‎ 答案　(1)见解析图　(2)0.1　(3)uLI　6.0‎ 解析　(1)如图所示 ‎(2)u=‎3.0V‎30.0cm=0.1 V/cm。‎ ‎(3)由于电流表A1的示数不变,因此ac段单位长度上的电压不变,Rx两端的电压为Lu,根据欧姆定律有RX=LuI,则L=RXuI,作出图像,如图所示,则根据图像的斜率求得RX=6 Ω。‎