专题13-2+测量导体的电阻率实验-2019年高考物理100考点最新模拟题千题精练

专题13-2+测量导体的电阻率实验-2019年高考物理100考点最新模拟题千题精练

100 考点最新模拟题千题精练 13- 2 1．(2018·开封模拟)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， 螺旋测微器读数如图丁所示，则 a＝______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＝________。 (3)螺旋测微器读数 a＝5.5 mm＋0.01 mm×16.5＝5.665 mm；导体的截面积为 S＝ 34a2 － 34a22＝ 316a2，则根据欧姆定律 R＝ρ LS，解得ρ＝ 3a2I2r216L(I1－I2)。 【参考答案】(1)见解析图 (2) I2r2I1－I2 (3)5.665(5.663～5.667 均可) 3a2I2r216L(I1－I2) 2.（2017 辽宁重点中学协作体 5 月模拟）某同学用图甲所示电路测量一段金属丝的电阻率， 待测金属丝粗细均匀，阻值约为 100Ω。备选器材如下： A．量程为 5mA、内阻 r1=50Ω的电流表 B．量程为 0.6A、内阻 r2=0.2Ω的电流表 C．量程为 6V、内阻 r3 约为 15kΩ的电压表 D．最大阻值为 15Ω、最大允许电流为 2A 的滑动变阻器 E．定值电阻 R1=5Ω F．定值电阻 R2=500Ω G．电动势 E=6V、内阻很小的直流电源 H．开关一个，导线若干 I．螺旋测微器，刻度尺 （1）该同学用螺旋测微器测量待测金属丝的直径如图乙所示，则螺旋测微器的示数 D= mm。 （2）为了能尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用 （填“A”或“B”）， 定值电阻应选用 （填“E”或“F”）。 (3)电压表的示数记为 U，所选用电流表的示数记为 I，则该金属丝的电阻的表达式 Rx= ；若用刻度尺测得待测电阻丝的长度为 L，则其电阻率的表达式为ρ= （表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示） 【参考答案】（1）5.898（3 分），（2）.A E（2 分）， (3). （2 分）， （2 分） 3．（12 分）（2016 安徽合肥一模）为了精密测量一金属丝的电阻率： （1）（6 分）如图甲所示，先用多用表×1Ω挡粗测其电阻为 Ω，然后用螺旋测 微器测其直径为 mm，游标卡尺测其长度为 cm。 （2）（6 分）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实 验器材如下： A．电压表 V(量程 3V，内阻约为 15kΩ；量程 l5V，内阻约为 75 kΩ) B．电流表 A(量程 0.6A，内阻约为 1Ω；量程 3A，内阻约为 0.2 Ω) C．滑动变阻器 R1(0～5Ω，0.6 A) D．滑动变阻器 R2(0～2000Ω，0.1 A) E．1.5V 的干电池两节，内阻不计 F．电阻箱 G．开关 S，导线若干 为了测多组实验数据，则上述器材中的滑动变阻器应选用（填“R1”或“R2”） 。 请在虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图乙的连线。 【参考答案】（1）（6 分）8Ω（2 分） 2.095mm（2 分）5.015cm（2 分） （2）（6 分）R1。 【命题意图】本题考查多用电表读数、螺旋测微器和游标卡尺读数、电阻率测量学生实验电 路设计、实物图连接、器材选择等。 电路图如图。实物图乙的连线如图。 4.（9 分）(2016 江西南昌市一模)某学生用如图 a 所示电路测金属导线的电阻率，可供使用 的器材有： 被测金属导线 ab，电阻约 10Ω,，导线允许流过的最大电流 0.8A，稳恒电源 E，电源输出电 压 恒为 E =12V，电压表 V，量程为 3V，内阻约 5kΩ，保护电阻：R1=l0Ω，R2=30Ω，R3= 200Ω。刻度尺、螺旋测微器，开关 S，导线若干等。 实验时的主要步骤如下： ①用刻度尺量出导线 ab 的长度 l，用螺旋测微器测出导线的直径 d。 ②按如图 a 所示电路将实验所需器材用导线连接好。 ③闭合开关 S，移动接线触片 P，测出 aP 长度 x，读出电压表的示数 U。 ④描点作出 U-x 曲线求出金属导线的电阻率ρ。 完成下列填空： (1)用螺旋测微器测量金属导线的直径 d，其示数如图 b 所示，该金属导线的直径 d=____mm. (2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻 R 应选__ ， (3)根据多次实验测出的 ap 长度 x 和对应每次实验读出的电压表的示数 u 给出的 u-x 图线如 图 c 所示，其中图线的斜率为 k，则金属导线的电阻率ρ= 。（用实验器材中给出的物 理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示） 【参考答案】（1）0.870 （2） R2 （3） 【命题意图】本题考查螺旋测微器测量读数、测金属导线的电阻率实验原理和步骤、数据处 理及其相关知识点。 5. （10 分）（2016 黑龙江牡丹江模拟） 某同学要测量额定电压为 3V 的某圆柱体电阻 R 的电阻率ρ． （1）（2 分）用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径，如图所示，则其长度 L=______mm，直径 d=______mm． （2）（8 分）该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻．他将红黑表笔分别插入“+”、 “-”插孔中，将选择开关置于“×l”档位置，然后将红、黑表笔短接调零，此后测阻值时发现指 针偏转角度较小，如图甲所示．试问： ①为减小读数误差，该同学应将选择开关置于“______”档位置． ②再将红、黑表笔短接，此时发现指针并未指到右边的“0Ω”处，如图乙所示，那么他该调节 ______直至指针指在“0Ω”处再继续实验，结果看到指针指在如图丙所示位置． ③现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材： A．灵敏电流计 G（量程 200μA，内阻为 300Ω） B．电流表 （量程 3A，内阻约 0.3Ω） C．电压表 V1（量程 3V，内阻约 3kΩ） D．电压表 V2（量程 l5V，内阻约 5kΩ） E．滑动变阻器 R1（最大阻值为 10Ω） F．最大阻值为 99.99Ω的电阻箱 R2 以及电源 E（电动势 4V，内阻可忽略）、电键、导线若干 为了提高测量精确度并且使电阻 R 两端电压调节范围尽可能大，除电源、电键、导线以外还 应选择的最恰当器材（只需填器材前面的字母）有______．请在下面的方框中画出你设计的 电路图 【参考答案】（1）70.15；4.598-4.602；（2）①×10；②欧姆调零旋钮；③ACEF． 由图丙可以看出被测阻值约为：10×15=150Ω，器材中给出的电源电动势为 4V，为了读数 的准确性电压表选 3V 量程，即 C， 电路中的最大电流为 I=4/150≈0.026A，若选 3A 量程的电流表则指针几乎不偏转，应选择 灵敏电流计与定值电阻并联后改装成的电流表，即选择 AF， 综上，要选择的器材是：ACEF； 滑动变阻器采用分压接法，被测电阻为大电阻，采取电流表内接，故电路图如图： 6.（9 分）(2016 福建质检)国标（GB/T）规定自来水在 15℃时电阻率应大于 13 Ω·m。某同 学利用图甲电路测量 15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管， 细管上加有阀门 K 以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略）， 右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源（电动势约为 3 V，内阻可忽略）， 电压表 V1（量程为 3 V，内阻很大），电压表 V2（量程为 3 V，内阻很大），定值电阻 R1 （阻值 4 kΩ），定值电阻 R2（阻值 2 kΩ），电阻箱 R（最大阻值 9 999 Ω），单刀双掷开关 S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。 实验步骤如下： A．用游标卡尺测量玻璃管的内径 d； B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度 L； C．把 S 拨到 1 位置，记录电压表 V1 示数； D．把 S 拨到 2 位置，调整电阻箱阻值，使电压表 V2 示数与电压表 V1 示数相同，记录电 阻箱的阻值 R； E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤 C、D，记录每一次水柱长度 L 和电阻箱阻值 R； F．断开 S，整理好器材。 （1）测玻璃管内径 d 时游标卡尺示数如图乙，则 d= mm。 （2）玻璃管内水柱的电阻 Rx 的表达式为： Rx= （用 R1、R2、R 表示）。 （3）利用记录的多组水柱长度 L 和对应的电阻箱阻值 R 的数据，绘制出如图丙所示的 R﹣ 关系图象。自来水的电阻率ρ= Ω·m（保留两位有效数字）。 （4）本实验中若电压表 V1 内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将 （填“偏 大”“不变”或“偏小”）。 【命题意图】本题考查测量自来水电阻率实验原理和步骤、误差分析等。 （3）由电阻定律 Rx =ρL/S，Rx = 联立解得：R= 。 R﹣ 关系图象斜率 k=0.4Ω·m，k= ，S= ，解得：ρ= =14Ω·m。 （4）本实验中若电压表 V1 内阻不是很大，则通过水柱的电流 I1 大于测量值，即 Rx> R2, 得到 Rx > ，即自来水电阻测量偏大，自来水电阻率测量结果将偏大。 【参考答案】（1）30.00（2 分） （2） （3 分） （3）14（2 分） （4）偏大（2 分） 7.要测量一段阻值大约为 5 Ω的均匀金属丝的电阻率，除刻度尺、螺旋测微器、电源 E(电动 势为 3 V、内阻约为 0.5 Ω)、最大阻值为 20 Ω的滑动变阻器 R、开关一只、导线若干外，还 有电流表和电压表各两只供选择：A1(量程 1 A、内阻约为 1 Ω)、A2(量程 0.6 A、内阻约为 2 Ω)、V1(量程 3.0 V、内阻约为 1 000 Ω)、V2(量程 15 V、内阻约为 3 000 Ω)。 图 12 图 13 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图 12 所示，则金属丝的直径为________mm。 (2)为了使测量有尽可能高的精度，电流表应选________，电压表应选________。 (3)实验电路已经画出了一部分，如图 13 所示，但尚未完整，请将该电路完整地连接好(Rx 表示待测电阻)。 (4)若用刻度尺测得金属丝的长度为 L，用螺旋测微器测得金属丝的直径为 d，电流表的读数 为 I，电压表的读数为 U，则该金属丝的电阻率表达式为ρ＝________。 (3)因为金属丝的电阻约为 5 Ω，与电流表 A2 的内阻相差不多，因此采用电流表内接法误差 较大，所以应采用电流表外接法，电路图如图所示。 (4)R＝ UI，R＝ρ LS，S＝π( d2)2，以上三式联立可得ρ＝ πUd24LI 。 【参考答案】(1)0.850 (2)A2；V1 (3)图见解析 (4) πUd24LI 8.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径 d 时的刻度如图 25 所示，用米尺测出金属丝的长度 L，金属丝的电阻大约为 5 Ω，用伏安法测出金属丝的电 阻 R，然后由ρ＝R SL算出该金属丝的电阻率。 图 25 (1)从图 25 中可以读出该金属丝的直径 d＝________mm。 (2)为了测量该金属丝的电阻，实验小组取来两节干电池，如图 26 所示，将金属丝拉直后两 端固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上，底座的中间有一个可沿金属丝滑动的金属触 头 P，触头上固定了接线柱，按下 P 时，触头才与金属丝接触，触头的位置可以从刻度尺上 读出。实验采用的电路原理图如图 27 所示。请根据该原理图，用笔画线代替导线将实物图 28 连接成实验电路。 图 26 图 27 图 28 图 29 (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＝ UI计算出相应的电阻值后作出 L－R 图线如图 29 所示。取图线上 两个点间数据之差ΔL 和ΔR，若金属丝直径为 d，则该金属丝的电阻率ρ＝________。 【名师解析】(1)由螺旋测微器的读数规则可知该金属丝的直径 d＝1.5 mm＋20.0×0.01 mm ＝1.700 mm； (2)实物连接图如图所示； (3)由 R＝ρ LS可得 LR＝ Sρ，又因为 LR＝ ΔLΔR，所以有 ΔLΔR＝ Sρ，所以有ρ＝ ΔRΔL·S＝ πd2·ΔR4ΔL 。 【参考答案】(1)1.700 (2)如图所示 (3) πd2·ΔR4ΔL 9．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的 长度约为 50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值)。 甲 (2)用伏安法测金属丝的电阻 Rx。实验所用器材为：电池组(电动势 3 V，内阻约 1 Ω)、电流 表(内阻约 0.1 Ω)、电压表(内阻约 3 kΩ)、滑动变阻器 R(0～20 Ω，额定电流 2 A)、开关、 导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量 Rx 是采用图乙中的________图(填“a”或“b”)。 (3)图丙是测量 Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P 置于变 阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间， 电压表或电流表不至于被烧坏。 丙 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立 U、I 坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据 对应的 4 个坐标点。请在图中标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点，并描绘出 UI 图线。 由图线得到金属丝的阻值 Rx＝______ Ω(保留两位有效数字)。 丁 (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为( ) A．1×10－2 Ω·m B．1×10－3 Ω·m C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m (6)[多选]任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中 正确的是( ) A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D．用 UI 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 (4)如图乙所示，图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在 直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以 Rx＝4.5 Ω。 甲 乙 (5)由 R＝ ρLS ，S＝π d2，取 d＝4×10－4 m、L＝0.5 m、R＝4.5Ω，解得ρ＝1×10－6 Ω·m。 (6)由于读数引起的误差属于偶然误差，A 错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系 统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，B 错误，C 正确；利 用 UI 图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，D 正确。 【参考答案】 (1)0.397(0.395～0.399 均正确) (2)a (3)见解析图甲 (4)见解析图乙 4.5(4.3～4.7 均正确) (5)C 10．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 Ω。 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 Ω)； 电流表 (量程 0～100 mA，内阻约为 5 Ω)； 电流表 (量程 0～0.6 A，内阻约为 0.2 Ω)； 电阻箱 R(0～999.9 Ω)； 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________(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 R L 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ρ＝________(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_____影响(填“有”或“无”)。 (4)由ρ＝ πd2R04L0 可知，本实验中电流表的内阻对电阻率的测量结果无影响。 【参考答案】(1)0.732 (2)A1 (3) πd2R04L0 (4)无