实验8-2 测定金属的电阻率（抢分巧练）-剑指2019年高考物理的13个抢分实验

实验8-2 测定金属的电阻率（抢分巧练）-剑指2019年高考物理的13个抢分实验

剑指2019年高考物理的13个抢分实验 实验8.2 测定金属的电阻率 抢分巧练 ‎◎考题实战 掌握高考脉搏 ‎1．(2014福建卷，19)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.‎ ‎【解析】　刻度尺的分度值为1 mm，要估读到0.1 mm.游标卡尺读数为4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm.‎ ‎【答案】　60.10　4.20‎ 2. ‎(2014课标卷Ⅱ，22)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则__________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1__________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2__________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 ‎ ‎【答案】　Rx1　大于　 小于 ‎3．(2014江苏卷，10)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 Ω.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)B　0.410　(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)‎ ‎4．(2014山东卷，22)实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度．‎ 可供使用的器材有：‎ 电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 Ω；‎ 电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；‎ 滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；‎ 滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω；‎ 定值电阻：R0＝3 Ω；‎ 电源：电动势6 V，内阻可不计；‎ 开关、导线若干．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验中滑动变阻器应选　________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至　________端(填“a”或“b”)．‎ ‎(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接．‎ ‎(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图乙所示，读数为　________V.‎ ‎(4)导线实际长度为　________m(保留2位有效数字)．‎ ‎【答案】　(1)R2　a ‎(2)如图所示 ‎(3)2.30(2.29、2.31均正确)‎ ‎(4)94(93、95均正确)‎ ‎5‎ ‎．(2015海南单科，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。‎ ‎【答案】　1.220　6.861‎ ‎6．(2016浙江卷，22)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表．采用分压电路接线，图1是实物的部分连线图，待测电阻为图2中的R1，其阻值约为5 Ω.‎ ‎(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接　________(填“a”或“b”)、导线②连接　________(填“c”或“d”)．‎ ‎(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为　________Ω.‎ U/V ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ I/A ‎0.09‎ ‎0.19‎ ‎0.27‎ ‎0.35‎ ‎0.44‎ ‎0.53‎ ‎(3)已知图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2‎ 的阻值，则最优的连线应选　________(填选项)．‎ A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接d C．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d ‎【解析】　(1)待测电阻R1≈5 Ω、RV≈3 kΩ、RA≈0.1 Ω，故R1属于小电阻，用电流表外接法，因此导线①应连接a，变阻器采用分压接法，因此导线②应连接d.‎ ‎(2)R1的UI图线如图所示 ‎【答案】　(1)a　d　(2)见解析图　4.6(4.4～4.7均可)　(3)B ‎7．（2018天津卷）某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值（约为10 kΩ），除了Rx，开关S、导线外，还有下列器材供选用：‎ A．电压表（量程0~1 V，内阻约为10 kΩ）‎ B．电压表（量程0~10 V，内阻约为100 kΩ）‎ C．电流表（0~1 mA内阻约为30 Ω）‎ D．电流表（0~0.6 A，内阻约为0.05 Ω）‎ E．电源（电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计）‎ F．电源（电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计）‎ G．滑动变阻器R0（阻值范围0~10 Ω，额定电流2 A）‎ ‎①为使测量尽量准确，电压表选用_________，电流表选用______________，电源选用______________。（均填器材的字母代号）；‎ ‎②画出测量Rx阻值的实验电路图。‎ ‎③该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_________其真实值（填“大于”“小于”或“等于”），原因是_______________________________________。‎ ‎【解析】‎ ‎③内接法由于电流表分压，从而电压表读数大于待测电阻两端电压，则所测阻值大于真实阻值。‎ ‎【答案】① B C F ②如下图：‎ ‎③大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压（其他正确表述也可）‎ ‎8．（2018新课标III）一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻（R0=20.0 Ω）；可视为理想电压表。S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源，R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：‎ ‎（1）按照实验原理线路图（a），将图（b）中实物连线；‎ ‎（2）将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；‎ ‎（3）将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；‎ ‎（4）待测电阻阻值的表达式Rx=_____________（用R0、U1、U2表示）；‎ ‎（5）重复步骤（3），得到如下数据：‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ U1/V ‎0.25‎ ‎0.30‎ ‎0.36‎ ‎0.40‎ ‎0.44‎ U2/V ‎0.86‎ ‎1.03‎ ‎1.22‎ ‎1.36‎ ‎1.49‎ ‎3.44‎ ‎3.43‎ ‎3.39‎ ‎3.40‎ ‎3.39‎ ‎（6）利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx=__________Ω。（保留1位小数）‎ ‎【解析】‎ （1） 根据电路图顺次连接实物图；‎ ‎【答案】 （1）见解析 （4） （6）48.2‎ ‎◎考法模拟 悟透破题之道 ‎9．(2016南昌调研)一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图甲所示，则这根金属管的深度是________cm；该同学又利用螺旋测微器测量一金属板的厚度为5.702 mm，则图乙中可动刻度a、b处的数字分别是________、________。‎ ‎【解析】　图中游标卡尺主尺读数为10 mm，20分度游标尺精确度为0.05 mm，游标尺上第12条刻度线与主尺对齐，故游标尺读数为12×0.05 mm＝0.60 mm，所以金属管深度为10.60 mm＝1.060 cm。螺旋测微器固定刻度部分读数为5.5 mm，可动刻度最小分度值为0.01 mm，可动刻度部分读数应为20.2×0.01，因此a处数字应为20，b处数字为25。‎ ‎【答案】　1.060　20　25‎ ‎10．完成下列读数(如图所示)‎ a．　________　mm　 B．　________　mm c．　________　mm D．　________　mm ‎【答案】　a．0.486(0.484～0.488) B．0.536(0.534～0.538)‎ C.4.078(4.077～4.079) D．5.663(5.661～5.665)‎ 11. 小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．‎ ‎(1)图3是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．‎ ‎ ‎ 图3 图4‎ ‎(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图4所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○”或“×”)表示的．‎ ‎(3)请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________ .(结果保留两位有效数字)‎ ‎【解析】　(1)连线如图甲所示．‎ 甲 乙 ‎【答案】　(1)见解析图甲　(2)×　(3)见解析图乙　用“×”表示的数据连线时，电阻为1.2 Ω(1.1 Ω～1.3 Ω均可)，用“○”表示的数据连线时，电阻为1.6 Ω(1.5 Ω～1.7 Ω均可)‎ ‎12．(2016东北三省四市高三联考)某兴趣小组要精确测定额定电压为3 V的节能灯正常工作时的电阻。已知该灯正常工作时电阻约500 Ω。实验室提供的器材有：‎ A．电流表A(量程：0～3 mA，内阻RA＝15 Ω)‎ B．定值电阻R1＝1 985 Ω C．滑动变阻器R(0～10 Ω)‎ D．电压表V(量程：0～12 V，内阻RV＝1 kΩ)‎ E．蓄电池E(电动势为12 V，内阻r很小)‎ F．开关S一个 G．导线若干 ‎(1)要精确测定节能灯正常工作时的电阻应采用下面电路图中的________。‎ ‎（2）选择正确电路进行实验，若电压表的示数用U表示，电流表的示数用I表示，写出测量节能灯电阻的表达式Rx＝________(用题目中给的相应字母表示)。当电流表中的电流强度I＝________mA时，记下电压表的读数U并代入表达式，其计算结果即为节能灯正常工作时的电阻。‎ ‎【解析】　(1)实验中将电压表当做电流表使用，电流表与定值电阻串联后当做电压表使用，根据两表的内阻及节能灯的阻值关系可确定电路应采用外接方式，故选择C。‎ ‎(2)由电路的结构可知，Rx＝＝，节能灯的额定电压为3 V，对应电流表电流为1.5 mA。‎ ‎【答案】　(1)C　(2)　1.5‎ ‎13．(2016山东淄博一模)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A1(量程0～100 mA，内阻约为5 Ω)；‎ 电流表A2(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__________(选填“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________(选填“有”或“无”)影响。‎ ‎【答案】　(1)0.728～0.732　(2)A1　(3)R0　(4)无 ‎14.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算出该金属丝的电阻率．‎ ‎(1)从图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1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2所示．请根据该原理图，用笔画线代替导线将实物图3连接成实验电路．‎ ‎(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＝计算出相应的电阻值后作出LR图线如图4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＝　________.‎ ‎【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可得＝，又因为＝，所以有＝，即ρ＝·S＝.‎ ‎【答案】　(1)1.700　(2)见解析图　(3) ‎15．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10 Ω，导线允许流过的最大电流为0.8 A，稳恒电源E，电源输出电压恒为E＝12 V，电压表V，量程为3 V，内阻约5 kΩ，保护电阻：R1＝10 Ω，R2＝30 Ω，R3＝200 Ω。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Ux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Ux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)‎ ‎【解析】‎ ‎【答案】(1)0.870　(2)R2　(3) ‎16．某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率．‎ ‎(1)其有关测量如下：‎ ‎①游标卡尺测量其长度如图9(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“×10”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，则该电阻的阻值约为 Ω.‎ ‎　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙 丙 图9‎ ‎(2)由以上测量，可计算得ρ＝ Ω·m.‎ ‎【答案】　(1)①50.15　②4.700　③220　(2)7.6×10－2‎ ‎17．如图是一同学测量某导电液体电阻率的实物连线图．图中均匀的长直玻璃管内径为d，里面充满待测导电液体，玻璃管两端各装有一电极，电极距离为L.‎ ‎(1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中导电液体用电阻Rx表示．‎ ‎(2)在接通电路前，为保证器材安全滑动变阻器的滑片P应移到最　________　端(填“左”或“右”)．在电路调试时，该同学发现：闭合开关S1后，单刀双掷开关S2接到a接点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为180 μA；单刀双掷开关S2接到b接点时电压表示数为4.6 V、电流表示数为164 μA.正式测量时，为减小实验误差，单刀双掷开关S2应接到　________　点(填“a”或“b”)．‎ ‎(3)该同学正确完成实验，测得该段液体的电阻R0，则该导电液体的电阻率的表达式为ρ＝　________　(用R0、L、d等表示)．‎ ‎【解析】　(1)电路原理图如图所示 ‎【答案】　(1)见解析图 (2)右　b　(3) ‎18．(2016广东四校联考)图甲是测量电阻Rx的原理图，电流表量程选0.6 A，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总电阻为5 Ω，总长为50.0 cm。‎ 图甲 ‎(1)根据原理图连接图乙的实物图。‎ 图乙 ‎(2)如图甲所示，合上S1前，应将滑片P置于________(填“d”或“e”)端。‎ ‎(3)断开S2，合上S1，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表A1的示数为0.50 A时，单位长度电阻丝的电压u＝________V/m。‎ ‎(4)保持S1闭合，合上S2；滑动c改变ac的长度L，同时调节滑动变阻器的滑片P，使电流表A1的示数为0.50 A；①若电流表内阻不计，c点在ab的中点时，电流表A2的示数为0.50 A，则Rx＝________；②若电流表的内阻不能忽略，测量多组L和I2值，描出L与I2的图线如图丙所示所示，从实验原理角度说明图线不过原点的原因是 ‎________________________________________________________；若L－I2图线斜率为k，电流表A1和A2的内阻均为RA，则电阻Rx＝________(用“u、RA、k”表示)。‎ 图丙 ‎【解析】‎ ‎【答案】　(1)如图　(2)d　(3)5‎ ‎(4)2.5 Ω　电流表A1有内阻　ku－RA ‎19．(2016·湖南衡阳联考)某技术质量监督局曾对市场中电线电缆产品质量进行抽查，检验负责人说：“十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格问题，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜，电阻率达不到要求……”。‎ ‎(1)欲测量该捆电线的电阻率是否合格，经查阅，纯铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，取长度为100 m(真实长度)的电线，横截面积取1 mm2，可供选用的器材有：‎ A．电源(电动势约为6 V，内阻不计)；‎ B．待测长度为100 m的导线一捆；‎ C．电压表V1(量程为3 V，内阻为6 kΩ)；‎ D．电压表V2(量程为15 V，内阻为20 kΩ)；‎ E．电流表A1(量程为0.6 A，内阻约为0.125 Ω)；‎ F．电流表A2(量程为3 A，内阻约为0.025 Ω)；‎ H．定值电阻R1＝1 kΩ；‎ G．定值电阻R2＝6 kΩ；‎ K．滑动变阻器(5 Ω，3 A)‎ 为使实验尽可能准确，电表的示数均要达到满偏的以上，请你根据实验要求设计电路，并在图甲中完成实物图的连线，注意闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。‎ ‎(2)请你选择合适的器材，电压表为________，电流表为________，定值电阻为________。(请填仪器前的序号)‎ ‎(3)某次测量得电压表示数为2.50 V，电流表读数如图乙所示，为________A。‎ ‎(4)经分析计算，这捆导线电阻率是否达标________。(填“是”或“否”)‎ 电阻率ρ＝＝ Ω·m＝2.0×10－8 Ω·m>1.7×10－8 Ω·m，故该铜质导线不达标。‎ ‎【答案】　(1)‎ ‎(2)C　F　G　(3)2.50　(4)否 ‎ ‎