2020届高考物理复习恒定电流高效演练创新预测实验八测定金属的电阻率（含解析）新人教版

2020届高考物理复习恒定电流高效演练创新预测实验八测定金属的电阻率（含解析）新人教版

测定金属的电阻率1.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为L=_______mm； (2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径D=_______mm； (3)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R，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值约为_______Ω。 (4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R电流表A1(量程0～4mA，内阻约50Ω)电流表A2(量程0～30mA，内阻约30Ω)电压表V1(量程0～3V，内阻约10kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻约25kΩ)直流电源E(电动势4V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A)滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A)开关S、导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学设计了如下图所示的电路，请指出3处不妥之处：①　____________________________________________________________； ②　____________________________________________________________； ③　____________________________________________________________。 n【解析】(1)游标卡尺的固定刻度读数为50mm，游标尺上第3个刻度游标读数为0.05×3mm=0.15mm，所以最终读数为：50mm+0.15mm=50.15mm；(2)螺旋测微器的固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为0.01×20.0mm=0.200mm，所以最终读数为：4.5mm+0.200mm=4.700mm。(3)该电阻的阻值约为12.0×10Ω=120Ω。(4)根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最大电流为Imax==×1000mA≈33mA，所以电流表应选A2；由于要求“测得多组数据”，所以变阻器应用分压式接法，应选择阻值小的变阻器R1；由于>，所以电流表应用外接法。答案：(1)50.15　(2)4.700　(3)120　(4)①电流表应选A2　②电流表应采用外接法　③滑动变阻器应采用分压式接法2.(2018·衡阳模拟)现要测量电流表G1的内阻，给出下列器材：电流表G1(量程5mA，内阻r1约为150Ω)电流表G2(量程10mA，内阻r2约为100Ω)定值电阻R1=100Ω　定值电阻R2=10Ω滑动变阻器R3(0～200Ω)干电池E(1.5V，内阻未知)单刀单掷开关S、导线若干(1)定值电阻选_______。 (2)如图所示，在虚线框中已画出部分实验电路设计图，请补充完整，并标明所用器材的代号。n(3)若选测量数据中的一组计算r1，所用的表达式为r1=_______，式中各符号的意义是　_________________________。 【解析】(1)若选R2，则其阻值太小，电流过大，而R1与G1内阻相当，故选R1。(2)电路图如图所示。G2的示数减去G1的示数为通过R1的电流值。(3)由并联电路特点得：I1r1=R1(I2-I1)，r1=，I1、I2分别表示电流表G1、G2的读数，R1表示定值电阻R1的阻值。答案：(1)R1　(2)电路图见解析　(3)　I1、I2分别表示电流表G1、G2的读数，R1表示定值电阻R1的阻值【加固训练】(2018·福州模拟)中国机器人农民发明家吴玉禄(被誉为中国的特斯拉)只有小学文化，为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池，他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置，上面标有“TNT”等字样，他高兴地拿回去充电，结果差点丢了性命。如果你是他的儿女，为了安全起见，你能给他提出一些建议或帮助吗？(1)经核实该电雷管全电阻值为6Ω，其中电热丝阻值为5Ω，引脚线长2m，阻值为1Ω，当通以0.45A电流时约6s爆炸，若吴玉禄用5.4V的电压给它充电时理论上约_______s爆炸(危险)。 (2)某兴趣小组发扬吴玉禄精神，用伏安法设计了一较准确测量上述单只电雷管电阻的电路。准备了以下实验器材：待测电雷管Rx，炸药桶(保护作用，防爆破)电流表A1：量程0.5A、内阻约0.5Ω电流表A2：量程30mA、内阻约30Ω电压表V1：量程30V、内阻约10kΩ电压表V2：量程2V、内阻约3kΩn滑动变阻器R：0～10Ω电阻箱R0：0～999.9Ω，0.1A干电池E：电动势E=1.5V，内阻r约0.1Ω开关S及导线若干。①请设计一个较合理的电路原理图，画在规定方框内，要求通过电雷管的电流不超过27mA，电压能从零调节，尽可能减小误差。②并写出Rx的计算公式Rx=_______。 (可能用到的字母示数为I1、示数为I2、示数为U1、示数为U2、电阻箱电阻为R0)【解析】(1)根据焦耳定律：Q=I2Rt，代入数据得0.452×5×6=()2×5t，解得t=1.5s。(2)①题目要求电压能从零调节，所以滑动变阻器选用分压接法；电雷管电流不能超过27mA，所以需要串联一个定值电阻或者可以显示阻值的电阻箱，故电路图如图所示。②根据部分电路的欧姆定律：计算公式为Rx=-R0。答案：(1)1.5　(2)①电路图见解析　②-R03.(创新预测)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，质检部门检验发现主要是铜材质量不合格，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，但截面积缩小。n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1.8×10-8Ω·m。现取横截面积约1mm2、长度100m(真实长度)的铜电线电缆，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5V，内阻不计)；B.待测长度为100m铜电缆线，横截面积约1mm2；C.电压表V1(量程为3V，内阻约为0.5kΩ)；D.电压表V2(量程为5V，内阻约为3kΩ)；E.电阻箱R(阻值范围在0～999.9Ω)；F.定值电阻R0=1Ω；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如图甲所示，则d=_____mm。 (2)小组设计电路如图乙所示，你认为P是_______，N是_______，通过实验作出的图象如图丙所示。 (3)这捆铜电线的电阻率ρ=_________；你认为最有可能的原因是_____________________________________。 (4)本实验中测得铜电线电缆的电阻率值将会_________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)，原因是　____________________ 　。 【解析】(1)铜电线的直径：d=1.0mm+12.5×0.01mm=1.125mm(1.123～1.127mm)。n(2)从图丙可知，>1，即电压表V2的示数要比V1的示数大，再从图乙电路连接可知，P为电压表V2，N为电压表V1。(3)分析电路可知Ix=IR=，Rx==R=R，整理得=1+Rx·，根据图丙由图线的斜率知k=Rx=Ω=2.20Ω，S=πr2=π≈0.994mm2，ρ==Ω·m=2.19×10-8Ω·m，故电阻率达不到要求，使用的有可能是再生铜或过多杂质的次铜。(4)偏大，由于没考虑电压表V1分流，使测得铜电线电缆电阻偏大，由Rx=ρ知，测得电阻率偏大。答案：(1)1.125(1.123～1.127mm)　(2)电压表V2　电压表V1　(3)2.19×10-8Ω·m　可能是再生铜或过多杂质的次铜(其他合理答案也给分)　(4)偏大　没有考虑到电压表V1的分流。4.(2019·深圳模拟)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中：(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图甲所示，校零时的读数为_______mm，合金丝的直径为_______mm。 (2)实验小组采用图乙所示装置测量电阻丝的电阻率，通过改变鳄鱼嘴夹子在电阻丝上的位置，改变接入电路电阻丝长度，测出接入电路电阻丝长度L和对应的电流表读数In。实验中测出多组I和L的数据，作出-L图象，测得图线斜率为k，已知电源电动势为E，电阻丝横截面积为S，则电阻丝的电阻率ρ=_______。 【解析】(1)校零时的读数为0.7×0.01mm=0.007mm，测量合金丝直径读数为0.5mm+14.5×0.01mm=0.645mm，合金丝的直径为0.645mm-0.007mm=0.638mm。(2)由闭合电路欧姆定律可以知道I==，整理得=L+，-L图象的斜率k=，则电阻率ρ=kSE。答案：(1)0.007　0.638　(2)kSE