2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：35 测量金属的电阻率

2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：35 测量金属的电阻率

www.ks5u.com 规范演练35　测量金属的电阻率 ‎[抓基础]‎ ‎1.用游标卡尺测量某一元件外径时的示数如图所示，此读数　　‎ mm；用多用电表测量电阻时，选择开关所指倍率和指针所指的位置如图所示，则被测电阻的阻值是　　　　Ω.‎ 答案：12.40　1 200‎ ‎2.实验室提供如下实验器材：电流表一只（量程适当，内阻可忽略不计），阻值已知为R的固定电阻一个，阻值未知的待测电阻Rx一个，直流电源一个（电动势E和内阻r待测），单刀双掷开关S1和单刀单掷开关S2各一个，接线用的导线若干.‎ 某同学利用上述器材设计了如图所示的实验电路，该电路既能测量直流电源的电动势E和内阻r，又能测量待测电阻的阻值Rx，请完成测量E、r和Rx的主要实验步骤：‎ ‎（1）将单刀双掷开关S1置于空位，按所设计的电路图接线；‎ ‎（2）　　　　　　，记下电流表的示数I1；‎ ‎（3）_____________________________________________，‎ 记下电流表的示数I2；‎ ‎（4）_________________________________________________，‎ 记下电流表的示数I3.‎ 答案：（2）闭合开关S2　（3）将S1打向左侧与a接通，闭合开关S2　（4）将S1打向右侧与b接通，闭合开关S2‎ ‎3.（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所示，校零时的读数为　　　　‎ mm，合金丝的直径为　　　　mm.‎ ‎（2）为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接.‎ 甲　　　　　　乙　　　　‎ 答案：（1）0.007　0.638　（2）见下图 ‎4.由某种合金材料制成粗细均匀的电阻丝，电阻Rx约为5 Ω，现需测量该合金材料的电阻率，实验提供如下器材：‎ A.电压表V（量程3 V，内阻约3 000 Ω）；‎ B.电流表A（量程1 mA，内阻30 Ω）；‎ C.定值电阻R1（阻值为0.05 Ω）；‎ D.定值电阻R2（阻值为3 000 Ω）；‎ E.电源E（电动势3 V，内阻不计）；‎ F.滑动变阻器R0（最大电阻约2 Ω，额定电流约5 A）；‎ G.开关S，导线若干.‎ ‎（1）实验中，要求多测量几组数据，请在虚线框内画出实验电路图，并在图中注明每个器材的字母符号.‎ ‎（2）用螺旋测微器测得电阻丝的直径d如图所示，所用电阻丝的直径d＝　　　　mm.‎ 答案：（1）如图甲或乙所示 甲　　　　　乙 ‎（2）0.300‎ ‎5.某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻，可选用的器材如下：‎ A.待测电压表V1：量程3 V，内阻约3 kΩ；‎ B.电压表V2：量程15 V，内阻约20 kΩ；‎ C.电流表A：量程3 A，内阻约0.1 Ω；‎ D.定值电阻R0：9.0 kΩ；‎ E.滑动变阻器R1：0～200 Ω；‎ F.滑动变阻器R2：0～2 kΩ；‎ G.电源E：电动势约为12 V，内阻忽略不计；‎ H.开关、导线若干.‎ ‎（1）为了准确测量电压表V1的内阻，两位同学根据上述实验器材分别设计了如图甲和乙两个测量电路，你认为　　　　（选填“甲”或“乙”）更合理，并在实物图丙中用笔画线代替导线将电路图补充完整.‎ 甲　　　　　乙 丙 ‎（2）该实验中滑动变阻器应该选用　　　　（选填“R1”或“R2”）.‎ ‎（3）用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻：RV1＝　　　　.‎ 解析：（1）图甲中，因为电压表V2的内阻与R0阻值相当，通过电压表V2的电流不能忽略，故用通过R0的电流作为通过V1的电流，误差较大，故用图乙电路较合理，电路连接如图所示.‎ ‎（2）实验中滑动变阻器要用分压接法，故应选取阻值较小的R1.‎ ‎（3）根据欧姆定律可知：RV1＝＝.‎ 答案：（1）乙　见解析　（2）R1　（3） ‎6.某实验小组尝试测量一段电阻丝的电阻率.可供选择的器材有：‎ A.电池组E（电动势为3 V，内阻约5 Ω）；‎ B.电压表V（量程为0～3 V，内阻约15 kΩ）；‎ C.电阻箱R（0～999.9 Ω）；‎ D.开关、导线若干.‎ 甲　　　　　 　　乙　　　‎ 丙　　 　　　　　丁　‎ 完成下列填空：‎ ‎（1）把电阻丝拉直后用螺旋测微器测量电阻丝的直径，测量结果如图甲所示，其读数为d＝　　　　mm.‎ ‎（2）将电阻丝两端固定在有刻度尺的接线板两端的接线柱上，在被固定的电阻丝上夹一个与接线柱c相连的小金属夹P.实验要求将a、c端接入电路，将小金属夹P右移使电阻箱的阻值减小，保持接入电路的电压表读数保持不变，如图乙所示，请用笔画线代替导线在图丙中完成电路的连接.‎ ‎（3）图乙中电压表读数为U＝　　　　V.‎ ‎（4）改变金属夹P与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电压表读数保持不变.重复多次，记录每一次电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度L，数据如表格所示.断开开关，整理实验器材.请在图丁中描点，并作出R-L图象.‎ R/Ω ‎21.0‎ ‎17.0‎ ‎13.0‎ ‎9.0‎ L/cm ‎20.00‎ ‎40.00‎ ‎60.00‎ ‎80.00‎ ‎（5）根据R-L图象和已知数据，可求出该电阻丝的电阻率为____‎ Ω·m（计算结果保留两位有效数字）.‎ 解析：（1）螺旋测微器固定刻度为0，可动刻度为40.0，则d＝0 mm＋40.0×0.01 mm＝0.400 mm.‎ ‎（2）在P右移、电阻箱阻值减小时，电压表读数保持不变，则电阻箱和电阻丝应该串联，电压表测量两者的电压和.实验电路连接如图1所示.‎ 图1　　　　　图2‎ ‎（3）电压表估读到0.01 V，故电压表读数为2.50 V.‎ ‎（4）R-L图象如图2所示.‎ ‎（5）由R-L图象可知，|k|＝20 Ω/m，根据电阻定律，有|ΔR|＝|ΔL|·，＝|k|＝，即ρ＝S|k|＝πd2|k|，代入数据解得ρ＝2.5×10－6 Ω·m.‎ 答案：（1）0.400　（2）见解析　（3）2.50　（4）见解析 ‎（5）2.5×10－6‎ ‎7.（2019·甘肃天水三模）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）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为　　　　mm；‎ ‎（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为 ‎______mm；‎ ‎（3）用多用电表的电阻“×10”挡粗测电阻，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.‎ ‎（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0～4 mA，内阻约50 Ω）；‎ 电流表A2（量程0～15 mA，内阻约30 Ω）；‎ 电压表V1（量程0～3 V，内阻约10 kΩ）；‎ 电压表V2（量程0～15 V，内阻约25 kΩ）；‎ 直流电源E（电动势4 V，内阻不计）；‎ 滑动变阻器R1（阻值范围0～15 Ω，允许通过的最大电流2.0 A）；‎ 滑动变阻器R2（阻值范围0～2 kΩ，允许通过的最大电流0.5 A）；‎ 开关S，导线若干.‎ ‎①为了方便实验并测量多组数据，电流表应选择　　　　‎ ‎，电压表应选择　　　　，滑动变阻器应选择　　　　.‎ ‎②请在虚线框中画出完成此实验的原理图，并标明所用器材的代号.‎ 解析：（1）游标卡尺主尺读数为5 cm＝50 mm，游标读数为3×0.05 mm＝0.15 mm，所以圆柱体的长度l＝50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm.‎ ‎（2）螺旋测微器固定刻度为4.5 mm，可动刻度为20.0×0.01 mm，则圆柱体直径d＝4.5 mm＋0.200 mm＝4.700 mm.‎ ‎（3）欧姆表读数为R＝22×10 Ω＝220 Ω.‎ ‎（4）①电源电动势为4 V，电路中的最大电流I＝＝ A≈18 mA，应选择电流表A2，圆柱体两端最大电压约为U＝15×220×10－3 V＝3.3 V，则电压表选V1即可.本实验中，滑动变阻器若为限流接法，R1对电路影响小，R2不易操作，因此滑动变阻器应为分压接法，即选择小阻值R1即可；②由于＝ Ω>220 Ω，故被测电阻属于小电阻，电流表应选外接法.电路图如图所示.‎ 答案：（1）50.15　（2）4.700　（3）220‎ ‎（4）①A2　V1　R1　②电路图见解析 ‎8.（2019·太原二模 ‎）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A（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.‎ 图（a）‎ ‎（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）.‎ 图（b）‎ ‎（3）如图所示，用螺旋测微器测得该圆柱体的直径为　　　　‎ cm，用游标卡尺测量其长度为　　　　cm.‎ ‎　 图（c）　　　图（d）‎ ‎（4）由以上数据可求出ρ＝　　　　Ω·m（保留三位有效数字）.‎ 解析：（1）由于＝＝250>＝＝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，则实验电路图如图1所示.‎ 图1‎ ‎（2）图（b）中6个点基本处于一条直线上，过这些点作U-I图象，如图2所示，根据图线的斜率表示电阻大小可得R＝＝240 Ω.‎ 图2‎ ‎（3）用螺旋测微器测得该圆柱体的直径为d＝1.5 mm＋19.4 mm×0.01＝1.694 mm＝0.169 4 cm，用游标卡尺测量其长度为l＝10 mm＋14×0.05 mm＝10.70 mm＝‎ ‎1.070 cm.‎ ‎（4）根据电阻定律R＝ρ，且S＝π，解得ρ＝，代入数据解得ρ＝5.05×10－2 Ω·m.‎ 答案：（1）见解析　（2）240　（3）0.169 4　1.070‎ ‎（4）5.05×10－2‎ ‎[提素养]‎ ‎9.某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下：‎ ‎（1）用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示，其长度是______mm.‎ ‎（2）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，表盘示数如图所示，则该电阻的阻值约为　　　　Ω.‎ ‎（3）为了更精确地测量其电阻，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0～3 mA，内阻约50 Ω）；‎ 电流表A2（量程0～15 mA，内阻约30 Ω）；‎ 电压表V（量程0～3 V，内阻约10 kΩ）；‎ 滑动变阻器R1（阻值范围0～15 Ω）；‎ 滑动变阻器R2（阻值范围0～2 kΩ）；‎ 直流电源E（电动势4 V，内阻不计）；‎ 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，电流表应选　　　　，滑动变阻器应选　　　（选填代号）.‎ ‎（4）请在图中补充连线并完成实验.‎ ‎（1）100.45　（2）220‎ ‎（3）A2　R1　（4）如图所示 ‎10.（2019·天津模拟）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）用游标为50分度的卡尺测量其长度如图所示，由此可知其长度为　　　　cm.‎ ‎（2）用螺旋测微器测量其直径如图所示，可知其直径为____mm.‎ ‎（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为　　　Ω.‎ 答案：（1）3.020　（2）4.700　（3）170‎ ‎11.（1）图示为简单欧姆表原理示意图，电流表的满偏电流IR＝15 mA，内阻Rg＝20 Ω，可变电阻R的最大阻值为200 Ω，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω，图中与左侧接线柱相连的表笔颜色应是　　　　色，接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝　　　　Ω.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比较　　　　（选填“变大”“变小”或“不变”）.‎ ‎（2）某同学使用多用电表的欧姆挡“×100”的倍率，调零后测某电阻，发现指针偏角太小，则应改用　　　　（选填“×10”或“×1 000”）倍率挡.‎ 答案：（1）红　100　变大　（2）×1 000‎ ‎12.（2019·陕西师大附中模拟 ‎）多用电表欧姆挡内部电路如图甲所示，某实验小组利用滑动变阻器和毫安表测量某一多用电表“×10 Ω”挡内部电源的电动势E，实物电路如图乙.‎ 甲　　　　　　　乙　　　　　　‎ ‎（1）把多用表选择旋钮拨到欧姆挡的“×1 Ω”位置，将红、黑表笔短接后进行　　　　.‎ ‎（2）正确连接图乙的电路后，将滑动变阻器的阻值调至最　　　　（选填“大”或“小”），闭合开关，调节滑动片P，获取几组多用电表的电阻读数和毫安表的电流读数并记录.若某次实验毫安表的电流读数为I，多用电表的示数R如图丙，则多用电表外部接入电路的电阻（即滑动变阻器的电阻和毫安表的内阻之和）为　　　　Ω.‎ 丙 ‎（3）根据欧姆挡表盘数据，可知多用表“×1 Ω”挡内部电路的总内阻为R0＝　　　　Ω.‎ ‎（4）根据实验原理，该电阻挡内部电源的电动势表达式为E＝_____（用I、R和R0表示）.‎ 答案：（1）欧姆调零　（2）大　40　（3）30　（4）I（R＋R0）‎ ‎13.（2019·北京模拟）在“测量金属电阻率”‎ 实验中，某同学为了选用合适的器材，先用多用电表粗测了一段粗细均匀的被测电阻丝的阻值.‎ ‎（1）他用表盘如图所示的多用电表测量电阻丝的电阻.先将选择开关调到电阻挡的“×10”位置，将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，把两笔尖相互接触，调节　　　　（选填“S”或“T”），使多用电表的指针指向电阻挡的　　　　（选填“0”或“∞”）刻度.‎ ‎（2）将红、黑表笔的笔尖分别与电阻丝两端接触，发现指针偏转角度过大，为了测量准确，他应将选择开关调到电阻挡的________（选填“×1”或“×100”）位置.‎ ‎（3）经过初步测量和分析小明决定采取安培表外接法测量电阻丝的电阻.‎ 如图所示是实验室测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请补充完整　　　　.‎ ‎（4）用刻度尺测量连入电路部分的电阻丝长度为 L，用螺旋测微器测量电阻丝的外径d，示数如图所示，电阻丝外径d为________mm.‎ ‎（5）用测得的I、U、L、d等物理量，写出电阻率表达式ρ＝______（用给定的物理量符号和已知常数表示）.‎ ‎（6）为了进一步研究滑动变阻器对实验的影响，某同学选择合适的电路后，分别用最大阻值是5 Ω、50 Ω、2 000 Ω的三种滑动变阻器做限流电阻.当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别做出电压表读数U随滑片移动距离x的关系曲线a、b、c，如图所示.用最大阻值为2 000 Ω的滑动变阻器做实验得到的图线是图中的　　　　（选填“a”“b”或“c”）；如果待测电阻两端电压需要有较大的调节范围，同时操作还要尽量方便，应选择图中的　　　　（选填“a”“b”或“c”）所对应的滑动变阻器.‎ 答案：（1）T　0　（2）×1‎ ‎（3）如图所示 ‎（4）0.725　（5）　（6）a　b