2021版高考物理一轮复习考点集训三十三第4节实验：测定金属丝的电阻率含解析

2021版高考物理一轮复习考点集训三十三第4节实验：测定金属丝的电阻率含解析

考点集训(三十三)　第4节　实验：测定金属丝的电阻率 ‎1．(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中 B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值 C．用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值 D．实验中应保持金属丝的温度不变 ‎[解析] 实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法．故A、C操作错误．‎ ‎[答案] AC ‎2．(多选)用伏安法测电阻的电路如图所示，若考虑电表内阻的影响，用两表示数算出R测＝，则(　　)‎ A．R测比真实值大 B．R测比真实值小 C．引起误差的原因是电压表分流 D．引起误差的原因是电流表分压 ‎[解析] 由于电压表有内阻，它与R并联起了分流作用，使流过R的电流比电流表的读数要小一些，而R测＝，I偏大，R测偏小，B、C均对．‎ ‎[答案] BC ‎3．某实验小组选用下列器材探究“热敏电阻Rt(常温下阻值约为40 Ω)的温度特性”，要求实验过程中加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大．‎ A．电流表○,A1)(量程100 mA，内阻约1 Ω)‎ B．电流表○,A2)(量程0.6 A，内阻约0.3 Ω)‎ C．电压表○,V1)(量程3.0 V，内阻约3 kΩ)‎ D．电压表○,V2)(量程15.0 V，内阻约10 kΩ)‎ E．滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω) ‎ F．滑动变阻器R′(最大阻值为500 Ω)‎ G．电源E(电动势15 V，内阻忽略)‎ H．开关、导线若干、烧杯、水和温度计 ‎(1)电流表应选________；电压表应选________；滑动变阻器应选________．(填写器材前面的字母代号)‎ ‎(2)将实物图中所缺的导线补接完整．‎ 6‎ ‎(3)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于________端(填“a”或“b”)．‎ ‎(4)实验中测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的Rt－t图象的实测曲线与理论曲线如图所示．则Rt－t图象的实测曲线是________(填“①”或“②”)．‎ ‎[解析] (1)电压表的最小电压应为量程的即5 V，常温下热敏电阻的电阻为40 Ω，故选择电流表B；电源电压为15 V，所以选择电压表D，滑动变阻器应选择和被测电阻阻值相差不大的，故选择E.‎ ‎(2)电压要求从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，如图所示．‎ ‎(3)刚开始时，要求电压表示数为零，故位于a端．‎ ‎(4)由电路图可知，电压表示数是准确的，但由于电压表的分流使电流表测量值总是要大于真实值；故可能是电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小．故曲线①为实测曲线．‎ ‎[答案] (1)B　D　E ‎(2)见解析 6‎ ‎(3)a　(4)①‎ ‎4．有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重1～2 N，长约为30 cm，电阻约为10 Ω.已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0.因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：‎ A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表(0～600 mA，1.0 Ω)‎ D．电流表(0～3 A，0.1 Ω)‎ E．电压表(0～3 V，6 kΩ)‎ F．滑动变阻器(0～20 Ω，0.5 A)‎ G．滑动变阻器(0～10 kΩ，2 A)‎ H．蓄电池(6 V，0.05 Ω)‎ I．开关一个，带夹子的导线若干 ‎(1)除待测金属管线外，还应选用的器材有____________(只填器材前的字母)．‎ ‎(2)为了尽量多测几组数据，在方框中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．‎ Ｋ　‎ ‎(3)实验中要测量的物理量有：____________________________________________________________；计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0＝__________．‎ ‎[解析] (1)本实验需要用伏安法测量电阻，根据欧姆定律有R＝，同时要结合电阻定律公式R＝ρ求解截面积，故要用电压表测量电压，用电流表测量电流，用刻度尺测量长度，用螺旋测微器测量边长．当然，要组成电路，还需要电源、开关、导线以及滑动变阻器．滑动变阻器应选择跟待测电阻相差不大的，而电路中最大电流约为I＝＝0.6 A，故电流表应选D.‎ ‎(2)由于要求尽可能测出多组有关数值，故滑动变阻器要采用分压式接法，金属管线电阻较小，因此电流表采用外接法．‎ 6‎ ‎(3)根据欧姆定律有R＝，根据电阻定律公式有R＝ρ，由此解得S＝.因此要用螺旋测微器测横截面边长a，用毫米刻度尺测金属管线长度L，用电压表测金属管线两端电压U，用电流表测通过金属管线的电流I，因此金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0＝a2－.‎ ‎[答案] (1)ABCEFHI　(2)见解析　(3)横截面边长a、管线长度L、管线两端电压U、通过管线的电流I　a2－ ‎5．为了研究咸湖出现的规律，某同学设计了一个检测河水电阻率的实验，他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图甲所示，两电极相距L＝0.314 m，其间充满待测的河水，安装前他用游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图乙所示．他还选用了以下仪器：量程15 V，内阻约300 kΩ的电压表；量程300 μA，内阻约50 Ω的电流表；最大阻值1 kΩ的滑动变阻器；电动势E＝12 V、内阻r＝6 Ω的电池组，开关一只，导线若干．图丙坐标系中包括坐标为(0，0)的点在内的9个点表示他测得的9组电流I、电压U的值，根据以上材料完成以下问题：‎ ‎(1)玻璃管的内径d＝________mm.‎ 6‎ ‎(2)图丁中的实物仪器有一部分已连线，将其他部分连接成能测出图丙数据的实物连接图．‎ ‎(3)水的电阻率ρ＝________(结果保留两位有效数字)．‎ ‎[解析] (1)游标卡尺的读数为d＝5 mm＋×10 mm＝5.50 mm.‎ ‎(2)根据U－I图象可知电流从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，由U－I图象可算出水柱的电阻远大于电流表内阻，所以电流表采用内接法，实物连线如图所示．‎ ‎(3)因为U＝IR即R＝ Ω＝1×105 Ω，‎ 又因为R＝ρ，S＝，联立解得ρ＝R，‎ 则ρ＝1×105× Ω·m≈7.6 Ω·m.‎ ‎[答案] (1)5.50　(2)见解析图　(3)7.6 Ω·m ‎6．某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.‎ 实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃，实验得到的R2－t数据见下表．‎ t/℃‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ R2/Ω ‎900.0‎ ‎680.0‎ ‎500.0‎ ‎390.0‎ ‎320.0‎ ‎270.0‎ ‎240.0‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到______(填“a”或“b”)端；‎ 6‎ ‎(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线；‎ ‎(3)由作出的R2－t图线可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性，当t＝44.0 ℃时，可得RT＝__________Ω；‎ ‎(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.‎ ‎[解析] (1)由图可知，滑动变阻器采用限流接法，实验开始时应让电路中电流最小，所以滑动变阻器接入电阻应为最大，故开始时滑片应移动到b端；‎ ‎(2)根据描点法可得出对应的图象如图所示；‎ ‎(3)由R2－t图线可知，当t＝44.0 ℃时，对应在的坐标约为450 Ω；可得：RT＝450 Ω；‎ ‎(4)根据电阻箱的读数方法可知，电阻箱的读数为：6×100 Ω＋2×10 Ω＝620.0 Ω，由图可知对应的温度为33.0 ℃；‎ ‎[答案] (1)b　(2)见解析图　(3)450.0(440.0～460.0)‎ ‎(4)620.0　33.0‎ 6‎