全国版2021高考物理一轮复习专题九恒定电流考点2实验：测定金属的电阻率精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题九恒定电流考点2实验：测定金属的电阻率精练含解析

实验:测定金属的电阻率 ‎1.[2020安徽合肥调研,10分]某兴趣小组欲测定一阻值约为5 Ω的未知电阻Rx的阻值,现有如下实验器材:‎ 电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ);‎ 电流表(0~0.6 A,内阻约0.5 Ω);‎ 滑动变阻器(0~20 Ω);‎ 电源(电动势3 V,内阻不计);‎ 开关一个、导线若干.‎ ‎(1)用笔画线代替导线将图甲所示的电路图补充完整.‎ ‎(2)在正确连接电路后,闭合开关.当滑动变阻器的滑片移至某位置时,电压表和电流表的示数分别如图乙和图丙所示.由图可知,电压表读数为　　　　V,电流表读数为　　　A,可得待测电阻的阻值为　　　　Ω(结果保留2位小数). ‎ ‎(3)用该方案测得的电阻值　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)其真实值. ‎ ‎2.[2020贵州贵阳摸底,9分]某同学测定一个阻值约为10 Ω的定值电阻Rx的阻值.现有如下器材:‎ A.多用电表 B.电源(电动势3 V)‎ C.滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω)‎ D.电流表(量程0.6 A,内阻约为5 Ω;量程3 A,内阻约为1 Ω)‎ E.电压表(量程3 V,内阻约为5 kΩ;量程15 V,内阻约为25 kΩ)‎ F.开关一个,导线若干 ‎(1)若该同学用已经机械调零的多用电表测量电阻Rx的阻值.测量前,应先把倍率选择开关调到　　　　(填“×1”“×10”或“×100”)挡位,将两表笔短接,再调　　　　　　使指针指向“0 Ω”. ‎ ‎(2)接下来,该同学用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,要求电压表指针的偏转角度不小于满偏的三分之一,图(a)中部分电路已经连接好,请按照要求用笔画线代替导线补充完成实物连线.‎ - 5 -‎ ‎(3)正确连线后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表和电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示.若不考虑电表对电路的影响,由此可得Rx=　　　　Ω(结果保留3位有效数字). ‎ ‎(4)在电路连接正确,操作、读数和计算均无误的情况下,该同学实际测得电阻Rx的阻值与真实值相比　　　　(填“偏大”“偏小”或“相等”),主要是由　　　　(填“电流表的分压”或“电压表的分流”)造成的. ‎ ‎3.[新角度,8分]用下列器材测量电流表A1的电阻r1:要求测量尽量准确,能够使电路中各表的读数控制在量程范围内,并且大于量程的‎1‎‎3‎.‎ 器材 规格 待测电流表A1‎ 量程800 μA　内阻约为500 Ω 电流表A2‎ 量程10 mA　内阻r2=40 Ω 电压表V 量程15 V　内阻约10 kΩ 电源E 电动势1.5 V　内阻不计 滑动变阻器R 最大电阻10 Ω 两个定值电阻 R1=50 Ω　R2=500 Ω 开关K　导线若干 评价下面四个电路设计:认为符合要求的,写出r1的表达式,并说明所用符号的物理意义.认为不符合要求的,写出理由.‎ ‎(A)   ‎ - 5 -‎ ‎(B)    ‎ ‎(C)    ‎ ‎(D)    ‎ ‎4.[9分]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;‎ 图(a)　图(b)‎ ‎(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 U‎2‎U‎1‎ ‎3.44‎ ‎3.43‎ ‎3.39‎ ‎3.40‎ ‎3.39‎ ‎(6)利用上述5次测量所得U‎2‎U‎1‎的平均值,求得Rx=　　　Ω.(保留1位小数) ‎ - 5 -‎ 考点2　实验:测定金属的电阻率 ‎1.(1)如图所示(2分)　(2)2.20(2分)　0.48(2分)　4.58(2分) ‎ ‎(3)小于(2分)‎ 解析:(1)待测电阻Rx阻值远小于电压表内阻,故应采用电流表外接法;实验提供的滑动变阻器的总电阻大于待测电阻,故滑动变阻器应采用限流式接法,电路如答图所示.(2)电压表的量程为0~3 V,最小分度值为0.1 V,所以电压表读数为2.20 V;电流表的量程为0~0.6 A,最小分度值为0.02 A,所以电流表读数为0.48 A;由欧姆定律可知电阻测量值Rx=‎2.20‎‎0.48‎ Ω≈4.58 Ω.(3)由于电流表外接,电流测量值大于实际通过待测电阻的电流,所以电阻测量值偏小.‎ ‎【规律总结】　(1)当待测电阻阻值远小于电压表内阻时,采用电流表外接法;当待测电阻阻值远大于电流表内阻时,采用电流表内接法.(2)当待测电阻阻值大于滑动变阻器总电阻时,滑动变阻器一般采用分压式接法;当待测电阻小于滑动变阻器总电阻时,滑动变阻器一般采用限流式接法.‎ ‎2.(1)×1(1分)　欧姆调零旋钮(1分)　(2)实物连线如图所示(2分)　(3)9.58(2分)　(4)偏小(2分)　电压表的分流(1分)‎ 解析:(1)使用多用电表测电阻时,要将选择开关置于电阻挡,选择倍率时,应使测量时指针位于表盘中间位置附近,所以测量阻值约为10 Ω的未知电阻应选择“×1”的倍率,然后进行欧姆调零,即将两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”.(2)由于待测电阻Rx远小于电压表内阻,故电流表应外接,即将电压表直接与待测电阻并联.(3)由图可知电阻两端电压测量值为2.30 V,通过电阻的电流的测量值为0.24 A,由欧姆定律可知,待测电阻的测量值为Rx=UI≈9.58 Ω.(4)由于电流表外接,电压表分流的影响使得通过电阻的电流的测量值偏大,所以电阻测量值偏小.‎ ‎3.(A)电压表的量程太大,指针偏角太小.(2分)‎ ‎(B)滑动变阻器不能将电流控制在电流表的量程范围内.(2分)‎ ‎(C)当A2的读数大于量程‎1‎‎3‎时,A1的量程不够.(2分)‎ ‎(D)符合要求,r1的表达式r1=I‎2‎r‎2‎I‎1‎,其中I1是电流表A1的电流,I2是电流表A2的电流,r2‎ - 5 -‎ 是电流表A2的电阻.(2分)‎ ‎4.‎ ‎(1)实物连线如图(3分)　(4)(U‎2‎U‎1‎-1)R0(3分)　(6)48.2(3分)‎ 解析:开关S2掷于1端,由欧姆定律可得通过Rx的电流I=U‎1‎R‎0‎,将开关S2掷于2端,R0和Rx两端电压为U2,Rx两端电压为U=U2-U1,由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx=UI=U‎2‎‎-‎U‎1‎U‎1‎R0=(U‎2‎U‎1‎-1)R0.5次测量所得U‎2‎U‎1‎的平均值为‎1‎‎5‎(3.44+3.43+3.39+3.40+3.39)=3.41,代入得Rx=(3.41-1)×20.0 Ω=48.2 Ω.‎ - 5 -‎