2022高考物理一轮复习-实验抢分练测定金属的电阻率新人教版.doc

2022高考物理一轮复习 实验抢分练测定金属的电阻率新人教版

2022高考物理一轮复习 实验抢分练测定金属的电阻率新人教版

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实验专项抢分练(八)　测定金属的电阻率
(建议用时40分钟)
1.某学生用如图甲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,恒定电源,电源输出电压恒为E=12 V,电压表V,量程为0～3 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按如图甲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U-x曲线,求出金属导线的电阻率ρ。

完成下列填空:
(1)由螺旋测微器测量金属导线的直径d,其示数如图乙所示,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作出的U-x图线如图丙所示,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的字母和实验步骤中测出的物理量的字母表示) 
【解析】(1)d=0.5 mm+0.01×37.0 mm=0.870 mm。
(2)已知被测金属导线允许流过的最大电流Imax=0.8 A,则Rmin== Ω=15 Ω,又电压表量程为0～3 V,所以为保证安全,又要测量误差较小,应选电阻R2。
(3)设金属导线单位长度的电阻为R0,当x长度的导线两端电压为U时,由闭合电路欧姆定律得
E=(lR0+R2)。
得U=x,所以题图丙中图线斜率k=,
解得R0=,
由R=ρ,可得R0l=,
得ρ=。
答案:(1)0.870　(2)R2　(3)
2.(2020·衡水中学模拟)某同学测量一金属导体的电阻率,如图甲所示,该导体横截面为空心的正方形。外正方形的边长是内正方形边长的2倍且内正方形中空。经粗略测量该金属导体电阻为5 Ω 左右。为了精确测量它的阻值R,以便进一步测出该材料的电阻率ρ,实验室备有下列器材。
A.电源E(电动势为3 V,内阻不计)
B.电流表A1(量程为0～1 A,内阻r1约为 0.1 Ω)
C.电流表A2(量程为0～0.6 A,内阻r2=5 Ω)
D.滑动变阻器R0(阻值范围0～3 Ω)
E.开关S,导线若干

(1)请在图乙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。
(2)做实验时,先把滑动变阻器滑片P滑动到A端,闭合开关S,滑动P到合适位置,记录电流表A1的读数I1,记录电流表A2的读数I2,可以求出金属导体电阻R=
　　　　　(用题中所给字母表示),然后滑动滑片,多次测量求平均值,可得到
更精确阻值。 
(3)该同学测得外正方形的边长为a,金属导体的长度为L。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ=　　　　。 
【解析】(1)电路图如图所示。

(2)由并联知识和电阻定义式可知R=。
(3)该导体横截面积为
S=a2-=a2
由电阻定律R=ρ可得,ρ=。
答案:(1)见解析　(2)　(3)
3.(2020·全国Ⅰ卷)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1 kΩ,电流表内阻为0.5 Ω,该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。

回答下列问题:
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在　　　　　(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。 

(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线　　　　　(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为　　　　　Ω(保留1位小数)。 
(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为　　　　　Ω(保留1位小数)。 
【解析】(1)若将电压表跨接在O、P之间,I=+,解得U=·I,根据一次函数关系可知对应斜率为,且<Rx。若将电压表接在O、Q之间,U=I(Rx+RA),根据一次函数关系可知对应斜率为(Rx+RA),且(Rx+RA)>Rx,结合图像的斜率可知kI>kII,所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O、P之间。
(2)、(3)因为待测电阻为几十欧姆的电阻,通过图像斜率估算待测电阻为50 Ω左右,而==20、==100,则<,说明电流表的分压较小,电压表的分流较大,所以电压表应跨接在O、Q之间,所以选择图线I得到的结果较为准确。
根据图像可知Rx+RA=≈50.5 Ω,考虑电流表内阻,修正后待测电阻的阻值Rx=50.5 Ω-0.5 Ω=50.0 Ω。
答案:(1)O、P　(2)I　50.5　(3)50.0
4.某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率,设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A1、A2,电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下:调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大;闭合开关,适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值;记录两个电流表Al、A2的示数分别为I1、I2。请回答以下问题:

(1)若电流表的内阻可忽略,则电流表示数I2=　　　　I1时,电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。 
(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径,螺旋测微器的示数如图乙所示,该笔芯的直径为　　　mm。 
(3)已测得该笔芯的长度L=20.00 cm,电阻箱R1的读数为5.00 Ω,根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率ρ=　　　Ω·m(结果保留3位有效数字)。 
(4)若电流表A2的内阻不能忽略,仍利用(1)中方法,则笔芯电阻的测量值　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 
【解析】(1)由并联电路特点可知,当I2=I1时,电阻箱的阻值与待测笔芯的阻值相等。(2)螺旋测微器的读数为1.000 mm;(3)由公式R=ρ可计算,笔芯的电阻率为1.96×10-5 Ω·m;(4)电流表A2的内阻不能忽略时,电流表A2与电阻箱的电阻之和等于待测笔芯的电阻,即电阻的测量值小于真实值。
答案:(1)　(2)1.000　(3)1.96×10-5　(4)小于