高考物理一轮复习第7章恒定电流实验7测定金属丝的电阻率模拟新人教版选修3-1 8页

实验 7 测定金属丝的电阻率 1．(2016·浙江卷)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为 3V、内阻约为 3kΩ的 电压表和量程为 0.6A、内阻约为 0.1Ω的电流表。采用分压电路接线，图 1 是实物的部分连 线图，待测电阻为图 2 中的 R1，其阻值约为 5Ω。 导学号 51342824 (1)测 R1 阻值的最优连接方式为导线①连接__a (填 a 或 b)、导线②连接__d (填 c 或 d)。 (2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得 R1 的阻值为__4.5(4.4～4.7) Ω。 U/N 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53 (3)已知图 2 中 R2 与 R1 是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2 的边长是 R1 的 1 10 ，若测 R2 的阻值，则最优的连线应选__B__(填选项)。 A．①连接 a，②连接 c B．①连接 a，②连接 d C．①连接 b，②连接 c D．①连接 b，②连接 d [答案] (2)如图所示 [解析] (1)因电压表的内阻远大于电阻 R1 的阻值，故电流表应外接，导线①连接 a，因 题述要求采用分压电路接线，故导线②连接 d。 (2)由实验数据用作图法求得 R1 的阻值为 R1＝2.40－0.40 0.53－0.09 Ω＝4.5Ω。 (3)根据电阻定律 R＝ρl S ，由题给条件知 R2＝R1＝4.5Ω，因电压表的内阻仍远大于电阻 R2 的阻值，测电阻 R2 阻值的最优连接方式应是导线①连接 a，导线 ②连接 d，故选项 B 正确。 2．(2016·江苏卷)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值 R 随温度 t 的变化关系。 已知该金属电阻在常温下的阻值约 10 Ω，R 随 t 的升高而增大。实验电路如图所示，控温箱 用以调节金属电阻的温度。 导学号 51342825 实验时闭合 S，先将开关 K 与 1 端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度 t1，t2，… 和电流表的相应示数 I1，I2，…。然后将开关 K 与 2 端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再 次为 I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数 R1，R2，…。 (1)有以下两种电流表，实验电路中应选用__A__。 A．量程 0～100 mA，内阻约 2Ω B．量程 0～0.6 A，内阻可忽略 (2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由 9.9 Ω调节至 10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮 “a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是__①②③(或①③②)__。 ①将旋钮 a 由“0”旋转至“1” ②将旋钮 b 由“9”旋转至“0” ③将旋钮 c 由“9”旋转至“0” (3)实验记录的 t 和 R 的数据见下表： 温度 t/(℃) 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 阻值 R/(Ω) 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8 请根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出 R－t 图象。 由图线求得 R 随 t 的变化关系为 R＝__0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0. 04t＋9.0 都算 对)__Ω。 [答案] (3)如图所示 [解析] (1)电路中的最大电流可能为 I＝1.5 10 A＝150mA，因此选用 A。 (2)要将电阻箱的电阻值由 9.9Ω调为 10.0Ω，应先将 a 旋钮由“0”旋转至“1”，再将 c 由“9”旋转至“0”，再将 b 由“9”旋转至“0”，因此顺序为①③②。 (3)由作出的图线可知，电阻 R 与时间 t 的关系为 R＝8.8＋12－8.8 80 t(Ω)＝8.8＋ 0.04t(Ω) 3．(2015·重庆理综)同学们测量某电阻丝的电阻 Rx，所用电流表的内阻与 Rx 相当，电 压表可视为理想电压表。 导学号 51342826 (1)若使用如图甲所示电路图进行实验，要使得 Rx 的测量值更接近真实值，电压表的 a 端应连接到电路的__c__点(选填“b”或“c”)。 (2)测得电阻丝的 UI 图如图乙所示，则 Rx 为__4.1(4.0～4.2)__Ω(保留两位有效数字)。 (3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态．某同学发现对炽热电阻丝吹气， 其阻值会变化．他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为 10V 的条件下，得到电 阻丝的电阻 Rx 随风速 v(用风速计测)的变化关系如图丙所示。由图可知当风速增 加时，Rx 会 __减小__(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为 10V， 需要将滑动变阻器 RW 的滑片向__M__端调节(选填“M”或“N”)。 (4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图丁所示的电路。其中 R 为两只 阻值相同的电阻，Rx 为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响， 为待 接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加， 则 电 压 表 的 “ ＋ ” 端 和 “ － ” 端 应 分 别 连 接 到 电 路 中 的 __b__ 点 和 __d__ 点 ( 在 “a”“b”“c”“d”中选填)。 [解析] (1)电流表有较大的内阻，选择内接法会使电阻的测量值偏大，而电压表为理想 电压表，故选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差，故选 c。 (2)由部分电路的欧姆定律 R＝U I 知 U－I 图象的斜率代表电阻，求得 Rx＝ 0.8 0.195 ≈4.1 Ω。 (3)由图丙知风速增大后，代表电阻的纵坐标数值在减小；Rx 减小，导致总电阻减小，总 电流增大，使得并联部分的电压减小，故向 M 端滑动使得并联部分的电压重新增大为 10 V。 (4)当风速为零时，电压表的示数也为零，电路的 b 和 d 两点构成电桥，满足 Uad＝Uab； 而下端的 Rx 减小后 Uad>Uab 有φd<φb，故电压表的正接线柱接在 b 点，负接线柱接在 d 点。 4．(2017·山东省烟台一中模拟)实验室购买了一捆标称长度为 100m 的铜导线，某同学 想通过实验测其实际长度 。该同学首先测得导线横截面积为 1.0mm2，查得铜的电阻率为 1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻 Rx，从而确定导线的实际长度。可 供使用的器材有： 导学号 51342827 电流表：量程 0.6A，内阻约 0.2Ω； 电压表：量程 3V，内阻约 9kΩ； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5Ω； 滑动变阻器 R2：最大阻值 20Ω； 定值电阻：R0＝3Ω 电源：电动势 6V，内阻可不计；开关、导线若干。 回答下列问题： (1)实验中滑动变阻器应选__R2 (填“R1”或“R2”)，闭合开关 S 前应将滑片移至__a 端(填“a”或“b”)。 (2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。 (3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0.50A 时，电压表示数如图乙所示，读数为 __2.30(2.29、2.31 均正确)__V。 (4)导线实际长度为__94(93、95 均正确)__m(保留 2 位有效数字)。 [答案] (2)如下图所示 [解析] 本题考查了伏安法测电阻和电阻定律的应用。解题的关键是正确求出导线电阻。 (1)滑动变阻器采用的是限流式接法，电流表的量程为 0.50A，所以变阻器最小阻值为 R ＝E I ＝10Ω，故选 R2。闭合开关前应将滑片移至 a 端防止烧坏用电器。 (2)根据电路图正确画出实物图。 (3)电压表的量程为 3V，据此读数为 2.30V。 (4)导线电阻为 Rx＝U I －R0＝1.6Ω，由电阻定律 Rx＝ρl S ，可得导线的实际长度为 l＝RS ρ ＝ 1.6×1.0×10－6 1.7×10－8 m＝94m。 5 ． (2016· 江 苏 省 启 东 中 学 模 拟 ) 某 同 学 通 过 实 验 测 量 一 种 合 金 的 电 阻 率 。 导学号 51342828 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧 如图 1 所示的部件__B__(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的 直径为__0.410__mm。 (2)如图 2 所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将 滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小 的变化。由此可以推断：电路中__7、9__(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了__断路__(选 填“短路”或“断路”)。 (3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为 2.23V 和 38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的 阻值为 58.7Ω。为了更准确地测出合 金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。 [答案] (3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量 多组电流和电压值，用图象法求电阻值) [解析] 本题考查电阻率的测量及电路故障的分析。解题的关键是弄清各用电器的连接 方式及实验的原理。 (1)螺旋测微器读数为 41.0×0.01mm＝0.410mm。 (2)电压表和电流表都有示数，说明它们都连接在电源上，而各表的示数变化不大说明线 路中电阻很大，故电路中的 7、9 间出现断路现象。 (3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流 和电压值，用图象法和电阻值) 6．(2017·广东揭阳一 中、潮州金中联考)在“测金属丝的电阻率”实验中，提供以下 实验器材：待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、毫米刻度尺；电压表 V(量程 3V，内阻约 5kΩ)、 电流表 A(量程 0.6A，内阻 RA＝1.0Ω)；电源 E(电动势约 3V)、滑动变阻器、开关及导线若干。 某同学进行了如下操作： 导学号 51342829 (1)用毫米刻度尺测金属丝的长度 L；用螺旋测微器测金属丝的直径 d。 (2)按照实验设计的电路原理图(图甲)进行实物连接，请在图乙中连线。 (3)进行了相应测量，利用电压表和电流表的读数画出了如图丙所示的 U－I 图象，由此 得到金属丝电阻 R＝__4__Ω。 (4)根据ρ＝__πRd2 4L __(用 R、d、L 及有关常数表示)，即可计算该金属丝的电阻率。 [答案] (2)如图所示 [解析] (3)由图示图象可知，金属丝阻值 R＝U I －RA＝2.0 0.4 Ω－1.0Ω＝4Ω； (4)R＝ρL S ＝ρ L π d 2 2 ，解得ρ＝πRd2 4L 。