专题36 测定金属的电阻率（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测 19页

‎ ‎ 第36讲 测定金属的电阻率——测 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ ‎1．（9分）在“测定金属的电阻率”的实验中：‎ ‎(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d=_______mm；‎ ‎(2)按图所示的电路图测量金属丝的电阻Rx（阻值约为15Ω）。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：‎ 电压表V（量程0~3V，内阻约3kW）；‎ 电流表A1（量程0~200mA，内阻约3W）；‎ 电流表A2（量程0~0.6A，内阻约0.1W）；‎ 滑动变阻器R1（0~50W）；‎ 滑动变阻器R2（0~200W）；‎ 电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。‎ 为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选_________，滑动变阻器应选________。（选填器材的名称符号）‎ ‎(3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=___________。（用题目所给字母和通用数学符号表示）‎ ‎【答案】 0.384（0.382~0.386）A1R1‎ ‎【解析】‎ 点睛：本题考查测量导体电阻率的实验，要注意正确分析题目中给出的物理量，从而确定出可用的仪表；题中同时注意应用电学中的基本规律分析实验数据；‎ ‎2．（9分）一根固定在刻度尺上的均匀电阻丝R(总阻值小于5 Ω)两端各有1个固定的接线柱a、b,刻度尺的中间有1个可沿电阻丝滑动的触头c,c的上端为接线柱,触头c与电阻丝通常不接触,当用手按下时,才与电阻丝接触且可在刻度尺上读出触点的位置。现提供以下器材来测量该电阻丝的电阻率ρ。‎ A．电压表(0~3 V~15 V,电阻约为3 kΩ或15 kΩ)‎ B．电流表(0~0.6 A~3 A,电阻约为0.5 Ω或0.1 Ω)‎ C．电池组(电动势为3 V,内阻很小) D．保护电阻R0=2 Ω E.开关S F.螺旋测微器 G.导线若干 ‎(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径时,示数如图甲所示,则该电阻丝的直径d=________mm;‎ ‎(2)根据所提供的器材在图乙的方框中画出该实验的电路图,要求:‎ ‎①改变触头c的位置,电流表的示数不变; ‎ ‎②能够进行多次测量;‎ ‎(3)按(2)中设计的实验电路图用笔画线代替导线连接图丙中的实物图(注意量程的选择);‎ ‎(4)通过改变触头c的位置,分别量出多组与电阻丝长度L对应的电压U的数据(电流表示数维持0.4 A不变),并已描绘在坐标纸上,得到的U—L图线如图丁所示。‎ ‎①U—L图线的斜率k=______,根据实验得到的数据可计算出该电阻丝的电阻率ρ=______;(结果均保留两位有效数字)‎ ‎②下列有关实验的说法正确的是_______________。‎ A．用螺旋测微器在被测电阻丝同一位置测三次,求出直径的平均值 B．电路中的电流不宜过大,通电时间不宜过长,故实验中应接入一保护电阻R0‎ C．实验中电阻丝的电阻率的测量值等于真实值 D．在U—L坐标系中通过描点连线得到的图线是电阻丝的伏安特性曲线 ‎【答案】 1.900①2.0N/m， 1.6×10-5Ω·m ②B ‎【解析】‎ ‎(3)按(2)中设计的实验电路图的实物图如图所示：‎ ‎(4)①U—L图线的斜率，，则，，则，代入数据解得；‎ 点睛：本题考查了测定金属丝电阻率的实验，关键明确实验原理，根据欧姆定律、电阻定律列式分析，会用图象法处理数据。‎ ‎3．（9分）现有如下器材：‎ ‎①待测电阻Rx阻值约为20～30Ω ‎②待测电流表A，刻度尚清晰，但数值完全模糊不清，现要将刻度值标注上去 ‎③电压表V，量程6V，内阻约为6KΩ ‎④电组箱R1：0～999.9Ω ‎⑤滑动变阻器R，最大阻值30Ω ‎⑥电源E，电动势约6V，内阻不可忽略 ‎⑦开关一只，导线若干 为了测定电阻Rx，并标注上电流表的刻度值，某同学用如图所示的电路进行实验，调节R1与R2至适当值使电流表满偏，记录此时电压表U和电阻箱R1的读数，再次改变R1与R的值，仍使电流表满偏，多次测量，记录U与R1的数据如下表。‎ ‎(1)由测量数据可知，U与R1之间并非线性关系，为了更好利用所测量的数据，某同学“化曲为直”得到如图所示的图像，该同学所画图像的横轴为______，纵轴为______。‎ ‎(2)借助该图像，可计算出Rx的测量值为______Ω，电流表的满偏电流为______A．（结果保留两位有效数值）‎ ‎【答案】 25 0.20‎ ‎【点睛】考查数形结合的思想方法：根据电路图得到U与R1之间之间的关系，或直接由数据表根据图象上的点确定横轴、纵轴；根据电路图得到U与R1之间之间的关系，从而根据图象截距得到Rx的测量值；再根据图象斜率求得满偏电流。‎ ‎4．（9分）某学习小组的同学用如图甲所示的电路来探究电学黑箱内的电学元件，已知该电学黑箱可能有电容器、电感线圈、定值电阻三种电学元件，在接线柱间以如图乙所示的“Z”字连接，且相邻两接线柱间只有一个元件.‎ ‎(1)小明同学分别将黑箱接线柱AB、BC、CD接入甲电路中，闭合开关S，计算机显示出电流传感器的输出电流随时间变化的图像分别如a、b、c所示，则_____(选填：AB、BC、CD)间接入的是定值电阻。‎ ‎(2)小聪同学为了进一步精确测量黑箱内定值电阻的阻值，设计了如图丙所示的电路，其中：‎ A是电流表(量程为0.20mA，内阻约为100Ω)‎ R是电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)‎ R1是滑动变阻器 R2是保护电阻 E是直流电源(电动势4V，内阻不计)‎ 单刀单掷开关2只，导线若干 ‎①调节电阻箱，使电阻箱接入电路中的阻值为90.7Ω，只闭合S1，调节滑动变阻器，电流表读数为0.15mA；然后保持滑动变阻器的滑片位置不动，再闭合S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为186.3Ω时，电流表的读数仍为0.15mA，则黑箱内定值电阻的阻值为_______Ω。‎ ‎②上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都要保证电路安全，则在下面提供的四个电阻中，保护电阻R应选用_________(选填答案番号)‎ A． 200kΩ  B． 20kΩ  C． 10kΩ  D． 20Ω ‎③下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用，既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器是最佳选择________(选填答案番号).‎ ‎【答案】 (1)C； (2)① 95.6； ② B； ③ C；‎ ‎【解析】(1).由图a看出，a接入电路时有瞬间的电流，电容器充电过程有短暂的电流，电路稳定后电路中没有电流，说明AB间是电容器；由b图看出，此元件接入电路时，电流逐渐增大，是由于线圈中产生自感电动势的阻碍作用，电流只能逐渐增大，说明BC间是电感线圈；从c图看出，此元件接入电路时电流恒定不变，说明CD是定值电阻；‎ ‎(2). ①由于电路中的电流不变，根据欧姆定理可知电阻不变，则有，解得黑箱内定值电 ‎5．（9分）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（8V，内阻约10Ω）；‎ 电压表V（0—6V，内阻约为50kΩ）；‎ 电流表mA（0—20mA, 内阻为40Ω）；‎ 滑动变阻器R1（0-20Ω）；‎ 待测电阻R（约为200Ω）；‎ 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.______‎ ‎（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）。‎ ‎（3）如图c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.‎ ‎（4）由以上数据可求出ρ=_______ Ω·m。（保留3位有效数学）‎ ‎（2）图b中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，将6个点连线，如图所示 根据此图得图线的斜率是电阻大小，即；（3）如图c所示，用螺旋测微器测得该圆柱体的直径为，用游标卡尺测量其长度为；（4）根据电阻定律，且，解得：，代入数据解得：。‎ ‎【点睛】明确实验原理，画出测量电路图；根据U-I图线的斜率表示电阻，求出电阻；根据螺旋测微器和游标卡尺的读数原理读出圆柱体的直径和长度，根据电阻定律求出电阻率。‎ ‎6．（9分）某实验小组要测量某一段金属丝的电阻率。‎ ‎（1）实验时先用螺旋测微器测量金属丝的直径，用米尺测量金属丝接入电路后的长度，如图下所示，则金属丝的直径d＝______________mm，金属丝的长度l＝________ cm.‎ ‎（2）若金属丝的电阻大约为5欧，实验室给出了下列器材：‎ A．电池组(3 V，内阻1 Ω)‎ B．电流表(0～3 A，内阻0.0125 Ω)‎ C．电流表(0～0.6 A～3 A，内阻0.125 Ω)‎ D．电压表(0～3 V～15 V，内阻3 kΩ)‎ E．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)‎ F．滑动变阻器(0～2000 Ω，额定电流0.3 A)‎ G．开关、导线 为了使测量尽可能减小误差，电流表应选用量程________A，滑动变阻器应选用________(填写器材前字母序号) ，安培表应采用________ (填“内”或“外”)接法．‎ ‎（3）右上图是某同学根据所选器材设计电路，连接了部分电路，请你再用两根导线帮他把电路连接完整．‎ ‎（4）根据所选器材调节滑动变阻器，测得的一组电压和电流如下图所示，则电流表的示数为________A，电压表的示数为________V，结合前面测得的数据求得金属丝的电阻率为____________Ω·m ‎【答案】 0.798～0.800 60.10 0.6 E 外 0.48 2.20 3.81×10－6‎ ‎【解析】(1) 螺旋测微器的读数为：d=0.5mm+29.8×0.01mm=0.798mm ，金属丝的长度l=60.10cm；‎ ‎(4)由图可得：电压表示数为：U=2.2V，电流表示数为：I=0.48A，根据和，联立解得：Ω·m。‎ ‎7．（9分）某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：‎ A．电压表V B．电流表A C．螺旋测微器 D．米尺 E．滑动变阻器RP(5 Ω，2 A)‎ F．干电池组 G．一个开关和导线若干 他进行了以下操作：‎ ‎(1)用多用电表粗测金属丝的阻值：当用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________(填代码)的顺序正确进行操作，最后完成读数测量．‎ A．将选择开关旋转到欧姆挡“×1 Ω”的位置 B．将选择开关旋转到欧姆挡“×100 Ω”的位置 C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接，正确读数 D．将两表笔短接，重新进行欧姆调零 ‎(2)该同学采用上述合理步骤测量后，表针指示静止时如图所示，则金属丝的阻值约为________ Ω.‎ ‎(3)按照本题提供的实验器材,要求测量金属丝电阻实验时电压调节范尽可能围大,则滑线变阻器的用法______________(填限流或分压)．‎ ‎(4)若测得金属丝直径为D，接入电路长度为L时，电压表、电流表示数分别为U、I，则金属丝的电阻率ρ＝______________.‎ ‎【答案】 (1)ADC； (2)15； （3）分压； （4）‎ ‎8．（9分）市场上销售的铜质电线电缆产品中，部分存在导体电阻不合格问题，质检部门检验发现一个是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；再一个就是铜材质量可能合格，但横截面积较小。某兴趣小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅，纯铜的电阻率为。现取横截面积约为1 mm2、长度为100m（真实长度）的铜电线，进行实验测量其电阻率，实验室现有的器材如下：‎ A．电源（电动势约为5V，内阻不计）；‎ B．待测长度为100m的铜电线，横截面积约1 mm2；‎ C．电压表V1（量程为3V，内阻约为0．5 kΩ）；‎ D．电压表V2（量程为5V，内阻约为3 kΩ）；‎ E．电阻箱R（阻值范围0~999．9Ω）；‎ F．定值电阻 G．开关、导线若干。‎ ‎（1）小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d，如图甲所示，则_________mm。‎ ‎（2）小组设计的测量电路如图乙所示，则P是___________，N是____________，（填器材名称及对应符号）通过实验作出的图象如图丙所示。‎ ‎（3）图乙电路测得铜电线的电阻测量值比真实值___________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”），原因是_______________________________。‎ ‎（4）这捆铜电线的电阻率______________（结果保留三位有效数字）；从铜电线自身角度，你认为电阻率大的可能原因是______________。‎ ‎【答案】 1.125 电压表V2（ 电压表V1 偏大 电压表V1的分流 可能是再生铜或含过多杂质的次铜 ‎9．（9分）（1）小明同学用游标卡尺和螺旋测微器测量某段新型材料的直径和长度如图甲、乙所示，这段导体的直径为___________mm，长度为___________cm。‎ ‎（2）小明想测这种材料制成的未知电阻Rx的阻值（约为150Ω），为此他找来:‎ A．电源E：电动势约为3.0V，内阻可忽略不计；‎ B．电流表A1：量程为0～10mA，内电阻r1=20Ω；‎ C．电流表A2：量程为0～20mA，内电阻r2=8Ω；‎ D．定值电阻R0：阻值R0＝80Ω；‎ E．滑动变阻器R1：最大阻值为20Ω；‎ F．滑动变阻器R2：最大阻值为2000Ω；‎ G．单刀单掷开关S，导线若干。‎ ‎①为了尽量准确地测量这个电阻Rx的阻值，请你根据小明找到的器材，设计一个测量Rx的电路图，画在方框内___________________。‎ ‎②你所选用的滑动变阻器是_________。（只填字母代号）‎ ‎③若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则Rx的表达式为：Rx＝_____________。（用字母表示）‎ ‎【答案】 在6.122～6.125范围内均可 11.050 如图所示:‎ E ‎ ‎②为实现多次测量，滑动变阻器应采用分压接法，为便于实验操作，滑动变阻器应选R1；‎ ‎③若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，根据欧姆定律得：‎ 点睛：（1）解决本题的关键掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法，游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。‎ ‎（2）本题关键要从减小实验误差的角度选择仪器，能根据欧姆定律解答。‎ ‎10．（9分）某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。其中电流表量程为0.6 A，‎ ‎(1)先按图示电路连接好，把滑动变阻器R'滑片调至图中最 ___（填 “左”或“右”）端，将电阻箱接入a、b之间，使其阻值为零，闭合开关S，调节滑动变阻器R'，使电流表满偏；‎ ‎(2)保持滑动变阻器R'阻值不变。改变电阻箱的阻值R，得到一组电流表的示数I与R的数据如下表：‎ 请根据实验数据作出I-R关系图象______(为充分利用坐标纸，在原点纵坐标I可取0.1 A)。‎ ‎(3)用待测电阻R，替换电阻箱，读得电流表示数为0.36 A。利用(2)中测绘的I-R图象可得Rx= ___Ω。‎ ‎(4)自表格中数据可算出电源电动势为____V。使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大。若仍用本实验装置和测绘的I-R图象，先完成上述步骤(1)，再测定某一电阻，则测定结果将____（填“偏大”“偏小”或“准确”）。‎ ‎【答案】 左 7.0 6.0 准确 ‎【解析】(1)闭合开关前，应调节滑动变阻器使电路中的起始电流最小，则滑动变阻器R'滑片应置于最左端，使滑动变阻器接入电路的阻值最大。‎ ‎(2)根据实验数据描点作出I-R关系图象如下 ‎11．（10分）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0～4mA，内阻约50Ω）；‎ 电流表A2（量程0～15mA，内阻约30Ω）；‎ 电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）；‎ 电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）；‎ 直流电源E（电动势4V，内阻不计）；‎ 滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）；‎ 滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）；‎ 开关S，导线若干．‎ ‎①为了完成上述实验，电流表应选择___________，电压表应选择_________，滑动变阻器应选择________．‎ ‎②为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析．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____________．‎ ‎【答案】 50.15 4.700 220 A2 V1 R2 ‎ 为了方便调节选择小阻值即可；‎ ‎②由于，故被测电阻属于小电阻，电流表应选外接法；又题目要求尽量精确测量故变阻器应用分压式接法，电路图如图所示：‎ ‎【点睛】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。欧姆表读数等于表盘示数乘以倍率；当待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应选外接法；当滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻值时或要求电流从零调时，滑动变阻器应用分压式。‎ ‎12．（10分）导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3V，L”的字样，主要步骤如下，完成下列问题。‎ ‎(1)首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径d=________mm。‎ ‎(2)然后用欧姆表×100档粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为________Ω。‎ ‎(3)为精确测量在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的，滑动变阻器便于调节，他们根据下面提供的器材，设计了一个方案，请在答题卡上对应的虚线框中画出电路图，标出所选器材对应的电学符号_____________。‎ A．电流表（量程为60mA，内阻约为3Ω）‎ B．电流表（量程为2mA，内阻=15Ω）‎ C．定值电阻=747Ω D．定值电阻=1985Ω E．滑动变阻器R（0~20Ω）一只 F．电压表V（量程为10V，内阻）‎ G．蓄电池E（电动势为12V，内阻很小）‎ H．开关S一只，导线若干 ‎(4)由以上实验可测得该导电玻璃电阻率值=______（用字母表示，可能用到的字母有长度L、直径d、电流表、的读数、，电压表读数U，电阻值、、、、）。‎ ‎【答案】 1.990 500 ‎ ‎（4）根据串并联电路的规律可知，待测电阻中的电流：I=-I2‎ 电压：Ux=I2（R2+RA2）‎ 由欧姆定律可知电阻：Rx=‎ 根据电阻定律可知：R=ρ 而截面积：S=π 联立解得：ρ=‎ 点睛：本题考查电阻率的测量，本题的难点在于仪表的选择和电路接法的选择，注意题目中特别要求测量时电表的读数不小于量程的1/3，所以一定要认真分析各电表的量程再结合所学规律才能正确选择电路和接法。‎ ‎ ‎