高考實驗專題：測量導體的電阻率---解析版

1、測導體的電阻率-解析版1.（2017 遼寧重點中學協(xié)作體 5 月模擬）某同學用圖甲所示電路測量一段金屬絲的電阻率，待測金屬絲粗細均勻，阻值約為 100。備選器材如下：A量程為 5mA、內阻r1=50的電流表B量程為 0.6A、內阻r2=0.2的電流表C量程為 6V、內阻r3約為 15k的電壓表D最大阻值為 15、最大允許電流為 2A 的滑動變阻器E定值電阻R1=5F定值電阻R2=500G電動勢 E=6V、內阻很小的直流電源H開關一個，導線若干I螺旋測微器，刻度尺（1）該同學用螺旋測微器測量待測金屬絲的直徑如圖乙所示，則螺旋測微器的示數(shù)D=mm。（2）為了能盡可能精確地測量該金屬絲的電阻率，電流

2、表應選用（填“A”或“B”），定值電阻應選用（填“E”或“F”）。(3)電壓表的示數(shù)記為 U，所選用電流表的示數(shù)記為 I，則該金屬絲的電阻的表達式 Rx=；若用刻度尺測得待測電阻絲的長度為 L，則其電阻率的表達式為=（表達式中所用到的阻值必須用對應的電阻符號表示，不得直接用數(shù)值表示）【參考答案】（1）5.898（3 分），（2）.AE（2 分），(3).1111R UIrI rR（2 分），211114D R UIrLI rR（2 分）【名師解析】 （1）根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則，金屬絲直徑 D=5.5mm+0.398mm=5.898mm。2 （12 分） （2016 安徽合肥一模）為了精密測量

3、一金屬絲的電阻率：（1） （6 分）如圖甲所示，先用多用表1擋粗測其電阻為，然后用螺旋測微器測其直徑為mm，游標卡尺測其長度為cm。（2） （6 分）為了減小實驗誤差，需進一步測其電阻，除待測金屬絲外，實驗室還備有的實驗器材如下：A電壓表 V(量程 3V，內阻約為 15k；量程 l5V，內阻約為 75 k)B電流表 A(量程 0.6A，內阻約為 1；量程 3A，內阻約為 0.2 )C滑動變阻器 R1(05，0.6 A)D滑動變阻器 R2(02000，0.1 A)E1.5V 的干電池兩節(jié)，內阻不計F電阻箱G開關 S，導線若干為了測多組實驗數(shù)據(jù)，則上述器材中的滑動變阻器應選用（填“R1”或“R2”

4、）。請在虛線框內設計最合理的電路圖并完成實物圖乙的連線。【參考答案】 （1） （6 分）8（2 分）2.095mm（2 分）5.015cm（2 分）（2） （6 分）R1?！久}意圖】本題考查多用電表讀數(shù)、螺旋測微器和游標卡尺讀數(shù)、電阻率測量學生實驗電路設計、實物圖連接、器材選擇等。電路圖如圖。實物圖乙的連線如圖。圖甲3.（9 分）(2016 江西南昌市一模)某學生用如圖 a 所示電路測金屬導線的電阻率，可供使用的器材有：被測金屬導線 ab，電阻約 10,，導線允許流過的最大電流 0.8A，穩(wěn)恒電源 E，電源輸出電壓 恒為 E =12V，電壓表 V，量程為 3V，內阻約 5k，保護電阻：R1=

5、l0，R2=30，R3=200?？潭瘸?、螺旋測微器，開關 S，導線若干等。實驗時的主要步驟如下：用刻度尺量出導線 ab 的長度l，用螺旋測微器測出導線的直徑 d。按如圖 a 所示電路將實驗所需器材用導線連接好。閉合開關 S，移動接線觸片 P，測出 aP 長度 x，讀出電壓表的示數(shù) U。描點作出 U-x 曲線求出金屬導線的電阻率。完成下列填空：(1)用螺旋測微器測量金屬導線的直徑 d，其示數(shù)如圖 b 所示，該金屬導線的直徑 d=_mm.(2)如果實驗時既要保證安全，又要測量誤差較小，保護電阻 R 應選_，(3)根據(jù)多次實驗測出的 ap 長度 x 和對應每次實驗讀出的電壓表的示數(shù) u 給出的 u-

6、x 圖線如圖 c 所示， 其中圖線的斜率為 k，則金屬導線的電阻率=。 （用實驗器材中給出的物理量字母和實驗步驟中測出的物理量字母表示）【參考答案】 （1）0.870（2）R2（3）224kRdEkl【命題意圖】本題考查螺旋測微器測量讀數(shù)、測金屬導線的電阻率實驗原理和步驟、數(shù)據(jù)處理及其相關知識點。4. （10 分） （2016 黑龍江牡丹江模擬）某同學要測量額定電壓為 3V 的某圓柱體電阻 R 的電阻率（1） （2 分）用游標卡尺和螺旋測微器分別測量其長度和直徑，如圖所示，則其長度 L=_mm，直徑d=_mm（2） （8 分）該同學先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻他將紅黑表筆分別插入“+

7、”、“-”插孔中，將選擇開關置于“l(fā)”檔位置，然后將紅、黑表筆短接調零，此后測阻值時發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度較小，如圖甲所示試問：為減小讀數(shù)誤差，該同學應將選擇開關置于“_”檔位置再將紅、黑表筆短接，此時發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0”處，如圖乙所示，那么他該調節(jié)_直至指針指在“0”處再繼續(xù)實驗，結果看到指針指在如圖丙所示位置現(xiàn)要進一步精確測量其阻值，實驗室提供了下列可選用的器材：A靈敏電流計 G（量程 200A，內阻為 300）B電流表（量程 3A，內阻約 0.3）C電壓表 V1（量程 3V，內阻約 3k）D電壓表 V2（量程 l5V，內阻約 5k）E滑動變阻器 R1（最大阻值為 10）F最大阻值為 9

8、9.99的電阻箱 R2以及電源 E（電動勢 4V，內阻可忽略） 、電鍵、導線若干為了提高測量精確度并且使電阻 R 兩端電壓調節(jié)范圍盡可能大，除電源、電鍵、導線以外還應選擇的最恰當器材（只需填器材前面的字母）有_請在下面的方框中畫出你設計的電路圖【參考答案】 （1）70.15；4.598-4.602； （2）10；歐姆調零旋鈕；ACEF電路中的最大電流為 I=4/1500.026A，若選 3A 量程的電流表則指針幾乎不偏轉，應選擇靈敏電流計與定值電阻并聯(lián)后改裝成的電流表，即選擇 AF，綜上，要選擇的器材是：ACEF；滑動變阻器采用分壓接法，被測電阻為大電阻，采取電流表內接，故電路圖如圖：5.（9

9、 分）(2016 福建質檢)國標（GB/ /T）規(guī)定自來水在 15時電阻率應大于 13 m。某同學利用圖甲電路測量 15自來水的電阻率，其中內徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管，細管上加有閥門 K 以控制管內自來水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞（活塞電阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材還有：電源（電動勢約為 3 V，內阻可忽略），電壓表 V1（量程為 3 V，內阻很大），電壓表 V2（量程為3 V，內阻很大），定值電阻R1（阻值 4 k），定值電阻R2（阻值 2 k），電阻箱R（最大阻值 9 999 ） ，單刀雙擲開關 S，導線若干，游標卡尺，刻度尺。實驗步驟如下：A用游標卡尺

10、測量玻璃管的內徑d；B向玻璃管內注滿自來水，并用刻度尺測量水柱長度L；C把 S 撥到 1 位置，記錄電壓表 V1示數(shù)；D把 S 撥到 2 位置，調整電阻箱阻值，使電壓表 V2示數(shù)與電壓表 V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；E改變玻璃管內水柱長度，重復實驗步驟 C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R；F斷開 S，整理好器材。（1）測玻璃管內徑d時游標卡尺示數(shù)如圖乙，則d=mm。（2）玻璃管內水柱的電阻Rx的表達式為：Rx=（用R1、R2、R表示）。（3）利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖丙所示的RL1關系圖象。自來水的電阻率=m（保留兩位有效數(shù)字）。（4）本實驗中

11、若電壓表 V1內阻不是很大，則自來水電阻率測量結果將（填“偏大” “不變”或“偏小” ） 。【參考答案】（1）30.00（2 分）（2）RRRRx21（3 分）（3）14（2 分）（4）偏大（2 分）【命題意圖】本題考查測量自來水電阻率實驗原理和步驟、誤差分析等。（3） 由電阻定律Rx=L/S，Rx=12R RR聯(lián)立解得：R=12R R SL1。RL1關系圖象斜率 k=0.4 m， k=12R R S，S=24d，解得：=12R R Sk=14m。（4） 本實驗中若電壓表 V1內阻不是很大， 則通過水柱的電流I1大于測量值， 即1URRxURR2,得到Rx12R RR，即自來水電阻測量偏大，自

12、來水電阻率測量結果將偏大。6.要測量一段阻值大約為 5 的均勻金屬絲的電阻率，除刻度尺、螺旋測微器、電源E(電動勢為 3 V、內阻約為 0.5 )、最大阻值為 20 的滑動變阻器R、開關一只、導線若干外，還有電流表和電壓表各兩只供選擇：A1(量程 1 A、內阻約為 1 )、A2(量程 0.6 A、內阻約為 2 )、V1(量程 3.0 V、內阻約為 1 000 )、V2(量程 15 V、內阻約為 3 000 )。圖 12圖 13(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖 12 所示，則金屬絲的直徑為_mm。(2)為了使測量有盡可能高的精度，電流表應選_，電壓表應選_。(3)實驗電路已經(jīng)畫出了一部分

13、，如圖 13 所示，但尚未完整，請將該電路完整地連接好(Rx表示待測電阻)。(4)若用刻度尺測得金屬絲的長度為L，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d，電流表的讀數(shù)為I，電壓表的讀數(shù)為U，則該金屬絲的電阻率表達式為_?！緟⒖即鸢浮?1)0.850(2)A2；V1(3)圖見解析(4)Ud24LI(3)因為金屬絲的電阻約為 5 ，與電流表 A2的內阻相差不多，因此采用電流表內接法誤差較大，所以應采用電流表外接法，電路圖如圖所示。(4)RUI，RLS，S(d2)2，以上三式聯(lián)立可得Ud24LI。7.在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑d時的刻度如圖 25 所示，用米尺測出金屬絲的

14、長度L，金屬絲的電阻大約為 5 ，用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后由RSL算出該金屬絲的電阻率。圖 25(1)從圖 25 中可以讀出該金屬絲的直徑d_mm。(2)為了測量該金屬絲的電阻，實驗小組取來兩節(jié)干電池，如圖 26 所示，將金屬絲拉直后兩端固定在帶有刻度的絕緣底座兩端的接線柱上，底座的中間有一個可沿金屬絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時，觸頭才與金屬絲接觸，觸頭的位置可以從刻度尺上讀出。實驗采用的電路原理圖如圖 27 所示。請根據(jù)該原理圖，用筆畫線代替導線將實物圖 28 連接成實驗電路。圖 26圖 27圖 28圖 29(3)閉合開關后，滑動變阻器觸頭調至一合適位置后不動，多

15、次改變P的位置，得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù)，用RUI計算出相應的電阻值后作出LR圖線如圖 29 所示。取圖線上兩個點間數(shù)據(jù)之差L和R，若金屬絲直徑為d，則該金屬絲的電阻率_。【參考答案】(1)1.700(2)如圖所示(3)d2R4L【名師解析】(1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知該金屬絲的直徑d1.5 mm20.00.01 mm1.700 mm；(2)實物連接圖如圖所示；(3)由RLS可得LRS，又因為LRLR，所以有LRS，所以有RLSd2R4L。8在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為 50 cm。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結

16、果如圖甲所示，其讀數(shù)應為_ mm(該值接近多次測量的平均值)。甲(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為：電池組(電動勢 3 V，內阻約 1 )、電流表(內阻約 0.1)、電壓表(內阻約 3 k)、滑動變阻器R(020 ，額定電流 2 A)、開關、導線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖乙中的_圖(填“a”或“b”)。(3)圖丙是測量Rx的實驗器材實物圖，圖

17、中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據(jù)(2)所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。丙(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系， 如圖丁所示， 圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的 4 個坐標點。請在圖中標出第 2、 4、 6 次測量數(shù)據(jù)的坐標點， 并描繪出UI圖線。 由圖線得到金屬絲的阻值Rx_ (保留兩位有效數(shù)字)。丁(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為()A1102mB1103mC1106mD1108m(6)多選任何實驗測量都存在誤差。 本實驗所用測量儀器均已校準。 下列關于誤差的說法中正確的是()A用螺旋測微

18、器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤差C若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D用UI圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差【參考答案】(1)0.397(0.3950.399 均正確)(2)a(3)見解析圖甲(4)見解析圖乙4.5(4.34.7 均正確)(5)C(4)如圖乙所示，圖線應過原點，且使大多數(shù)點在一條直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側。圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，所以Rx4.5 。甲乙(5)由RLS，Sd22，取d4104m、L0.5 m、R4.5 ，解得1106m。(6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，A 錯誤；由于電流表、電壓表內阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，若將電流表和電壓表的內阻計算在內，則可以消除系統(tǒng)誤差，B 錯誤，C 正確；利用UI圖象處理數(shù)據(jù)，相當于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，D 正確。9利用如圖甲所示的電路測量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為 20 。帶有刻度尺的木板上有a和b兩個接線柱，把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上。在電阻絲上夾上一個帶有接線柱c的小金屬夾，沿電阻