2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練(四)實(shí)驗(yàn)：測量導(dǎo)體電阻與電阻率

2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練（四）實(shí)驗(yàn)：測量導(dǎo)體電阻與電阻率1.某同學(xué)在測量一種均勻新材料電阻絲的電阻率，已知待測電阻的阻值約為，相關(guān)測量如下：（1）用刻度尺測量電阻絲的接入長度為。（2）用螺旋測微器測量電阻絲直徑（刻度位置如圖甲所示），從圖中讀出電阻絲的直徑為________mm。（3）現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了以下相關(guān)器材（要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確）：A.電池組（電壓為3V）B.電流表（0~3A，內(nèi)阻約）C.電流表（0~0.6A，內(nèi)阻約）D.電壓表（0~3V，內(nèi)阻約）E.電壓表（0~15V，內(nèi)阻約）F.滑動變阻器（0~，額定電流1A）G.滑動變阻器（0~，額定電流0.3A）H.開關(guān)，導(dǎo)線①實(shí)驗(yàn)時應(yīng)選用的器材是________。（填寫各器材的字母代號）②以下電路圖中_________（選填電路圖下方的字母代號）電路為本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)采用的最佳電路。但用此最佳電路測量的結(jié)果會比真實(shí)值_______（選填“偏大”或“偏小”）。A. B.C. D.③若根據(jù)伏安法測出電阻絲的阻值為，則這種新材料電阻絲的電阻率為__________（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（4）用伏安法測金屬絲電阻存在系統(tǒng)誤差，為了減小系統(tǒng)誤差，有人設(shè)計了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)方案，其中是待測電阻，是電阻箱，是已知阻值的定值電阻。合上開關(guān)S，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)，將調(diào)至阻值為時，靈敏電流計的小數(shù)為零。由此可計算出待測電阻___________。（用表示）2.某科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組采用不同的方案測量某合金絲的電阻率及電阻。（1）小明同學(xué)選取圖甲方案測定合金絲電阻率。若合金絲長度為,直徑為,阻值為,則其電阻率______;螺旋測微器測合金絲的直徑如圖乙所示,讀數(shù)為______。（2）小亮同學(xué)利用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路測量的阻值。閉合開關(guān),通過調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組和值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出圖線如圖丁所示,不計電源內(nèi)阻,由此可以得到_______的測量值與真實(shí)值相比_______（填“偏大偏小”或“相等”）。3.某探究小組計劃測量某金屬絲的電阻率。

(1)小組成員取了一段長的粗細(xì)均勻的金屬絲，用螺旋測微器測量其直徑如圖甲所示，由圖甲可知該金屬絲的直徑______。

(2)小組成員先用多用電表粗測該段金屬絲的阻值，將選擇開關(guān)調(diào)在電阻擋的“”倍率，并進(jìn)行歐姆調(diào)零，再將被測金屬絲的兩端接在兩個表筆間，指針指示如圖乙所示，則被測金屬絲的阻值______。

(3)為了精確測量這段金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)室給出了以下實(shí)驗(yàn)器材：

電池組：電動勢為，內(nèi)阻約為；

電壓表：量程，內(nèi)阻約為；

電壓表：量程，內(nèi)阻約為；

電流表：量程，內(nèi)阻約為；

電流表：量程，內(nèi)阻約為；

定值電阻：；

滑動變阻器：阻值范圍，額定電流為；

開關(guān)、導(dǎo)線若干。

為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)測量的誤差，電壓表應(yīng)選______，電流表應(yīng)選______。根據(jù)選用的器材，在圖丙方框中補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)電路圖(標(biāo)出實(shí)驗(yàn)器材的代號，金屬絲電阻用表示)。

(4)根據(jù)電路圖連接好電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，若某次測量中電壓表的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為，則該金屬絲電阻率的表達(dá)式為______(用相應(yīng)的字母符號表示)。由于電阻測量存在系統(tǒng)誤差，使得電阻率的測量值比真實(shí)值______(選填“大”或“小”)。4.在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中：(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數(shù)如圖甲所示，則該金屬絲直徑的測量值______；(2)連接電路前，先用多用電表檔粗略測量金屬絲的電阻，其示數(shù)如圖乙所示則該電阻絲電阻值約為________。使用多用電表歐姆擋測電阻時，下列說法正確的是________。A．歐姆表的每一檔的測量范圍是B．換用不同倍率的歐姆擋后不需進(jìn)行歐姆調(diào)零C．測量時應(yīng)該用兩手分別將兩表筆與待測電阻兩端緊緊捏一起D．選擇適當(dāng)倍率的歐姆擋，使測量時表針落在刻度盤的中間區(qū)域，誤差較小(3)為了較準(zhǔn)確地測出電阻值，圖丙所示電路圖電壓表右觸頭接_______（或）；選用該電路圖測量電阻時，測量值_______真實(shí)值（選填“大于”、“等于”、“小于”）。(4)實(shí)驗(yàn)中除開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供下列器材：電壓表（量程，內(nèi)阻約）；電流表（量程，內(nèi)阻約）；電流表（量程，內(nèi)阻約）；滑動變阻器（）；滑動變阻器（）；電源（電動勢為，內(nèi)阻不計）。為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選__________。（選填器材的名稱符號）(5)若通過測量可知，金屬絲的長度為，直徑為，通過金屬絲的電流為，金屬絲兩端的電壓為，由此可計算得出金屬絲的電阻率_________。（用題目所給字母和通用數(shù)學(xué)符號表示）5.某物理興趣小組測量一小段某材料制成的電阻絲的電阻率。（1）先用螺旋測微器測量電阻絲的直徑d，如圖甲所示，其直徑_____mm；再用游標(biāo)卡尺測量電阻絲的長度L，如圖乙所示，其長度_______cm，最后用多用電表粗測其電阻，如圖丙所示，其電阻________Ω。（2）為了準(zhǔn)確測量電阻絲的電阻，某同學(xué)設(shè)計了如圖丁所示的電路。①根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線連接如圖戊所示的實(shí)物電路。②閉合，當(dāng)接a時，電壓表示數(shù)為，電流表示數(shù)為；當(dāng)接b時，電壓表示數(shù)為，電流表示數(shù)為，則待測電阻的值__________（用題中的物理量符號表示）。③若電阻絲的長度為L，橫截面直徑為d，則該材料制成的電阻絲的電阻率_____（用題中的物理量符號表示）。6.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖（a）所示的電路探究在25℃~80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有：置于溫控室（圖中虛線區(qū)域）中的熱敏電阻，其標(biāo)稱值（25℃時的阻值）為；電源E（6V）；電壓表（量程150mV）；定值電阻（阻值），滑動變阻器（最大阻值為）；電阻箱（阻值范圍0~）；單刀開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)。實(shí)驗(yàn)時，先按圖（a）連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0℃。將與1端接通，閉合，調(diào)節(jié)的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值；保持的滑片位置不變，將置于最大值，將與2端接通，調(diào)節(jié)，使電壓表讀數(shù)仍為；斷開，記下此時的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應(yīng)溫度下的阻值，直至溫度降到25.0℃。實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)見下表。25.030.040.050.060.070.080.0900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問題：（1）在閉合前，圖（a）中的滑片應(yīng)移動到________（填“a”或“b”）端；（2）在圖（b）的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出曲線；（3）由圖（b）可得到在25℃~80℃范圍內(nèi)的溫度特性，當(dāng)℃時，可得________Ω；（4）將握于手心，手心溫度下的相應(yīng)讀數(shù)如圖（c）所示，該讀數(shù)為_____Ω，則手心溫度為________℃。7.在學(xué)校社團(tuán)活動中，某實(shí)驗(yàn)小組先將一只量程為的微安表頭改裝為量程為的電流表，然后用改裝的電流表測量未知電阻的阻值。可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：微安表頭(量程，內(nèi)阻約為幾百歐姆)滑動變阻器()滑動變阻器()電阻箱()電源(電動勢約為)電源(電動勢約為)開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)小組先用如圖(a)所示電路測量表頭的內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)方法是：A．按圖(a)連接好電路，將滑動變阻器的滑片調(diào)至圖中最右端；B．?dāng)嚅_，閉合，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置，使?jié)M偏；C．閉合，并保持滑動變阻器的滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使表頭的示數(shù)為，記錄此時電阻箱的阻值，①實(shí)驗(yàn)中電源應(yīng)選用_____________，滑動變阻器應(yīng)選用_________(選填儀器字母代號)；②測得表頭的內(nèi)阻_______，表頭內(nèi)阻的測量值較其真實(shí)值______(選填“偏大”或“偏小”)；(2)實(shí)驗(yàn)測得的內(nèi)阻，要將表頭改裝成量程為的電流表，應(yīng)選用阻值為______的電阻與表頭并聯(lián)；(3)實(shí)驗(yàn)小組利用改裝后的電流表，用圖(b)所示電路測量未知電阻的阻值。測量時電壓表的示數(shù)為，表頭的指針指在原電流刻度的處，則______。8.溫度傳感器的核心部分是一個熱敏電阻。某課外活動小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了伏安法測電阻之后，利用所學(xué)知識來測量由某種金屬制成的熱敏電阻的阻值?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)器材如下：

A.直流電源，電動勢，內(nèi)阻不計；

B.毫安表，量程為，內(nèi)阻約為；

C.毫安表，量程為，內(nèi)阻；

D.定值電阻；

E.滑動變阻器；

F.被測熱敏電阻，開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠在范圍內(nèi)，比較準(zhǔn)確地對熱敏電阻的阻值進(jìn)行測量，請在圖甲的方框中設(shè)計實(shí)驗(yàn)電路。

(2)某次測量中，閉合開關(guān)，記下毫安表的示數(shù)和毫安表的示數(shù)，則計算熱敏電阻阻值的表達(dá)式為______(用題給的物理量符號表示)。

(3)該小組的同學(xué)利用圖甲電路，按照正確的實(shí)驗(yàn)操作步驟，作出的圖象如圖乙所示，由圖可知，該熱敏電阻的阻值隨毫安表的示數(shù)的增大而______填“增大”“減小”或“不變“。

(4)該小組的同學(xué)通過查閱資料得知該熱敏電阻的阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖丙所示。將該熱敏電阻接入如圖丁所示電路，電路中電源電壓恒為，內(nèi)阻不計，理想電流表示數(shù)為，定值電阻，則由以上信息可求出定值電阻的阻值為______，此時該金屬熱敏電阻的溫度為______℃。9.老師讓小明和小華在實(shí)驗(yàn)室盡可能精確地測量一段金屬絲的電阻，這段金屬絲的電阻約，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：

A.量程，內(nèi)阻為的電流表

B.量程，內(nèi)阻為的電流表

C.量程，內(nèi)阻的電壓表

D.定值電阻

E.定值電阻

F.最大阻值，最大允許電流的滑動變阻器

G.最大阻值，最大允許電流的滑動變阻器

H.電動勢為，內(nèi)阻很小的直流電源

I.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干

(1)為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻值，電流表應(yīng)選用______(填或)；定值電阻應(yīng)選用______(填或)；滑動變阻器應(yīng)選用______(填或)。

(2)在虛線框中畫出測量電路圖，并標(biāo)好所用器材的符號。

(3)如果電壓表讀數(shù)為、電流表指針指在量程的處，則該金屬絲的電阻為______(結(jié)果保留4位有效數(shù)字)10.某實(shí)驗(yàn)探究小組為了測量鉛筆芯的電阻率，在實(shí)驗(yàn)室中取一段2B鉛筆芯，長度約為10cm，具體操作步驟如下：（1）首先將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“”擋，歐姆調(diào)零后，紅、黑表筆接鉛筆芯兩端，指針穩(wěn)定時的位置如圖1所示，則多用電表的讀數(shù)為_________Ω。（2）再用螺旋測微器測鉛筆芯的直徑如圖2所示，則該鉛筆芯直徑為______mm；然后用游標(biāo)卡尺測鉛筆芯的長度如圖3所示，則鉛筆芯長度為_______mm。（3）接下來該小組要用“伏安法”測量該鉛筆芯的電阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：A.電流表（量程0~100mA，內(nèi)阻為）B.電流表（量程0~30mA，內(nèi)阻為）C.電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約）D.電壓表（量程0~15V，內(nèi)阻約）E.滑動變阻器（0~，額定電流0.3A）F.滑動變阻器（0~，額定電流0.01A）G.蓄電池（電動勢為4V）、開關(guān)、導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)時要求兩電表能在較大范圍偏轉(zhuǎn)，且能準(zhǔn)確測量鉛筆芯的電阻值，則電流表應(yīng)選______、電壓表應(yīng)選_________、滑動變阻器應(yīng)選__________；（填寫器材前的字母）并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（鉛筆芯在電路中用電阻器符號表示）。（4）在某次測量時，若電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，則鉛筆芯的電阻率的數(shù)學(xué)表達(dá)式為____________。（用已知量的符號及字母表示）

答案以及解析1.答案：（2）0.600（3）①ACDFH②A；偏小③（4）解析：（2）螺旋測微器的讀數(shù)為。（3）①需要電源，故選用A，因待測電阻約6Ω，可知實(shí)驗(yàn)過程中電流較小，故選用電流表C；電源提供3V電壓，故選用電壓表D；為了方便操作，選用較小的滑動變阻器，故選用F，連接電路需要導(dǎo)線和開關(guān)，故選擇H。②因電源不宜在長時間、大功率狀況下使用，故滑動變阻器不能用分壓式接法，應(yīng)用限流式接法，又因待測電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，故電流表應(yīng)用外接法，故電路圖A為最佳電路。根據(jù)歐姆定律知，由于電壓表的分流作用而使得電阻測量值偏小。③根據(jù)電阻定律有，其中，所以。（4）根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可知，由于電流計示數(shù)為零，則說明電流計兩端的電勢相等，則一定有，兩式聯(lián)立可得。2.答案：(1);4.700(2)10;偏大解析：(1)合金絲的電阻,解得電阻率。螺旋測微器主尺的讀數(shù)為4.5mm,副尺的讀數(shù)為20.0×0.01mm=0.200mm,則螺旋測微器讀數(shù)為4.5mm+0.200mm=4.700mm。(2)在閉合電路中,電源電動勢,則由圖象可知圖象斜率為：得電源電動勢為：,圖象截距b=2.5,可得；測量值為待測電阻與電流表內(nèi)阻之和,所以測量值偏大。3.答案：(1)5.500(2)80(3);；如圖所示：(4);小解析：(1)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為，正好0刻度對齊，則金屬絲的直徑為：；

(2)歐姆表選擇開關(guān)調(diào)在“”的電阻擋，示數(shù)為；則被測金屬絲的阻值；

(3)電源電動勢為，則電壓表選擇；流經(jīng)金屬絲的最大電流約為：，

電流表量程過大，電流表量程過小，由于定值電阻阻值太大，不能用來改裝電流表，

但定值電阻可與金屬絲串聯(lián)減小最大電流，故可以用電流表測電流即可；

電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻，可用電流表外接；

滑動變阻器R的阻值范圍，小于金屬絲的阻值，為了盡可能的多測幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓接法，

補(bǔ)全電路如圖所示；

(4)結(jié)合電路圖根據(jù)歐姆定律得：由電阻定律得：

又聯(lián)立解得：

因電壓表的分流作用使得電流的測量值偏大，根據(jù)式可知電阻率的測量值偏小。4.答案：(1)(2)(3);小于(4)(5)解析：(1)螺旋測微器固定刻度為，可動刻度為，所以最終讀數(shù)為；(2)該電阻絲電阻值約為：；A.歐姆表的每一檔的測量范圍是，故A正確；B.用歐姆表測電阻前要進(jìn)行歐姆調(diào)零，用同一擋位測不同的電阻不需要重新進(jìn)行調(diào)零，換擋后必須進(jìn)行歐姆調(diào)零，故B錯誤；C.人體是導(dǎo)體，用歐姆表測電阻時不能用手捏住表筆，故C錯誤；D.由于中間刻度較均勻，所以測量時表針落在刻度盤的中間區(qū)域，誤差較小，故D正確；故選：AD。(3)待測電阻的阻值小，所以采用電流表內(nèi)接，而由于電壓表分流的原因使得電流表測量值偏大，根據(jù)歐姆定律可知，電阻的測量值偏??；(4)通過金屬絲的最大電流約為：,電流表應(yīng)選擇；為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動變阻器應(yīng)選擇。(5)由歐姆定律可知,電阻阻值為：，由電阻定律得：電阻率為：；5.答案：（1）1.350；4.230；6.0（2）①實(shí)物連線圖如圖所示（其他正確接法也可）②③解析：（1）根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則，電阻絲的直徑；根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，電阻絲的長度；根據(jù)多用電表讀數(shù)規(guī)則，電阻。（2）①根據(jù)電路圖連線。②閉合，當(dāng)接a時，電壓表示數(shù)為，電流表示數(shù)為，設(shè)電流表內(nèi)阻為，由歐姆定律，；當(dāng)接b時，電壓表示數(shù)為，電流表示數(shù)為，由歐姆定律，；聯(lián)立解得。③由電阻定律，導(dǎo)線橫截面積，解得。6.答案：（1）b（2）如圖（3）450（4）620.0；33解析：（1）題圖（a）的電路滑動變阻器采用限流接法，在閉合前，應(yīng)該調(diào)節(jié)到接入電路部分的阻值最大，使電路中電流最小，即題圖（a）中的滑片應(yīng)移到b端。（2）將和對應(yīng)的兩組數(shù)據(jù)畫在坐標(biāo)圖上，然后用平滑曲線過盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)畫出曲線。（3）根據(jù)題述實(shí)驗(yàn)過程可知，測量的的數(shù)據(jù)等于對應(yīng)的熱敏電阻的阻值。由畫出的曲線可知，當(dāng)℃時，對應(yīng)的。（4）由畫出的曲線可知，當(dāng)時，手心溫度。7.答案：（1）①②、偏?。?）0.5（3）4.3解析：（1）①閉合開關(guān)時認(rèn)為電路電流不變，實(shí)際上閉合開關(guān)時電路總電阻變小，電路電流增大，電源電動勢越大、滑動變阻器阻值越大，閉合開關(guān)S2時微安表兩端電壓變化越小，實(shí)驗(yàn)誤差越小，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電源應(yīng)選擇，滑動變阻器應(yīng)選擇；②閉合開關(guān)時認(rèn)為電路電流不變，流過微安表電流為滿偏電流的，則流過電阻箱的電流為滿偏電流的，微安表與電阻箱并聯(lián)，流過并聯(lián)電路的電流與阻值成反比，則：，閉合開關(guān)時整個電路電阻變小，電路電流變大，大于，當(dāng)表頭G示數(shù)為時，流過電阻箱的電流大于，電阻箱阻值小于表頭G電阻的一半，實(shí)驗(yàn)認(rèn)為電流表內(nèi)阻等于電阻箱阻值的一半，因此表頭G內(nèi)阻測量值偏??；（2）把微安表改裝成0.3A的電流表需要并聯(lián)分流電阻，并聯(lián)電阻阻值為：；（3）改裝后電流表內(nèi)阻為：；微安表量程為，改裝后電流表量程為，量程擴(kuò)大了1000倍，微安表示數(shù)為時，流過電流表的電流為：，由圖（b）所示電路圖可知，待測電阻阻值為：。8.答案：(1)如圖所示(2)(3)增大(4)17.5；55解析：（1）毫安表，量程為，內(nèi)阻，可以將它與定值電阻串聯(lián)，改裝成的電壓表，要求能夠在范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以滑動變阻器采用分壓式接法，如圖所示：。（2）某次測量中，閉合開關(guān)S，記下毫安表的示數(shù)和毫安表的示數(shù)則通過熱敏電阻的電流為，熱敏電阻兩端電壓，則計算熱敏電阻阻值的表達(dá)式為。（3）