2024年高考物理實驗決定導線電阻的因素針對訓練含解析

《試驗：確定導線電阻的因素》針對訓練1．在“測定金屬的電阻率”試驗中，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50cm。（1）用螺旋測微器測量金屬絲直徑，其中某次測量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應為____mm（該值接近多次測量的平均值）。（2）用伏安法測金屬絲的電阻Rx，試驗所用器材為：電池組（電動勢為3V，內(nèi)阻約為1Ω），電流表（內(nèi)阻約為0.1Ω），電壓表（內(nèi)阻約為3kΩ），滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流為2A），開關(guān)，導線若干。某同學利用以上器材正確連接好電路，進行試驗測量，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由以上試驗數(shù)據(jù)可知，他測量Rx是采納圖中甲和乙中的圖________（選填“甲”或“乙”）。（3）如圖是測量Rx的試驗器材實物圖，圖中已經(jīng)連接好了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端，請依據(jù)圖中所選的電路圖，補充完成實物圖的連線。（4）這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖所示，圖中已經(jīng)標出了與測量數(shù)據(jù)相對應的四個點，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U－I圖線，由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________Ω（保留兩位有效數(shù)字）。（5）依據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出金屬絲的電阻率約為______（填選項前的序號）。A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m【答案】（1）0.399mm（2）甲（3）見解析（4）4.4Ω（4.4～4.6均可）（5）1×10－6Ω·m【解析】（1）螺旋測微器讀數(shù)為0＋39.9×0.01mm＝0.399mm（2）甲（3）如圖所示（4）Rx＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(2.30－0.10,0.520－0.020)Ω＝4.4Ω。（4.4～4.6均可）（5）C由Rx＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RxS,l)，代入數(shù)據(jù)得ρ≈1×10－6Ω·m。2．某同學為了測量電流表A1內(nèi)阻的精確值，供應如下器材：電流表A1（量程300mA，內(nèi)阻約為5Ω）；電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1Ω）；電壓表V（量程15V，內(nèi)阻約為3kΩ）；滑動變阻器R1（0～10Ω，額定電流為1A）；滑動變阻器R2（0～250Ω，額定電流為0.01A）；電源E（電動勢3V，內(nèi)阻較?。欢ㄖ刀ㄗ鑂0（5Ω）；導線、開關(guān)若干。（1）要求待測電流表A1的示數(shù)從零起先變更，且多測幾組數(shù)據(jù)，盡可能減小誤差。以上給定的器材中滑動變阻器應選________。請在虛線框內(nèi)畫出測量用的電路原理圖，并在圖中標出所選儀器的代號。（2）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算電流表A1的內(nèi)阻r1，則r1的表達式為r1＝________。（3）上式中各符號的物理意義是__________?！敬鸢浮浚?）R1電路原理圖見解析（2）eq\f(I2－I1,I1)R0（3）I2、I1分別為某次試驗時電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值【解析】（1）要求待測電流表A1的示數(shù)從零起先變更，且多測幾組數(shù)據(jù)，應當設(shè)計成分壓電路，滑動變阻器應選阻值為0～10Ω的R1。電路原理圖如圖所示。（2）由I1r1＝（I2－I1）R0可得電流表A1的內(nèi)阻r1的表達式為r1＝eq\f(I2－I1,I1)R0。（3）r1＝eq\f(I2－I1,I1)R0中I2、I1分別為某次試驗時電流表A2、A1的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值。3．為了更精確地測量某電壓表的內(nèi)阻RV（RV約為3.0×103Ω），該同學設(shè)計了圖所示的電路圖，試驗步驟如下：A．斷開開關(guān)S，按圖連接好電路；B．把滑動變阻器R的滑片P滑到b端；C．將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D．閉合開關(guān)S；E．移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3V位置；F．保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)整電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5V位置，讀出此時電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值；G．斷開開關(guān)S。試驗中可供選擇的試驗器材有：a．待測電壓表b．滑動變阻器：最大阻值2000Ωc．滑動變阻器：最大阻值10Ωd．電阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小變更量為0.1Ωe．電阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小變更量為0.1Ωf．電池組：電動勢約6V，內(nèi)阻可忽視g．開關(guān)、導線若干依據(jù)這位同學設(shè)計的試驗方法，回答下列問題：（1）要使測量更精確，除了選用電池組、導線、開關(guān)和待測電壓表外，還應從供應的滑動變阻器中選用________（填“b”或“c”），電阻箱中選用________（填“d”或“e”）。（2）電壓表內(nèi)阻RV的測量值R測和真實值R真相比，R測________R真（填“＞”或“＜”＝；若RV越大，則eq\f(|R測－R真|,R真)越________（填“大”或“小”）?！敬鸢浮浚?）d（2）>小【解析】（1）滑動變阻器選擇分壓式接法，故選擇阻值較小的，c可用；電壓表半偏時，所串聯(lián)變阻箱電阻約為3000Ω，故變阻箱選擇d。（2）由閉合電路歐姆定律可知，隨著電阻箱的阻值變大，電源兩端的路端電壓隨之變大，當電阻箱調(diào)至使電壓表半偏時，此時電壓表與變阻箱兩端的總電壓比變阻箱阻值為0時要大，故此時變阻箱的實際分壓是大于電壓表的，故有R測>R真，外電阻越大，干路電流越小，當外電阻變更時，路端電壓的變更量越小，故測量誤差也越小。4．用伏安法測定電阻約為5Ω的勻稱電阻絲的電阻率，電源是兩節(jié)干電池。如圖甲所示，將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座的接線柱上，底座的中間有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出。試驗采納的電路原理圖如圖乙所示，測量電阻絲直徑所用螺旋測微器如圖丙所示。（1）用螺旋測微器測電阻絲的直徑時，先轉(zhuǎn)動________使測微螺桿F接近被測電阻絲，再轉(zhuǎn)動________夾住被測物，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動______使F固定后讀數(shù)。（填儀器部件的字母符號）（2）依據(jù)電路原理圖乙，用筆畫線代替導線，將實物圖丁連接成試驗電路。（3）閉合開關(guān)后，滑動變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動，多次變更P的位置，得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù)，用R＝eq\f(U,I)計算出相應的電阻值后作出R－L圖線如圖所示。取圖線上兩個點間數(shù)據(jù)之差ΔL和ΔR，若電阻絲直徑為d，則電阻率ρ＝________?！敬鸢浮浚?）DHG（2）見解析（3）eq\f(πΔRd2,4ΔL)【解析】（1）在用螺旋測微器測電阻絲的直徑時，先轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕D，使測微螺桿F接近被測電阻絲，再轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕H夾住被測物，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數(shù)。（2）（3）依據(jù)R＝ρeq\f(l,S)，得ΔR＝ρeq\f(ΔL,S)，而S＝eq\f(πd2,4)，代入得ρ＝eq\f(πΔRd2,4ΔL)。5．為測定一段金屬絲的電阻率ρ，某同學設(shè)計了如圖甲所示的電路。ab是一段電阻率較大的粗細勻稱的電阻絲，電路中的愛護電阻R0＝4.0Ω，電源的電動勢E＝3.0V，電流表內(nèi)阻忽視不計，滑片P與電阻絲始終接觸良好。（1）試驗中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑如圖乙所示，其示數(shù)為d＝________mm。（2）試驗時閉合開關(guān)，調(diào)整滑片P的位置，分別測量出每次試驗中aP長度x及對應的電流值I，試驗數(shù)據(jù)如下表所示：x（m）0.100.200.300.400.500.60I（A）0.490.430.380.330.310.28eq\f(1,I)（A－1）2.042.332.633.033.233.57①將表中數(shù)據(jù)描在eq\f(1,I)－x坐標紙中，如圖所示。試作出其關(guān)系圖線，圖象中直線的斜率的表達式k＝________（用題中字母表示），由圖線求得電阻絲的電阻率ρ為________Ω·m（保留兩位有效數(shù)字）。②依據(jù)eq\f(1,I)－x關(guān)系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內(nèi)阻為________Ω（保留兩位有效數(shù)字）。【答案】（1）0.400mm（2）①見解析eq\f(4ρ,πEd2)1.1×10－6Ω·m②1.4Ω【解析】（1）由題圖乙所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為0mm＋40.0×0.01mm＝0.400mm。（2）①如圖所示。依據(jù)圖象由電阻定律可得R＝ρeq\f(x,S)，由歐姆定律可得：R＝eq\f(E,I)，則圖象斜率k＝eq\f(\f(1,I),x)，S＝eq\f(πd2,4)聯(lián)立解得：k＝eq\f(4ρ,πEd2)＝eq\f(Δ\f(1,I),Δx)代入數(shù)據(jù)得：k＝eq\f(3.6－1.8,0.6)＝3聯(lián)立解得電阻率為：ρ＝eq\f(kπEd2,4)代入數(shù)據(jù)得：ρ≈1.1×10－6Ω·m；②依據(jù)eq\f(1,I)－x關(guān)系圖線縱軸截距為1.8，此時待測電阻絲的電阻為0，由閉合電路歐姆定律得：E＝I（r＋R0）即：3＝eq\f(1,1.8)（r＋4.0）得：r＝1.4Ω6．小明對2B鉛筆芯的導電性能感愛好，于是用伏安法測量其電阻值。（1）圖是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖中畫出。（2）小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U－I圖上，如圖所示。在圖中，由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用_____（填“○”或“×”）表示的。（3）請你選擇一組數(shù)據(jù)點，在圖上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻__Ω?！敬鸢浮浚?）見解析（2）見解析（3）1.6Ω（1.5～1.7均可）【解析】（1）連線如圖甲所示。 （2）U－I圖象如圖乙所示，U－I圖象的斜率反映了電阻的大小，而用電流表內(nèi)接法時測得的電阻偏大，外接法時測得的電阻偏小，所以外接法的數(shù)據(jù)點是用“×”表示的。（3）在U－I圖象上，選用外接法所得的“×”連線，則R＝eq\f(ΔU,ΔI)＝1.2Ω（1.1～1.3均可），選用內(nèi)接法所得的“○”連線，則R＝eq\f(ΔU,ΔI)＝1.6Ω（1.5～1.7均可）。7．現(xiàn)要測量電流表G1的內(nèi)阻，給出下列器材：電流表G1，量程5mA，內(nèi)阻r1約為150Ω；電流表G2，量程10mA，內(nèi)阻r2約為100Ω；定值電阻R1＝100Ω定值電阻R2＝10Ω；滑動變阻器R3，0～200Ω；干電池E，1.5V，內(nèi)阻未知；單刀單擲開關(guān)S導線若干（1）定值電阻選________________；（2）如圖所示，在虛線框中已畫出部分試驗電路設(shè)計圖，請補充完整，并標明所用器材的代號；（3）若選測量數(shù)據(jù)中的一組計算r1，所用的表達式為r1＝_______，式中各符號的意義是_____________?！敬鸢浮浚?）R1（2）見解析（3）eq\f(R1(I2－I1),I1)I1、I2分別表示電流表G1、G2的讀數(shù)，R1表示定值電阻R1的阻值【解析】（1）若選R2，則其阻值太小，電流過大，而R1與G1內(nèi)阻相當，故選R1。（2）電路圖如圖所示。G2的示數(shù)－G1的示數(shù)為通過R1的電流值。（3）由并聯(lián)電路特點得：I1r1＝R1（I2－I1）r1＝eq\f(R1(I2－I1),I1)I1、I2分別表示電流表G1、G2的讀數(shù)，R1表示定值電阻R1的阻值。8．電學試驗中常常須要測量電阻的阻值。（1）測電阻的方法有許多種，現(xiàn)在供應一只標有“220V40W”的燈泡，它正常工作時的電阻為________Ω。若用多用電表歐姆擋來測量這只燈泡的電阻，則測出的電阻值________（填“大于”“等于”或“小于”）燈泡正常工作時的電阻值。（2）用下列器材設(shè)計一個試驗，測量該燈泡正常工作時的電阻值。A．220V溝通電源B．單刀雙擲開關(guān)一個C．電阻箱一個，0～999.9Ω，額定電流0.5AD．定值電阻一個，0.5kΩ，額定電流0.3AE．溝通電流表一個，0～0.3A請在虛線框內(nèi)畫出電路原理圖?！敬鸢浮浚?）1210Ω小于（2）見解析【解析】（1）正常工作時電壓為額定電壓，故有P＝eq\f(U2,R)，所以R＝eq\f(U2,P)＝1210Ω；燈泡在正常工作時發(fā)熱，燈絲電阻率增大，電阻增大，因而用歐姆擋測量時阻值應小于正常工作時的電阻值。（2）應用替代法．因電阻箱的最大阻值小于燈泡正常工作的電阻值，故應串聯(lián)肯定值電阻，電路原理圖如圖所示。9．電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍．某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻（半偏法），試驗室供應的器材如下：待測電壓表，量程3V，內(nèi)阻約為3000Ω；電阻箱R0，最大阻值為99999.9Ω；滑動變阻器R1，最大阻值100Ω，額定電流2A；電源E，電動勢6V，內(nèi)阻不計；開關(guān)2個，導線若干。（1）虛線框內(nèi)為該同學設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整，如圖。（2）依據(jù)設(shè)計的電路，寫出試驗步驟：__________________________。（3）將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV′____RV（填“＞”、“＝”或“＜”），主要理由是_________________。【答案】（1）見解析（2）見解析（3）＞斷開S2，調(diào)整電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大【解析】（1）試驗電路圖如圖所示。（2）移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最??；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)整R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)整電阻箱R0，使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻。（3）斷開S2，調(diào)整電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′＞RV。10．有一根瘦長且勻稱的空心金屬管線，長約30cm，電阻約為5Ω，已知這種金屬的電阻率為ρ，現(xiàn)在要盡可能精確測定它的內(nèi)徑d。（1）用螺旋測微器測量金屬管線外徑D時刻度的位置如圖a所示，從圖中讀出外徑為________mm，應用________（選填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”）測金屬管線的長度L；（2）測量金屬管線的電阻R，為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導線及下列器材：A．電壓表0～3V，內(nèi)阻約10kΩB．電壓表0～15V，內(nèi)阻約50kΩC．電流表0～0.6A，內(nèi)阻約0.05ΩD．電流表0～3A，內(nèi)阻約0.01ΩE．滑動變阻器，0～10ΩF．滑動變阻器，0～100Ω要求較精確地測出其阻值，電壓表應選______，電流表應選_________，滑動變阻器應________；（填序號）（3）試驗中他的實物接線如圖b所示，請指出接線中的兩處明顯錯誤。錯誤1：___________________________________________________________________錯誤2：_________________________________________________________________（4）用已知的物理常數(shù)和應干脆測量的物理量（均用符號表示），推導出計算金屬管線內(nèi)徑的表達式d＝______________；（5）在試驗中，下列說法正確的是________。A．為使電流表讀數(shù)明顯，應使電流盡可能大些B．為操作便利，中間過程可保持開關(guān)S始終處于閉合狀態(tài)C．千分尺的精確度是千分之一毫米D．用千分尺測量直徑時必需估讀一位【答案】（1）5.200毫米刻度尺（2）ACE（3）錯誤1：導線連接在滑動變阻器的滑片上；錯誤2：采納了電流表內(nèi)接法（4）eq\r(D2－\f(4ρIL,πU))（5）D【解析】（1）螺旋測微器的讀數(shù)為：D＝5mm＋20.0×0.01mm＝5.200mm；測量30cm金屬管長度時應用毫米刻度尺來測量。（2）由于兩節(jié)干電池的電動勢為3V，所以電壓表應選A；由于通過金屬管的最大電流為Im＝eq\f(U,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，所以電流表應選C；為了較精確地測出其阻值，滑動變阻器應選E。（3）由于待測金屬管阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應用外接法，連線圖中的兩處明顯錯誤分別是：錯誤1：導線連接在滑動變阻器的滑片上；錯誤2：采納了電流表內(nèi)接法。（4）設(shè)金屬管線內(nèi)徑為d，依據(jù)電阻定律應有：R＝eq\f(ρL,\f(1,4)πD2－\f(1,4)πd2)，又R＝eq\f(U,I)，聯(lián)立可得：d＝eq\r(D2－\f(4ρIL,πU))（5）由金屬的電阻率隨溫度的上升而增大可知，通過待測金屬管線的電流不能太大，所以A錯誤；為減小溫度的影響，中間過程應斷開開關(guān)，所以B錯誤；千分尺的精確度是0.01mm，即應精確到eq\f(1,100)毫米，所以C錯誤；千分尺讀數(shù)時必需估讀一位，即估讀到0.001mm，所以D正確。11．如圖是一同學測量某導電液體電阻率的實物連線圖。圖中勻稱的長直玻璃管內(nèi)徑為d，里面充溢待測導電液體，玻璃管兩端各裝有一電極，電極距離為L。（1）依據(jù)實物連線圖在虛線框內(nèi)畫出試驗的電路原理圖，其中導電液體用電阻Rx表示．（2）在接通電路前，為保證器材平安滑動變阻器的滑片P應移到最________端（填“左”或“右”）。在電路調(diào)試時，該同學發(fā)覺：閉合開關(guān)S1后，單刀雙擲開關(guān)S2接到a接點時電壓表示數(shù)為4.5V、電流表示數(shù)為180μA；單刀雙擲開關(guān)S2接到b接點時電壓表示數(shù)為4.6V、電流表示數(shù)為164μA.正式測量時，為減小試驗誤差，單刀雙擲開關(guān)S2應接到________點（填“a”或“b”）（3）該同學正確完成試驗，測得該段液體的電阻R0，則該導電液體的電阻率的表達式為ρ＝___________（用R0、L、d等表示）?！敬鸢浮浚?）如圖所示（2）右b（3）eq\f(πR0d2,4L)【解析】（1）電路原理圖如圖所示。（2）接通電路前為保證電路的平安，應使滑動變阻器接入電路中的電阻最大，即滑片應移到最右端。分別運用內(nèi)接法和外接法時電流表示數(shù)變更大，電壓表示數(shù)變更小，說明電流表對示數(shù)影響較小，即電流表內(nèi)阻遠小于被測電阻，為減小誤差應當采納電流表內(nèi)接法，故接b點。（3）依據(jù)歐姆定律R＝eq\f(U,I)、電阻定律ρ＝eq\f(RS,L)及S＝π（eq\f(d,2)）2可得電阻率ρ＝eq\f(πR0d2,4L)。12．某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變外，其電阻率也要發(fā)生變更，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變更的現(xiàn)象稱為“壓阻效應”。現(xiàn)用如圖的電路探討某長薄板電阻Rx的壓阻效應，已知Rx的阻值變更范圍為幾歐到幾十歐，試驗室中有下列器材：A．電源E，3V，內(nèi)阻約為1ΩB．電流表A1，0.6A，內(nèi)阻r1＝5ΩC．電流表A2，6A，內(nèi)阻r2約為1ΩD．開關(guān)S，定值電阻R0（1）為了比較精確地測量電阻Rx的阻值，依據(jù)虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計，甲表選用________（選填“A1”或“A2”），乙表選用________（選填“A1”或“A2”）。（2）在電阻Rx上加一個豎直向下的力F（設(shè)豎直向下為正方向），閉合開關(guān)S，登記電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx＝________（用字母表示）。（3）變更力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并變更力的大小，得到不同的Rx值，最終繪成的圖象如圖所示。當F豎直向下（設(shè)豎直向下為正方向）時，可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx＝_______________。（各物理量單位均為國際單位）（4）定值電阻R0的阻值應當選用________________。A．1ΩB．5ΩC．10ΩD．20Ω【答案】（1）A1A2（2）eq\f(I1r1,I2－I1)（3）16－2F（4）B【解析】（1）由于A1內(nèi)阻確定，并且與待測電阻接近，與待測電阻并聯(lián)，用來測出待測電阻Rx兩端的電壓，用A2測得的電流減去A1測得的電流就是流過待測電阻的電流，依據(jù)歐姆定律就可求出待測電阻的阻值，電路連接如圖所示。（2）待測電阻兩端的電壓U＝I1r1，流過待測電阻的電流I＝I2－I1，因此待測電阻的阻值為Rx＝eq\f(I1r1,I2－I1).（3）由圖象的對稱性可知，加上相反的壓力時，電阻值大小相等；圖象與縱坐標的交點為16Ω，當R＝7Ω時，對應的力為4.5N，因此函數(shù)表達式Rx＝16－2F。（4）整個回路總電流不能大于0.6A，而電動勢為3V，因此總電阻應略大于5Ω，而電源內(nèi)阻約為1Ω，因此定值電阻R0的阻值應選5Ω，即可保證電流不超過量程，也保證電流不太小，兩塊電流表讀數(shù)精確。13．某同學欲測量一卷粗細勻稱、阻值約為100Ω的金屬漆包線的長度，備選器材如下：A．量程為5mA、內(nèi)阻r1＝50Ω的電流表A1B．量程為0.6A、內(nèi)阻r2＝0.2Ω的電流表A2C．量程為6V、內(nèi)阻r3約為15kΩ的電壓表VD．最大阻值為15Ω、最大允許電流為2A的滑動變阻器E．定值電阻R1＝5ΩF．電動勢E＝6V、內(nèi)阻很小的直流電源G．開關(guān)一個、導線若干H．螺旋測微器（1）已知做成這種漆包線芯的金屬絲的電阻率為ρ，若金屬絲的電阻用R表示，直徑用d表示，則這一卷漆包線的長度l＝________。（2）該同學用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖甲所示，則螺旋測微器的示數(shù)d＝______mm。（3）為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻，電流表應選用________（選填“A”或“B”），請在圖乙方框中畫出試驗原理電路圖。（4）若該同學在測量金屬絲直徑時沒有去除漆包線表面的絕緣漆，這會使試驗測得該漆包線的長度與真實值相比________（選填“偏大”或“偏小”）?！敬鸢浮浚?）eq\f(πRd2,4ρ)（2）0.600（3）A見解析圖（4）偏大【解析】（1）依據(jù)電阻定律R＝eq\f(ρl,S)，可得漆包線的長度l＝eq\f(πRd2,4ρ)。（2）螺旋測微器的示數(shù)為0.600mm；（3）金屬絲中的最大電流I＝eq\f(E,R)＝0.06A，電流表A2的量程0.6A太大，測量的誤差較大，故應選電流表A1，因A1的量程小于0.06A，故電路中應對電流表A1改裝，使其量程變大，試驗原理電路圖如圖所示；（4）若該同學在測量金屬絲直徑時沒有去除漆包線表面的絕緣漆，則測量的直徑偏大，由l＝eq\f(πRd2,4ρ)知，長度也偏大。14．要測量某種合金的電阻率（1）若合金絲長度為l，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝________。用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示，讀數(shù)為________mm。（2）圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān)．依據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整．（3）閉合S1，當S2處于位置a時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1＝1.35V，I1＝0.30A；當S2處于位置b時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2＝0.92V，I2＝0.32A．依據(jù)以上測量數(shù)據(jù)推斷，當S2處于位置________（選填“a”或“b”）時，測量相對精確，測量值Rx＝_______Ω。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）eq\f(πRD2,4l)0.650（2）見解析圖（3）b2.9【解析】（1）合金絲電阻：R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(l,π\(zhòng)f(D,2)2)，則電阻率：ρ＝eq\f(πRD2,4l)；圖示螺旋測微器讀數(shù)為：0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm；（2）實物連線如圖所示：（3）依據(jù)eq\f(ΔU,U1)＝eq\f(1.35－0.92,1.35)≈0.32，而eq\f(ΔI,I1)＝eq\f(0.32－0.30,0.30)≈0.07，可知，運用電流表外接法測量相對精確，即S2處于位置b，依據(jù)歐姆定律，則有：Rx＝eq\f(0.92,0.32)Ω≈2.9Ω。15．為了測量某待測電阻Rx的阻值（約為30Ω），有以下一些器材可供選擇。電流表A1（量程0～50mA，內(nèi)阻約10Ω）；電流表A2（量程0～3A，內(nèi)阻約0.12Ω）；電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻很大）；電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻很大）；電源E（電動勢約為3V，內(nèi)阻約為0.2Ω）；定值電阻R（20Ω，允許最大電流1.0A）；滑動變阻器R1（0～10Ω，允許最大電流2.0A）；滑動變阻器R2（0～1kΩ，允許最大電流0.5A）；單刀單擲開關(guān)S一個，導線若干。（1）電流表應選________，電壓表應選________，滑動變阻器應選________。（填字母代號）（2）請在下面的虛線框內(nèi)畫出測量電阻Rx的試驗電路圖。（要求所測量范圍盡可能大）（3）某次測量中，電壓表示數(shù)為U時，電流表示數(shù)為I，則計算待測電阻阻值的表達式為Rx＝________?！敬鸢浮浚?）A1V1R1（2）見解析圖（3）eq\f(U,I)－R【解析】（1）首先選取唯一性器材：電源E（電動勢約為3V，內(nèi)阻約為0.2Ω），定值電阻R（20Ω允許最大電流1.0A），單刀單擲開關(guān)S，導線。電源電動勢約為3V，所以電壓表選擇V1（量程0～3V，內(nèi)阻很大）；待測電阻Rx的阻值約為30Ω，流過Rx的最大電流為eq\f(3V,30Ω)＝0.1A＝100mA，假如電流表選擇A2（量程0～3A，內(nèi)阻約0.12Ω），指針偏轉(zhuǎn)很小，測量不精確，所以只能選擇A1（量程0～50mA，內(nèi)阻約10Ω）；滑動變阻器R2的全值電阻太大，操作不便，所以滑動變阻器應選R1（0～10Ω，允許最大電流2.0A）。（2）因為試驗要求所測量范圍盡可能大，所以滑動變阻器應采納分壓接法；因為待測電阻Rx的阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表采納外接法；為了使流過電流表的電流不超過其最大量程，即50mA，應給待測電阻串聯(lián)一個定值電阻R，起愛護作用．試驗原理圖如圖所示。（3）依據(jù)歐姆定律可得Rx＝eq\f(U,I)－R。16．某同學通過試驗測量一種合金的電阻率。（1）用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應先旋緊圖1所示的部件________（選填“A”、“B”、“C”或“D”）。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為________mm。（2）圖2所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標出。合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)覺電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變更。由此可以推斷：電路中________（選填圖中表示接線柱的數(shù)字）之間出現(xiàn)了________（選填“短路”或“斷路”）。（3）在電路故障被解除后，調(diào)整滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA，由此，該同學算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7Ω。為了更精確地測出合金絲的阻值，在不更換試驗器材的條件下，對試驗應作怎樣的改進？請寫出兩條建議?！敬鸢浮浚?）B0.410（2）7、9斷路（3）電流表改為內(nèi)接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值。（或測量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值）【解析】（1）讀數(shù)前應先旋緊B防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動．螺旋測微器讀數(shù)＝0＋41.0×0.01mm＝0.410mm。（2）7、9之間發(fā)生斷路，則內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表一起串聯(lián)于電路中，此時變更阻值較小的滑動變阻器阻值時，對電壓表和電流表的示數(shù)影響很小，符合題述現(xiàn)象，同時滿意兩表讀數(shù)。（3）因為Rx＝58.7Ω>eq\r(RV·RA)＝30Ω，所以應選用電流表內(nèi)接法。為了減小偶然誤差可測量多組電流和電壓值，計算電阻的平均值?；驕y量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值。17．某試驗小組在“測定金屬電阻率”的試驗過程中：（1）小組同學正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖甲、乙、丙所示，則它們的讀數(shù)值依次是________mm、________A、________V.（2）已知試驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0～10Ω，電流表內(nèi)阻約幾歐，電壓表內(nèi)阻約幾十千歐，電源為干電池組（不宜在長時間、大功率狀況下運用），電動勢E＝4.5V，內(nèi)阻較小。則A、B兩電路圖中，________（選填字母代號）電路為本次試驗應當采納的較好電路，但用此電路測量的金屬絲電阻仍舊會比真實值偏________（選填“大”或“小”）。（3）若已知試驗所用的電流表內(nèi)阻的精確值RA＝2.0Ω，那么能精確測量出金屬絲電阻Rx的電路應是A、B兩電路圖中的________（選填字母代號）電路．運用該電路試驗時，電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，則金屬絲電阻Rx＝________（用題中字母代號表示）?！敬鸢浮浚?）0.9970.442.27（2）A?。?）Beq\f(U,I)－RA【解析】（1）螺旋測微器固定部分讀數(shù)為0.5mm，可動部分可估讀為49.7×0.01mm＝0.497mm，故讀數(shù)為：0.5mm＋0.497mm＝0.997mm；電流表量程為0.6A，則最小分度為0.02A，讀數(shù)為0.44A；電壓表量程為3V，最小分度為0.1V，需估讀一位，故讀數(shù)為：2.27V。（2）因電源不能在大功率下長時間運用，則本試驗應采納限流接法；同時電壓表內(nèi)阻較大，由以上讀數(shù)可知，金屬絲電阻的內(nèi)阻約為5Ω，故采納電流表外接法誤差較小，故選A電路；在試驗中電壓表示數(shù)精確，但電流表測量的是干路電流，故電流表示數(shù)偏大，則由歐姆定律得出的結(jié)果偏小，故用此電路測量的金屬絲電阻會比真實值偏小。（3）因已知電流表內(nèi)阻的精確值，則可以利用電流表內(nèi)接法精確求出金屬絲電阻，故應選B電路；金屬絲電阻及電流表總電阻：R＝eq\f(U,I)，則金屬絲電阻Rx＝R－RA＝eq\f(U,I)－RA。電流表內(nèi)阻忽視不計，滑片P與電阻絲始終接觸良好。（1）試驗中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑如圖所示，其示數(shù)為d＝________mm。（2）試驗時閉合開關(guān)，調(diào)整滑片P的位置，分別測量出每次試驗中aP長度x及對應的電流值I，試驗數(shù)據(jù)如下表所示：x（m）0.100.200.300.400.500.60I（A）0.490.430.380.330.310.28eq\f(1,I)（A－1）2.042.332.633.033.233.57①將表中數(shù)據(jù)描在eq\f(1,I)－x坐標紙中，如圖所示。請作出其關(guān)系圖線，圖線斜率的表達式k＝______（用題中字母表示），由圖線求得電阻絲的電阻率ρ＝_____Ω·m（保留兩位有效數(shù)字）。②依據(jù)圖中eq\f(1,I)－x關(guān)系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內(nèi)阻為r＝________Ω（保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）0.400（2）①見解析圖eq\f(4ρ,πEd2)1.1×10－6②1.3【解析】（1）由題圖所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為0mm＋40.0×0.01mm＝0.400mm。（2）①eq\f(1,I)－x圖線如圖所示，由閉合電路歐姆定律有，I＝eq\f(E,R0＋R＋r)，那么eq\f(1,I)＝eq\f(r＋R0,E)＋eq\f(R,E)，由電阻定律可知：R＝ρeq\f(x,S)＝ρeq\f(x,π\(zhòng)f(d,2)2)＝ρeq\f(4x,πd2)，則eq\f(1,I)＝eq\f(r＋R0,E)＋eq\f(4ρ,πd2E)x，則eq\f(1,I)－x圖象的斜率：k＝eq\f(4ρ,πd2E)，由圖示圖象可知：k＝eq\f(Δ\f(1,I),Δx)≈3，電阻率ρ＝eq\f(kEπd2,4)，代入數(shù)據(jù)得：ρ≈1.1×10－6Ω·m。②由eq\f(1,I)－x關(guān)系圖線知縱