2024高考物理一輪復習實驗十一測定金屬絲的電阻率練習含解析魯科版

PAGE10-試驗十一測定金屬絲的電阻率1.(2024·衡水中學模擬)某同學測量一金屬導體的電阻率,如圖甲所示,該導體橫截面為空心的正方形。外正方形的邊長是內(nèi)正方形邊長的2倍且內(nèi)正方形中空。經(jīng)粗略測量該金屬導體電阻為5Ω左右。為了精確測量它的阻值R,以便進一步測出該材料的電阻率ρ,試驗室備有下列器材。A.電源E(電動勢為3V,內(nèi)阻不計)B.電流表A1(量程為0～1A,內(nèi)阻r1約為0.1C.電流表A2(量程為0～0.6A,內(nèi)阻r2=5D.滑動變阻器R0(阻值范圍0～3Ω)E.開關(guān)S,導線若干(1)請在圖乙虛線框內(nèi)補充畫出完整、合理的測量電路圖。(2)做試驗時,先把滑動變阻器滑片P滑動到A端,閉合開關(guān)S,滑動P到合適位置,記錄電流表A1的讀數(shù)I1,記錄電流表A2的讀數(shù)I2,可以求出金屬導體電阻R=__________(用題中所給字母表示),然后滑動滑片,多次測量求平均值,可得到更精確阻值。

(3)該同學測得外正方形的邊長為a,金屬導體的長度為L。用已經(jīng)測得的物理量I1、I2、L、a及題中所給物理量可得到該金屬材料電阻率的表達式為ρ=________。

【解析】(1)電路圖如圖所示。(2)由并聯(lián)學問和電阻定義式可知R=I2(3)該導體橫截面積為S=a2-12a2=由電阻定律R=ρLS可得,ρ=3答案:(1)見解析(2)I2r2.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__

____________________。

【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)減去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=R1(I2-I1)I1,I1、I2分別表示電流表G1答案:(1)R1(2)電路圖見解析(3)R1(I2-I1)I1I1、I2分別表示電流表G1【加固訓練】中國機器人農(nóng)夫獨創(chuàng)家吳玉祿(被譽為中國的特斯拉)只有小學文化,為了給他的機器人吳老二找一個可充電電池,他在廢品站找到了一個像電池一樣有兩個電極的裝置,上面標有“TNT”等字樣,他興奮地拿回去充電,結(jié)果差點丟了性命。假如你是他的兒女,為了平安起見,你能給他提出一些建議或幫助嗎?(1)經(jīng)核實該電雷管全電阻值為6Ω,其中電熱絲阻值為5Ω,引腳線長2m,阻值為1Ω,當通以0.45A電流時約6s爆炸,若吳玉祿用5.4V的電壓給它充電時理論上約________s爆炸((2)某愛好小組發(fā)揚吳玉祿精神,用伏安法設(shè)計了一較精確測量上述單只電雷管電阻的電路。打算了以下試驗器材:待測電雷管Rx,炸藥桶(愛護作用,防爆破)電流表A1:量程0.5A、內(nèi)阻約0.5電流表A2:量程30mA、內(nèi)阻約30Ω電壓表V1:量程30V、內(nèi)阻約10kΩ電壓表V2:量程2V、內(nèi)阻約3kΩ滑動變阻器R:0～10Ω電阻箱R0:0～999.9Ω,0.1干電池E:電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r約0.1Ω開關(guān)S及導線若干。①請設(shè)計一個較合理的電路原理圖,畫在規(guī)定方框內(nèi),要求通過電雷管的電流不超過27mA,電壓能從零調(diào)整,盡可能減小誤差。②并寫出Rx的計算公式Rx=________。

(可能用到的字母示數(shù)為I1、示數(shù)為I2、示數(shù)為U1、示數(shù)為U2、電阻箱電阻為R0)【解析】(1)依據(jù)焦耳定律:Q=I2Rt,代入數(shù)據(jù)得0.452×5×6=(5.46)2×5t,解得t=1.5(2)①題目要求電壓能從零調(diào)整,所以滑動變阻器選用分壓接法;電雷管電流不能超過27mA,所以須要串聯(lián)一個定值電阻或者可以顯示阻值的電阻箱,故電路圖如圖所示。②依據(jù)部分電路的歐姆定律:計算公式為Rx=U2I2答案:(1)1.5(2)①電路圖見解析②U2I3.(2024·唐山模擬)(1)某同學在測量一未知電阻阻值時設(shè)計了如圖甲所示電路。當滑動變阻器滑片滑到某一位置時,電流表的讀數(shù)為0.39A,0～3V量程的電壓表讀數(shù)如圖乙所示,則待測電阻的阻值為________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)為了消退電表內(nèi)阻帶來的誤差,該同學又設(shè)計了如圖丙所示電路。該電路中引入了協(xié)助電阻R1,先將單刀雙擲開關(guān)撥到b,讀出兩表示數(shù)U1、I1,再將單刀雙擲開關(guān)撥到a,讀出兩表示數(shù)U2、I2,則待測電阻的阻值為________;在變更單刀雙擲開關(guān)位置時,__________(選填“須要”或“不須要”)保持滑動變阻器滑片的位置不變。

【解析】(1)電壓表量程為3V,由圖乙所示表盤可知,其分度值為0.1V,示數(shù)為2.70V,待測電阻阻值為:Rx=UI=2.70V0(2)依據(jù)圖示電路圖,由歐姆定律得:R1+RA=URx+R1+RA=U2待測電阻阻值為:Rx=U2I2在變更單刀雙擲開關(guān)位置時,不須要保持滑動變阻器滑片的位置不變。答案:(1)6.9(2)U2I2-4.(2024·襄陽模擬)為了精密測量一圓柱形導體材料的電阻率: (1)如圖甲所示,先用多用電表×10Ω擋粗測其電阻為________Ω,然后用螺旋測微器測其直徑d為______mm,游標卡尺測其長度l為________cm。

(2)為進一步精確測量該電阻,試驗臺上擺放有以下器材:A.電流表(量程0～15mA,內(nèi)阻未知)B.電流表(量程0～0.6A,C.電阻箱(最大電阻99.99Ω)D.電阻箱(最大電阻999.99Ω)E.電源(電動勢3V,內(nèi)阻1Ω)F.單刀單擲開關(guān)2只G.導線若干乙同學設(shè)計的電路圖如圖乙所示,現(xiàn)依據(jù)如下試驗步驟完成試驗:①調(diào)整電阻箱,使電阻箱到最大值,僅閉合S1,再次調(diào)整電阻箱到合適的阻值R1使電流表有較大的偏轉(zhuǎn)且讀數(shù)為I;②調(diào)整電阻箱至最大值,保持開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2閉合,再次調(diào)整電阻箱的阻值為R2,使電流表讀數(shù)仍為I。a.依據(jù)試驗步驟和試驗器材可知,電流表應(yīng)選________,電阻箱應(yīng)選擇________。(填器材前字母)

b.依據(jù)試驗步驟可知,待測電阻Rx=________,該材料的電阻率ρ=________(用題目所給測量數(shù)據(jù)表示)。

(3)利用以上試驗電路,閉合S1、S2調(diào)整電阻箱R,可測出電流表的內(nèi)阻RA,丙同學通過調(diào)整電阻箱R,讀出多組R和I值,作出了1I-R圖象如圖丙所示。若圖象中縱軸截距為1A-1,則電流表內(nèi)阻RA=________【解析】(1)歐姆表的讀數(shù)為表盤示數(shù)與倍率的乘積,所以圓柱形導體的電阻大致為Rx=18×10Ω=180Ω;螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度的毫米數(shù)與可動刻度的n×0.01mm的和,由圖示螺旋測微器可知,其直徑為:2=2.095mm;游標卡尺的讀數(shù)為主尺的毫米數(shù)與游標尺的n×0.1(或0.05)mm的和,由圖示游標卡尺可知,其長度為:50mm+3×0.05mm=(2)②a.由圖乙估算最大電流,若只有Rx接入電路,則電路中的最大電流I=ERx+r=3180A=0.017A,與電流表A的量程相當,則電流表選A;為使電流減半,則要求電阻箱的電阻至少與電阻Rx差不多,所以電阻箱選D;b.由于S2在斷開和閉合時電流表的示數(shù)均為I,由閉合電路歐姆定律知道,兩次試驗時電路的總電阻相等,則圓柱形導體的電阻為R2-R1(3)對該電路應(yīng)用閉合電路的歐姆定律得E=I(r+R+RA),即1I=r+R所以1I-R圖象的截距為r解得RA=2.0Ω。答案:(1)1802.0955.015(2)②a.ADb.R2-R1πd5.(2024年山東新高考模擬)某同學為了測量一根鉛筆芯的電阻率,設(shè)計了如圖甲所示的電路測量該鉛筆芯的電阻值。所用器材有電流表A1、A2,電阻箱R1、滑動變阻器R2、待測鉛筆芯Rx、電源E、開關(guān)S及導線等。操作步驟如下:調(diào)整滑動變阻器和電阻箱的阻值達到最大;閉合開關(guān),適當調(diào)整滑動變阻器和電阻箱的阻值;記錄兩個電流表Al、A2的示數(shù)分別為I1、I2。請回答以下問題:(1)若電流表的內(nèi)阻可忽視,則電流表示數(shù)I2=______I1時,電阻箱的阻值等于待測筆芯的電阻值。

(2)用螺旋測微器測量該筆芯的直徑,螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示,該筆芯的直徑為________mm。

(3)已測得該筆芯的長度L=20.00cm,電阻箱R1的讀數(shù)為5.00Ω,依據(jù)上面測量的數(shù)據(jù)可計算出筆芯的電阻率ρ=______Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(4)若電流表A2的內(nèi)阻不能忽視,仍利用(1)中方法,則筆芯電阻的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值。

【解析】(1)由并聯(lián)電路特點可知,當I2=12I1時,電阻箱的阻值與待測筆芯的阻值相等。(2)螺旋測微器的讀數(shù)為1.000mm;(3)由公式R=ρlS可計算,筆芯的電阻率為1.96×10-5Ω·m;(4)電流表A2的內(nèi)阻不能忽視時,電流表A答案:(1)12(2)1.000(3)1.96×10-5(4)6.為測定電流表內(nèi)電阻Rg,試驗中備用的器件有:A.電流表(量程0～100μA)B.標準電壓表(量程0～5V)C.電阻箱(阻值范圍0～999Ω)D.電阻箱(阻值范圍0～99999Ω)E.電源(電動勢2V)F.電源(電動勢6V)G.滑動變阻器(阻值范圍0～50Ω,額定電流1.5A(1)假如采納如圖所示的電路測定電流表A的內(nèi)電阻并且想得到較高的精確度,那么從以上備用器件中,電阻箱R1應(yīng)選用__________,電阻箱R2應(yīng)選用________,電源應(yīng)選用________(用字母代號填寫)。

(2)假如試驗時要進行的步驟有:a.合上開關(guān)K1;b.合上開關(guān)K2;c.視察R1的阻值是否最大,假如不是,將R1的阻值調(diào)到最大;d.調(diào)整R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;e.調(diào)整R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半;f.登記R2的阻值。把以上步驟的字母按試驗的合理依次為:__。

(3)假如在步驟f中所得R2的阻值為600Ω,則圖中電流表的內(nèi)電阻Rg的測量值為________Ω。

(4)假如再給出:H.電源(電動勢8V);I.電源(電動勢12V),電源應(yīng)選擇________(填選項前的字母)。

(5)某同學認為步驟e中不須要保證“電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半”這一條件,也可測得電流表內(nèi)阻Rg,請你分析論證該同學的推斷是否可行。______。

【創(chuàng)新點分析】(1)采納開放式設(shè)問:更具有探究性。(2)由常規(guī)的伏安法轉(zhuǎn)變?yōu)榘肫y量敏捷應(yīng)用?！窘馕觥?1)該試驗是半偏電流法測電流表的內(nèi)阻。K2閉合前后的兩次電路,假如干路電流變更不大,那么就可以認為,K2閉合后,電流表半偏時,電流表和電阻箱R2所分的電流各占一半,又因為二者并聯(lián),兩端的電壓相等,故電流表的內(nèi)阻和電阻箱R2的阻值相等。要保證兩次試驗干路的電流變更不大,就須要保證兩次試驗電路的總電阻變更不大,即在給電流表并聯(lián)上一個電阻箱后導致的電阻變更,對整個電路影響不大。要達到這個效果,R1就須要選一個盡可能大的電阻,故R1應(yīng)選用D。該試驗要通過R2阻值來間接測出電流表的內(nèi)阻值,因此R2的選取原則是:能讀數(shù)且盡量和電流表的內(nèi)阻在同一數(shù)量級上。故R2應(yīng)選用C。在R1是一個盡可能大的電阻、電流表滿偏的前提下,電源電動勢相對地要大一些,但不是越大越好,以防燒壞電流表。初步分析電源可選用F,估算電動勢最大值,即:Emax=IgmaxR1max=100×10-6×1×105V=10V,電源應(yīng)選F。(2)半偏法測電流表內(nèi)阻的步驟為:試驗前,將R1的阻值調(diào)到最大;合上開關(guān)K1;調(diào)整R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;保持R1的阻值不變,合上開關(guān)K2;調(diào)整R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半;登記R2的阻值,電流表的內(nèi)阻值就是R2的阻值。因此答案為:cadbef。(3)