2025年高考物理復習十：導體電阻率的測量（含解析）

PAGE實驗搶分專練(十)導體電阻率的測量(40分鐘40分)1.(6分)(2023·北京等級考)采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。(1)實驗時,閉合開關S前,滑動變阻器的滑片P應處在________(選填“M”或“N”)端。

(2)按照圖1連接實物圖,如圖2所示。閉合開關前檢查電路時,發(fā)現(xiàn)有一根導線接錯,該導線為________(選填“a”“b”或“c”)。若閉合開關,該錯誤連接會帶來的問題有_______。

2.(8分)(2023·唐山模擬)實驗小組利用如圖甲所示電路測量某金屬絲Rx的電阻率。(1)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,如圖乙所示,金屬絲的直徑為________mm。

(2)關于電流表和滑動變阻器,有以下器材可供選擇:A.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻RA=1.0Ω)B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻未知)C.滑動變阻器(最大阻值10Ω)D.滑動變阻器(最大阻值50Ω)實驗中電流表應選擇________,滑動變阻器應選擇________。(均選填器材前邊字母)

(3)閉合開關之前,滑動變阻器的滑片應滑到________________(按照電路圖選填“最左端”“正中間”或“最右端”)。

(4)閉合開關,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片和電阻箱的阻值,使電壓表有一較大讀數(shù)U,記下此時電阻箱的讀數(shù)R1和電流表的讀數(shù)I1。(5)改變電阻箱的阻值,同時調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表的讀數(shù)仍為U,記下此時電阻箱的讀數(shù)R2和電流表的讀數(shù)I2。(6)重復步驟(5),得到多組電阻箱和電流表的數(shù)據(jù),以電阻箱電阻R為橫坐標,以電流表示數(shù)的倒數(shù)1I為縱坐標建立坐標系,描點連線,獲得圖線的縱軸截距為b,如圖丙所示。可知金屬絲電阻為________(用題中給定的符號表示)。(7)將電阻值代入電阻定律R=ρLS3.(8分)(2023·遼寧選擇考)導電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導電的噴涂油漆?，F(xiàn)有一根用導電漆制成的截面為正方形的細長樣品(固態(tài)),某同學欲測量其電阻率,設計了如圖(a)所示的電路圖,實驗步驟如下:a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動;c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40A,讀出相應的電壓表示數(shù)U,斷開開關S;e.改變丙的位置,重復步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k?；卮鹣铝袉栴}:(1)L是丙到________(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離;

(2)寫出電阻率的表達式ρ=________(用k、a、I表示);

(3)根據(jù)圖像計算出該樣品的電阻率ρ=________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。

4.(9分)(2024·昆明模擬)某實驗小組在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中,欲先采用伏安法測出金屬絲的電阻Rx,已知金屬絲的電阻約為20Ω,實驗室中有以下器材可供使用:A.電壓表0~3V,內(nèi)阻約為5kΩ;B.電壓表0~15V,內(nèi)阻約為50kΩ;C.電流表0~150mA,內(nèi)阻為0.5Ω;D.滑動變阻器(0~5Ω);E.滑動變阻器(0~200Ω);F.電動勢約為4V、內(nèi)阻不計的電源,開關及導線若干。(1)分別用螺旋測微器(圖甲)和游標卡尺(圖乙)測量金屬絲的直徑d和長度L,則金屬絲的直徑d=________mm,長度L=________cm;

(2)實驗時,電壓表應選________,滑動變阻器應選________(填寫器材前字母序號);

(3)請在圖丙虛線框中將電路圖補充完整。5.(9分)(2023·江蘇選擇考)小明通過實驗探究電壓表內(nèi)阻對測量結果的影響。所用器材有:干電池(電動勢約1.5V,內(nèi)阻不計)2節(jié);兩量程電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)1個;滑動變阻器(最大阻值50Ω)1個;定值電阻(阻值50Ω)21個;開關1個及導線若干。實驗電路如1圖所示。(1)電壓表量程應選用________(選填“3V”或“15V”)。

(2)2圖為該實驗的實物電路(右側未拍全)。先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置,然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱________(選填“B”“C”或“D”)連接,再閉合開關,開始實驗。

(3)將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變,依次測量電路中O與1,2,…,21之間的電壓。某次測量時,電壓表指針位置如3圖所示,其示數(shù)為________V。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線,如4圖中實線所示。

(4)在1圖所示的電路中,若電源電動勢為E,電壓表視為理想電壓表,滑動變阻器接入的阻值為R1,定值電阻的總阻值為R2,當被測電阻為R時,其兩端的電壓U=________(用E、R1、R2、R表示),據(jù)此作出U-R理論圖線如4圖中虛線所示。小明發(fā)現(xiàn)被測電阻較小或較大時,電壓的實測值與理論值相差較小。

(5)分析可知,當R較小時,U的實測值與理論值相差較小,是因為電壓表的分流小,電壓表內(nèi)阻對測量結果影響較小。小明認為,當R較大時,U的實測值與理論值相差較小,也是因為相同的原因。你是否同意他的觀點?請簡要說明理由____________。

解析版1.(6分)(2023·北京等級考)采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。(1)實驗時,閉合開關S前,滑動變阻器的滑片P應處在________(選填“M”或“N”)端。

(2)按照圖1連接實物圖,如圖2所示。閉合開關前檢查電路時,發(fā)現(xiàn)有一根導線接錯,該導線為________(選填“a”“b”或“c”)。若閉合開關,該錯誤連接會帶來的問題有_______。

【解析】(1)由圖1所示電路圖可知,滑動變阻器采用分壓接法,為保護電路,閉合開關前滑片P應處于M端。(2)由圖2所示實物電路圖可知,導線b連接錯誤,若閉合開關,分壓電路被短路,分壓電路沒有電路流過,沒有電流流過待測金屬絲。答案:(1)M(2)b沒有電流流過待測金屬絲2.(8分)(2023·唐山模擬)實驗小組利用如圖甲所示電路測量某金屬絲Rx的電阻率。(1)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,如圖乙所示,金屬絲的直徑為________mm。

(2)關于電流表和滑動變阻器,有以下器材可供選擇:A.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻RA=1.0Ω)B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻未知)C.滑動變阻器(最大阻值10Ω)D.滑動變阻器(最大阻值50Ω)實驗中電流表應選擇________,滑動變阻器應選擇________。(均選填器材前邊字母)

(3)閉合開關之前,滑動變阻器的滑片應滑到________________(按照電路圖選填“最左端”“正中間”或“最右端”)。

(4)閉合開關,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片和電阻箱的阻值,使電壓表有一較大讀數(shù)U,記下此時電阻箱的讀數(shù)R1和電流表的讀數(shù)I1。(5)改變電阻箱的阻值,同時調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表的讀數(shù)仍為U,記下此時電阻箱的讀數(shù)R2和電流表的讀數(shù)I2。(6)重復步驟(5),得到多組電阻箱和電流表的數(shù)據(jù),以電阻箱電阻R為橫坐標,以電流表示數(shù)的倒數(shù)1I為縱坐標建立坐標系,描點連線,獲得圖線的縱軸截距為b,如圖丙所示?？芍饘俳z電阻為________(用題中給定的符號表示)。(7)將電阻值代入電阻定律R=ρLS【解析】(1)由題圖乙知,螺旋測微器讀數(shù)為0.5mm+36.9×0.01mm=0.869mm。(2)選用內(nèi)阻已知的電流表可以通過計算消去電流表分壓引起的系統(tǒng)誤差,故電流表選擇A;滑動變阻器采用分壓接法,故用總電阻較小的C。(3)為使開始時電壓表的讀數(shù)為零,閉合開關之前,滑動變阻器的滑片應滑到最左端。(6)根據(jù)題意有U=I(R+Rx+RA),整理得1I=1UR+Rx+RAU,結合圖像可知Rx+RAU答案:(1)0.869(2)AC(3)最左端(6)Ub-RA3.(8分)(2023·遼寧選擇考)導電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導電的噴涂油漆?，F(xiàn)有一根用導電漆制成的截面為正方形的細長樣品(固態(tài)),某同學欲測量其電阻率,設計了如圖(a)所示的電路圖,實驗步驟如下:a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動;c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40A,讀出相應的電壓表示數(shù)U,斷開開關S;e.改變丙的位置,重復步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k。回答下列問題:(1)L是丙到________(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離;

(2)寫出電阻率的表達式ρ=________(用k、a、I表示);

(3)根據(jù)圖像計算出該樣品的電阻率ρ=________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。

【解析】(1)由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離。(2)根據(jù)電阻定律有R=ρLa2,再根據(jù)歐姆定律有R=UI,聯(lián)立有U=ρIa2L,(3)根據(jù)圖像可知k=6.5V/m,則根據(jù)(2)代入數(shù)據(jù)有ρ=6.5×10-5Ω?m。答案:(1)乙(2)ka2I(3)64.(9分)(2024·昆明模擬)某實驗小組在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中,欲先采用伏安法測出金屬絲的電阻Rx,已知金屬絲的電阻約為20Ω,實驗室中有以下器材可供使用:A.電壓表0~3V,內(nèi)阻約為5kΩ;B.電壓表0~15V,內(nèi)阻約為50kΩ;C.電流表0~150mA,內(nèi)阻為0.5Ω;D.滑動變阻器(0~5Ω);E.滑動變阻器(0~200Ω);F.電動勢約為4V、內(nèi)阻不計的電源,開關及導線若干。(1)分別用螺旋測微器(圖甲)和游標卡尺(圖乙)測量金屬絲的直徑d和長度L,則金屬絲的直徑d=________mm,長度L=________cm;

(2)實驗時,電壓表應選________,滑動變阻器應選________(填寫器材前字母序號);

(3)請在圖丙虛線框中將電路圖補充完整?！窘馕觥?1)由圖甲所示螺旋測微器可知,金屬絲的直徑d=5.5mm+40.0×0.01mm=5.900mm由圖乙所示游標卡尺可知,游標尺是20分度的,其精度是0.05mm,金屬絲的長度L=100mm+10×0.05mm=100.50mm=10.050cm。(2)電源電動勢是4V,電壓表應選擇A;為方便實驗操作,滑動變阻器應選擇D。(3)由于待測電阻阻值大于滑動變阻器最大阻值,為測多組實驗數(shù)據(jù),滑動變阻器采用分壓式接法;由于電流表內(nèi)阻已知,電流表應采用內(nèi)接法,實驗電路圖如圖所示答案:(1)5.90010.050(2)AD(3)見解析圖5.(9分)(2023·江蘇選擇考)小明通過實驗探究電壓表內(nèi)阻對測量結果的影響。所用器材有:干電池(電動勢約1.5V,內(nèi)阻不計)2節(jié);兩量程電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)1個;滑動變阻器(最大阻值50Ω)1個;定值電阻(阻值50Ω)21個;開關1個及導線若干。實驗電路如1圖所示。(1)電壓表量程應選用________(選填“3V”或“15V”)。

(2)2圖為該實驗的實物電路(右側未拍全)。先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置,然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱________(選填“B”“C”或“D”)連接,再閉合開關,開始實驗。

(3)將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變,依次測量電路中O與1,2,…,21之間的電壓。某次測量時,電壓表指針位置如3圖所示,其示數(shù)為________V。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線,如4圖中實線所示。

(4)在1圖所示的電路中,若電源電動勢為E,電壓表視為理想電壓表,滑動變阻器接入的阻值為R1,定值電阻的總阻值為R2,當被測電阻為R時,其兩端的電壓U=________(用E、R1、R2、R表示),據(jù)此作出U-R理論圖線如4圖中虛線所示。小明發(fā)現(xiàn)被測電阻較小或較大時,電壓的實測值與理論值相差較小。

(5)分析可知,當R較小時,U的實測值與理論值相差較小,是因為電壓表的分流小,電壓表內(nèi)阻對測量結果影響較小。小明認為,當R較大時,U的實測值與理論值相差較小,也是因為相同的原因。你是否同意他的觀點?請簡要說明理由____________。

【解析】(1)所用電源為兩節(jié)干電池,電動勢為3V,則所用