2022届高考物理一轮复习专题68实验：测定金属的电阻率练习含解析

这是一份2022届高考物理一轮复习专题68实验：测定金属的电阻率练习含解析，共6页。试卷主要包含了现测定长金属丝的电阻率等内容，欢迎下载使用。

1．[2021·包头市质检]在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次的测量结果如图甲所示，其读数应为________mm.
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势为3V，内阻约为1Ω)、电流表(内阻约为0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流为2A)、开关、导线若干．若金属丝的电阻约为5Ω，为了尽可能地减少实验误差，则应采用图________(填“乙”或“丙”)所示电路进行实验．
2．现测定长金属丝的电阻率．
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________mm.
(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号．
电源E (电动势10V，内阻约为10Ω)
电流表A1 (量程0～250mA，内阻R1＝5Ω)
电流表A2 (量程0～300mA，内阻约为5Ω)
滑动变阻器R (最大阻值10Ω，额定电流2A)
开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________．从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”).
3．测定一卷阻值约为30Ω的金属漆包线的长度，实验室提供下列器材：
A.电流表A：量程0.6A，内阻RA约为20Ω
B.电压表V：量程15V，内阻RV约为4kΩ.
C.学生电源E：可提供0～30V直流电压
D.滑动变阻器R1：阻值范围0～10Ω
E.滑动变阻器R2：阻值范围0～500Ω
F.电键S及导线若干
(1)为了较准确地测量该漆包线的电阻，滑动变阻器应选择________(选填“R1”或“R2”)，并将方框中的电路图补画完整．
(2)根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的示数如图2所示，则电压表的示数U为______V，电流表的示数I为________A．
(3)已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为ρ，则这一卷漆包线的长度L＝________(用U、I、d、ρ表示).
4．[2021·惠州市调研]某同学准备测量某种材料制成的电阻丝Rx的电阻率，实验室提供的器材有：
A.电流表G(内阻Rg＝120Ω，满偏电流Ig＝6mA)
B.电压表V(量程为0～6V，内阻约为1000Ω)
C.螺旋测微器，毫米刻度尺
D.电阻箱R0(0～99.99Ω)
E.滑动变阻器R(最大阻值为5Ω)
F.电池组E(电动势为6V，内阻约为0.05Ω)
G.一个开关S和导线若干
(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用________挡(选填“×1”或“×100”)，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示，其读数为________Ω.
(2)把电流表G与电阻箱并联，改装成量程为0～0.6A的电流表使用，则电阻箱的阻值应调为R0＝________________________________________Ω.
(3)改装好的电流表用符号“A”表示，内阻RA已知，用该电流表和所提供的实验器材较准确地测量电阻丝Rx的阻值，请在图乙中画出实验电路图．
(4)测得电阻丝的长度为L，直径为D，电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，读出电压表和电流表的示数，计算出电阻丝的电阻为Rx.写出计算电阻率的表达式ρ＝________(用L、D、Rx表示).
5．[2021·合肥市质检]为了测定金属丝的电阻率，某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上，其两端可作为接线柱，一小金属夹夹在金属丝上，且可在金属丝上滑动．请完成以下内容．
(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径，示数如图甲所示，则其直径d＝________mm.
(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为3Ω；
(3)准备的实验器材如下：
A.电压表V(量程0～3V，内阻约20kΩ)
B.定值电阻10Ω
C.定值电阻100Ω
D.蓄电池(电动势约12V，内阻不计)
E.开关S一只
F.导线若干
实验小组利用上述器材设计并完成实验．实验中通过改变金属夹位置进行了多次测量，在实验操作和测量无误的前提下，记录了金属丝接入电路中的长度l和相应的电压表的示数U，并作出eq \f(1,U)－eq \f(1,l)关系图线如图丙所示．
根据题目要求，在图乙所示虚线框内完成设计的实验电路图，其中定值电阻R应选________(填“B”或“C”)；金属丝电阻率的表达式ρ＝________ (用a、b、c、d、R表示).
专题68 实验：测定金属的电阻率
1．(1)0.397(0.395～0.399均可) (2)丙
解析：(1)由图甲知，读数为0＋39.7×0.01mm＝0.397mm.(2)金属丝的电阻与电流表的内阻相差较小，电流表采用外接法，故应采用图丙所示电路进行实验．
2．(1)0.200 (0.196～0.204均可) (2)如图 (3)eq \f(I1R1,I2－I1) 相等
解析：本题考查测定金属丝电阻率的电路设计及对应的实验原理、误差分析，考查了学生的实验设计能力和综合分析能力，体现了实验探究中问题、证据、解释的素养要素．
(1)螺旋测微器的分度值为0.01mm，需要估读一位，故读数为0.200mm.
(2)因为R的最大阻值比Rx小得多，所以滑动变阻器必须采用分压式接法．因为电流表A1的内阻R1有确定值，所以可把A1与金属丝并联，使A1起到电流表和电压表的双重作用．电路图见答案．
(3)由电路图可得Rx＝eq \f(U,I)＝eq \f(I1R1,I2－I1)，本设计方案无系统误差，故测量值等于真实值．
3．(1)R1 如解析图 (2)13.5 0.46 (3)l＝eq \f(πd2U,4ρI)
解析：(1)题目中给出的电源电压为30V，而给出的电压表量程为15V，为了便于控制，采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器选小电阻D(R1).(2)电压表量程为15V，故最小分度为0.5V，故读数为13.5V，电流表量程为0.6A，最小分度为0.02A，则指针示数为：0.46A．(3)因由电阻定律可知：R＝eq \f(U,I)＝ρeq \f(L,S)＝eq \f(ρL,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))\s\up12(2))，漆包线的长度：
l＝eq \f(πd2U,4ρI).
4.
(1)×1 14.0
(2)1.21
(3)如图所示
(4)eq \f(πRxD2,4L)
解析：(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明待测电阻阻值较小，应该换用较小的挡，即应该换用“×1”挡．其读数为14.0Ω.(2)把电流表G与电阻箱并联，改装成量程为0～0.6A的电流表使用，由RgIg＝R0(I－Ig)，其中I＝0.6A，解得R0＝1.21Ω.(3)由于改装好的电流表内阻已知，所以可以设计成电流表内接电路．为了多测几组数据，可设计成滑动变阻器分压接法．(4)测得电阻丝的长度为L，电阻丝的直径为D，由电阻定律有Rx＝ρeq \f(L,S)，电阻丝的横截面积S＝eq \f(πD2,4)，联立解得电阻率的表达式为ρ＝eq \f(πRxD2,4L).
5．(1)0.750(0.749～0.751) (3)如图所示 B eq \f(πbcRd2,4（a－b）)
解析：(1)由图示螺旋测微器可以知道，金属丝的直径d＝0.5mm＋25.0×0.01mm＝0.750mm.(3)实物连接如图所示；为了使滑动变阻器调节时电压表示数变化明显，定值电阻应选阻值较小的B；由欧姆定律得U＝eq \f(E－U,R)Rx，又Rx＝ρeq \f(l,\f(1,4)πd2)＝eq \f(4ρl,πd2)，整理得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(πd2R,4Eρ)·eq \f(1,l)，对照图像得eq \f(1,E)＝b、eq \f(πd2R,4Eρ)＝eq \f(a－b,c)，解得ρ＝eq \f(πbcRd2,4（a－b）).