2020届高考物理实验专项练习(四)实验：测量电阻丝的电阻率

1、2020届高考物理实验专项练习(四)实验：测量电阻丝的电阻【知识点精炼】1、长度的测量及测量工具的选用：游标卡尺，螺旋测微器2、金属丝电阻率的测量:(1)实验思路：电阻率2 _SR _d_Rl 4l(2)电路图:3、误差分析:(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。(2)采用伏安法测电阻丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻的测量值偏小。(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。【练习题】P步骤如下:1、某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体

2、的电阻率用20分度的游标卡尺测量其长度如图1所示，可知其长度为mm;用螺旋测微器测量其直径如图2所示，可知其直径为 mm;多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是X1Q X10Q X100Q用X10挡测量此金属丝的电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是。若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是 Q2、某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率p,步骤如下:图3用20分度的游标卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为 mm；2 .用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为 mm；3 .该

3、同学先用欧姆表粗测该圆柱体白阻值，选择欧姆档倍率“x100”后测得的阻值如图 3表盘所示，测得的阻值约为 Q,4 .导线的直径为d,长度为L,电压表示数为 U,电流表示数为I,则电阻率的表达式 o。5 、某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率，实验操作如下：(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，如图甲所示的示数为 mm。(2)用多用电表" 1"倍率的欧姆挡测量该电阻丝的阻值，如图乙所示的示数为 （3）用电流表（内阻约为 5 ）、电压表（内阻约为 3k ）测量该电阻丝的阻值 Rx ,为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，下列电路中符合要求的是 C.B.D.（4

4、）用第（3）问中C选项的方法接入不同长度的电阻丝1,测得相应的阻值 R ,并作出了4、实验探究小组要测量一个新材料制成的圆柱体的电阻率p步骤如下:R 1图象，如图丙所示中符合实验结果的图线是（选填a" b“或C"），该电阻丝电阻率的测量值（选填 大于”小于"或等于”）真实值。A.（1）用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为 mm;（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为 mm ;（3）用多用电表的电阻 “X 10：按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙,则该电阻的阻值约为 Q ;（4）为更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号

5、和规格如下：待测圆柱体电阻 R电流表Ai（量程03 mA,内阻约50电流表A2（量程015 mA,内阻约30 Q）电压表Vi（量程03 V,内阻约10 k ;）电压表V2（量程015 V,内阻约25 k Q）滑动变阻器R1（阻值范围015滑动变阻器R2（阻值范围02 k Q）直流电源E（电动势6V,内阻不计）；开关S,导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在虚线框中画出测量用的正确电路图，标明所用器材的代号，并完成实物连图。5、在测量某金属丝电阻率的实验中，要求电压从零开始测量，并多测量几组数据.).20 0-KJ0 611 霜实验次数123456U/V0.901.201.50

6、1.802.102.40I/A0.180.240.310.370.430.49(1)请用笔画线代替导线，在图甲中完成实验的电路连接.(2)实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片，测量数据如表所示，请你描出金属丝的UI图象.(3)实验过程中，小明长时间保持电路闭合.从实验误差考虑，这样的操作不妥，这是因为(4)实验时，闭合开关前滑片应置于滑动变阻器的 (选填 左”或 右”端；测量结束 后，应先断开 ,再拆除导线，最后整理好器材.6、在 测定金属导线的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5实验室备有下列实验器材：A.电压表Vi(量程3V,内阻约为15kQ)B.电压表 V2(量程15V,内阻约

7、为 75k )C.电流表Ai(量程3A,内阻约为0. 2Q)D.电流表A2(量程0. 6A,内阻约为1Q)E.变阻器 Ri(020Q 0. 5A)F.变阻器 R2(02000 Q, 0. 1A)G.电池E(电动势为3V,内阻约为0. 3Q)H.开关S,导线若干(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有(2)为减小实验误差，设计该实验的电路原理图，, TiTnwTnmiTTnTTTTmmmTrmTKirmTmTTTTrmmBTTwnnTmTmTnTnTTi'(3)若用刻度尺测得金属导线长度为60.00cm,用螺旋测微器测得导线的直径为0.635mm,两电表的示数分别所示，电

8、压表的读数为： ,电流表的读数为： 。则电阻值为,电阻率为 .(结果保留两位有效数字)7、某同学要测量一个由新材料制成的均匀圆柱形导体的电阻率，进行了如下操作:(1)利用螺旋测微器测圆柱体直径d如图1所示，则d =mm;用20分度的游标卡尺测量其长度 L如图2所示，则为L=若已知此导体的电阻为 R,则此新材料的电阻率表达式为p =(用R、d、L表示)(2)用多用电表粗测该电阻步骤：机械调零后，将选择开关旋至电阻挡“X 1置;各红、黑表笔短接欧姆调零；m红、黑表笔分别与材料的两端相接，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量,应将选择开关置于 (填X 10或X 1k的倍率，并重新进行 ,再进行

9、测量,多用表示数如图所示，则其阻值为 Qo8、为了探究导体电阻与其影响因素的关系，某小组需要准确地测量一段粗细均匀的金属丝(Rx)的电阻率，金属丝的电阻约为 60 实验电路如图所示。现有以下实验器材可供选择。A.电流表Ai ,量程为10mA,内阻J 50B.电流表A2,量程为0.6A,内阻2 0.2C.电压表V,量程为6V,内阻3约为15k D.滑动变阻器R,最大阻值为15 允许通过的最大电流为2AE.定值电阻R 5F.定值电阻R2 500G.直流电源巳电动势为6V,内阻很小H.开关一个，导线若干(1)实验小组拟用伏安法测量金属丝的电阻，为准确测量，则电流表应选 ，定值电阻R)应选。(选填实验

10、器材编号)(2)电压表的示数记为U,所选用电流表的示数记为I,则该金属丝的电阻的表达式Rx；若测得待测金属丝的长度为L,直径为D,则其电阻率的表达式为(表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示)。答案以及解析1答案及解析:答案：50.15mm4.699mm(4.698mm , 4.700mm)17.8 Q)X1 电阻(欧姆)调零，18.0 (17.9 解析：1.由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为5cm,游标尺示数为3>0.05mm=0.15mm=0.015cm ,游标卡尺示数为5cm+0.015cm=5.015cm=50.15mm ;2.由图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为4.5

11、mm,游标尺示数为20.0 0.01mm=0.200mm ,螺旋测微器示数为 4.5mm+0.200mm=4.700mm ;3.用X 10 ©当测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，说明所选挡位太大，为了较准确地进行测量，应换到 X1Q挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是欧姆调零；由图是表盘可知，欧姆表示数为18X1Q=18Q.故答案为：x1p欧姆调零；18a.2答案及解析：答案：(1).50.15(2).4.698 (3). 700(4). -d-U4IL解析：(1)游标卡尺是20分度的卡尺，其分度值为0.05mm则图示读数为：50mm+3

12、 X0.05mm=50.15mm(2)螺旋测微器的固定刻度为4.5mm,可动刻度为19.8 0.01mm=0.198mm所以最终读数为 4.5mm+19.8 ><0.01mm=4.698mm(4.697mm4.699mm 均正确)(3)表盘的读数为7,所以导电玻璃的电阻约为7X 100 Q =700OQ(4)根据电阻定律可得：Rx圆柱体导体材料的横截面积：LS2q dS兀一2根据欧姆定律可得：Rx联立可得金属电阻率：UI2u4IL3答案及解析：答案：(1)2.819 2.821 (2)7D(4)a；等于解析：4答案及解析：答案:(1)50.15;(2)4.700(4.698 4.7

13、02);220;解析：游标卡尺的读数为：主尺 +游标尺=50mm+3 0.05mm=50.15mm ;(2)螺旋测微器的读数为：主尺 +半毫米+转筒读数=4+0.5+19.9 001=4.699mm；欧姆表的读数为：示数 X倍率=22 X 10=220 p(4)如图，电压表用15V的指针偏角太小，所以用电压表 V1,由电动势和电阻的值知电流最大为十几毫安，所以用电流表 A2,滑动变阻器用小阻值的，便于调节，所以用滑动变阻器 R1、电流表 外接、滑动变阻器分压式接法.5答案及解析:答案：(1)(2)(3)长时间通电，电阻丝发热，温度升高，电阻变化，电阻率变化 (4)左；开关解析：(1)实验要求电

14、压从零开始测量，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图如图所示:(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象如图所示:uukrTumttfcHtrH一二厂 rnH "Til 一5(（3）电阻的电阻率受温度影响，会随温度变化而变化，实验过程如果长时间保持电路闭合,电阻丝长时间发生， 电阻丝温度升高，电阻率发生变化，因此实验过程不能长时间使电路保 持闭合。（4）滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于滑动变阻器的左端；测 量结束后，应先断开开关，再拆除导线，最后整理好器材。6答案及解析：答案：1.ADEGH2.3.1.20V; 0.50A; 2.4

15、Q; 1.3x10-6 Q .m解析：（1）伏安法测电阻，需要:G、电池E（电动势为3V,内阻约为0.3 Q,H开关S,导线若干电源电动势是3V,因此电压表可选：A、电压表 （量程3V,内阻约为15k ）,E 3 电路最大电流约为：I 0.6A,如果选用量程是3A的电流表，电流表指针偏转角度不R 5到电表刻度的三分之一，为提高实验精度，电流表可选：D.电流表v2 （量程，内阻约为为方便实验操作,滑动变阻器应选：E、变阻器R1 (020乌0. 5 A);即需要的实验器材有：ADEGH;R,R(2) - - 3000,5,电流表应选择外接法，因此实验电路应设计成:RRa链接实物图如下:(3)从图中

16、可以读出电压表的读数为:1.20V电流表的读数为：0.50A,所以待测电阻的阻值为：R U- 1.20 2.4 I 0.50由电阻定律：R LS代入数据得：1.3 10 6 m7答案及解析：2答案：1.70511.50R-d-(2) X 10 欧姆调零 804l解析：1.测微器的读数为：主尺读数 +螺旋尺读数 6度值游标卡尺的公式：读数 =主尺+1/分度X对齐的条数。2待测圆柱体的横截面积：S d2根据电阻定律可得：R联立可得圆柱体的电阻率:R-d24l2.调零需将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮，使欧姆表指针对准电阻的0刻线处,2所示，档位选择切0”挡,把红、黑表笔分别与材料的两端相接，此时多用电表的示数如图 换挡后需重新进行欧姆调零后，再进行测量。8答案及解析:答案：（1）A1;R(2)R1(UIr1)QR1(UIr1)I(R %) ' 4LI(