高考物理一轮复习训练第8章实验8测定金属的电阻率

电磁感应实验八测定金属的电阻率知识巩固练习1．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图a所示，测量金属板厚度时的示数如图b所示．图a所示读数为______mm，图b所示读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm.【答案】0.010(0.009或0.011亦可)6.870(6.869或6.871)6.860(6.858～6.862)【解析】依据螺旋测微器读数的基本原理，0.5mm以上的值在主尺上读出，而在螺旋尺上要估读到0.001mm，则图a读数为0.010mm，图b读数为6.870mm，故金属板的厚度2．两图为某次实验中两电表的示数情况．则：电流表A的示数为________A，电压表V的示数为________V.【答案】0.37.53．(2021年南京五校联考)测量铅笔芯的电阻率：取一支4B铅笔，去掉两端笔芯外木质部分，不损伤笔芯，如图甲所示安放在接线支座上．(1)用刻度尺量得笔芯长度L＝20.0cm，螺旋测微器测量笔芯的直径读数如图乙所示，则笔芯的直径d(2)若待测电阻为几欧姆，乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻．A．待测笔芯B．电流表(0～0.6A，内阻约1C．电流表(0～3A，内阻约0.5D．电压表(0～3V，内阻约6kΩ)E．电压表(0～15V，内阻约30kΩ)F．滑动变阻器(0～10Ω)G．电源3VH．开关、导线若干要进一步精确测量笔芯的电阻率，电流表应选________，电压表应选________．(只填代号字母)(3)请根据实验要求在图甲中用笔画线代替导线(只配有两根导线)完成实物电路连接．(4)实验测量过程中，电流表读数为U，电流表读数为I，则铅笔芯电阻率的计算式为ρ＝________(用以上各小题中字母表示)．【答案】(1)1.200(2)BD(3)如图(4)eq\f(πd2U,4IL)【解析】(1)由题图所示螺旋测微器可知，其示数为1mm＋20.0×0.01(2)电源电动势3V，则电压表选择D；待测电阻约为几欧姆，则电路中可能出现的最大电流不超过0.6A(3)由题意可知，待测电阻阻值很小，约为几欧姆，小于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器可以采用限流接法，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表采用外接法，实物电路图如图所示．(4)根据欧姆定律R＝eq\f(U,I)，又R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,\f(1,4)πd2)＝eq\f(4ρL,πd2)，解得ρ＝eq\f(πd2U,4IL).4．(2021年淮南质检)为了测量某金属丝的电阻率：(1)如图a所示，先用多用电表“×1Ω”挡粗测其电阻为________Ω，然后用图b的螺旋测微器测其直径为________mm，再用图c的毫米刻度尺测其长度为__________cm.(2)为了减少实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：A．电压表V(量程3V，内阻约为15kΩ；量程15V，内阻约为75kΩ)B．电流表A(量程0.6A，内阻约为1Ω；量程3A，C．滑动变阻器R1(0～5Ω，0.6D．滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1E．1.5V的干电池两节，内阻不计F．电阻箱G．开关S，导线若干为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用______(填“R1”或“R2”)；请在方框内设计最合理的电路图，并完成图d中的实物连线．【答案】(1)82.095(2.095～2.098均可)10.14(10.13～10.15均可)(2)R1如图甲如图乙【解析】(1)由图示多用电表可知，待测电阻阻值是8×1Ω＝8Ω；由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×9.5mm＝0.095mm，其读数为：2mm(2)滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)的阻值比待测金属丝阻值8Ω大得太多，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选R1，最大阻值5Ω.为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法．由于被测电阻阻值较小，则电流表应采用外接法，实验电路图如图甲所示．甲乙综合提升练习5．(2021年太原质检)某同学做“测定金属电阻率”的实验．(1)需要通过实验直接测量的物理量有：____________________________________(写出名称和符号)．(2)该同学采用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻．有以下器材可供选择：(要求测量结果尽量准确)A．电池组(3V，内阻约1Ω)B．电流表(0～3A，内阻约0.025C．电流表(0～0.6A，内阻约0.125D．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)E．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)F．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1G．滑动变阻器(0～1000Ω，额定电流0.3H．开关，导线甲乙丙实验时应选用的器材是__________(填写各器材的字母代号)．请在虚线框甲中画出实验电路图．该同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如乙所示．由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为__________Ω.(3)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差．为了减少系统误差，有人设计了如图丙所示的实验方案．其中Rx是待测电阻，R是电阻箱，R1、R2是已知阻值的定值电阻．合上开关S，灵敏电流计的指针偏转．将R调至阻值为R0时，灵敏电流计的示数为零．由此可计算出待测电阻Rx＝______(用R1、R2、R0表示)．【答案】(1)加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径D(2)ACDFH如图所示5.2(3)eq\f(R2,R1)R0【解析】(1)根据欧姆定律有R＝eq\f(U,I).电阻R＝eq\f(ρL,S)，S＝eq\f(1,4)πD2，可得电阻率ρ＝eq\f(πUD2,4IL).可见，需要通过实验直接测量的物理量有：加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径D．(2)因采用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻，所以要求通过的电流不能太大，电流表应选C．又因电动势为3V，电压表应选D．当然应选电源A．因滑动变阻器最大电阻大于待测电阻，考虑变阻器用限流式接法，由eq\f(E,R＋r)≥eq\f(2,3)IA可求得外电路最小电阻为R≥7.5Ω.故可选变阻器F.当然还应选H，电路图如图所示．根据电表读数原理及要求可读出U＝2.40V，I＝0.46A，则R＝eq\f(U,I)＝5.2Ω.(3)根据串并联电路特点及欧姆定律，若电流表示数为零，应满足I1(R1＋R2)＝I2(R0＋Rx)及I1R1＝I2R0，两式联立可得Rx＝eq\f(R2,R1)R0.6．某课题小组欲通过实验测量河水的电阻率．现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入水样品，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品．电路器材如表1所示，他们用伏安法多次测得的数据如表2所示(为实验处理方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)，实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图甲所示．表1器材编号器材名称规格1电流表200μA，内阻约10Ω2电压表12V，内阻约100kΩ3电池组12V，内阻不计4滑动变阻器10Ω15开关6导线若干7定值电阻100Ω表2序号水柱长度/cm电压表示数/V电流表示数/μA110210022041003306100440810055010100(1)玻璃管内径d的测量值为________cm.(2)根据表1器材和表2数据确定测量电路中电流表应该________(填“内接”或“外接”)，电路的连接方式应该采用________(填“分压电路”或“限流电路”)．(3)用计算出的水柱长度L与水柱电阻R在图乙中描点，画出R－L图像(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)．(4)计算出所测河水的电阻率为________Ω·m.【答案】(1)2.26(2)内接分压电路(3)如图所示(4)80.2【解析】(1)由游标卡尺直接读数得玻璃管内径为2.26(2)电流表内阻远小于电压表内阻，故电流表采用内接法．待测电阻很大，滑动变阻器阻值较小，为操作方便，应该采用分压电路．(3)由表二中数据可以计算出不同长度水柱