2024高考物理一轮复习实验十一测定金属丝的电阻率练习含解析鲁科版

PAGE10-试验十一测定金属丝的电阻率1.(2024·衡水中学模拟)某同学测量一金属导体的电阻率,如图甲所示,该导体横截面为空心的正方形。外正方形的边长是内正方形边长的2倍且内正方形中空。经粗略测量该金属导体电阻为5Ω左右。为了精确测量它的阻值R,以便进一步测出该材料的电阻率ρ,试验室备有下列器材。A.电源E(电动势为3V,内阻不计)B.电流表A1(量程为0～1A,内阻r1约为0.1C.电流表A2(量程为0～0.6A,内阻r2=5D.滑动变阻器R0(阻值范围0～3Ω)E.开关S,导线若干(1)请在图乙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。(2)做试验时,先把滑动变阻器滑片P滑动到A端,闭合开关S,滑动P到合适位置,记录电流表A1的读数I1,记录电流表A2的读数I2,可以求出金属导体电阻R=__________(用题中所给字母表示),然后滑动滑片,多次测量求平均值,可得到更精确阻值。

(3)该同学测得外正方形的边长为a,金属导体的长度为L。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ=________。

【解析】(1)电路图如图所示。(2)由并联学问和电阻定义式可知R=I2(3)该导体横截面积为S=a2-12a2=由电阻定律R=ρLS可得,ρ=3答案:(1)见解析(2)I2r2.现要测量电流表G1的内阻,给出下列器材:电流表G1(量程5mA,内阻r1约为150Ω)电流表G2(量程10mA,内阻r2约为100Ω)定值电阻R1=100Ω定值电阻R2=10Ω滑动变阻器R3(0～200Ω)干电池E(1.5V,内阻未知)单刀单掷开关S、导线若干 (1)定值电阻选________。

(2)如图所示,在虚线框中已画出部分试验电路设计图,请补充完整,并标明所用器材的代号。(3)若选测量数据中的一组计算r1,所用的表达式为r1=________,式中各符号的意义是__

____________________。

【解析】(1)若选R2,则其阻值太小,电流过大,而R1与G1内阻相当,故选R1。(2)电路图如图所示。G2的示数减去G1的示数为通过R1的电流值。(3)由并联电路特点得:I1r1=R1(I2-I1),r1=R1(I2-I1)I1,I1、I2分别表示电流表G1答案:(1)R1(2)电路图见解析(3)R1(I2-I1)I1I1、I2分别表示电流表G1【加固训练】中国机器人农夫独创家吴玉禄(被誉为中国的特斯拉)只有小学文化,为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池,他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置,上面标有“TNT”等字样,他兴奋地拿回去充电,结果差点丢了性命。假如你是他的儿女,为了平安起见,你能给他提出一些建议或帮助吗?(1)经核实该电雷管全电阻值为6Ω,其中电热丝阻值为5Ω,引脚线长2m,阻值为1Ω,当通以0.45A电流时约6s爆炸,若吴玉禄用5.4V的电压给它充电时理论上约________s爆炸((2)某爱好小组发扬吴玉禄精神,用伏安法设计了一较精确测量上述单只电雷管电阻的电路。打算了以下试验器材:待测电雷管Rx,炸药桶(爱护作用,防爆破)电流表A1:量程0.5A、内阻约0.5电流表A2:量程30mA、内阻约30Ω电压表V1:量程30V、内阻约10kΩ电压表V2:量程2V、内阻约3kΩ滑动变阻器R:0～10Ω电阻箱R0:0～999.9Ω,0.1干电池E:电动势E=1.5V,内阻r约0.1Ω开关S及导线若干。①请设计一个较合理的电路原理图,画在规定方框内,要求通过电雷管的电流不超过27mA,电压能从零调整,尽可能减小误差。②并写出Rx的计算公式Rx=________。

(可能用到的字母示数为I1、示数为I2、示数为U1、示数为U2、电阻箱电阻为R0)【解析】(1)依据焦耳定律:Q=I2Rt,代入数据得0.452×5×6=(5.46)2×5t,解得t=1.5(2)①题目要求电压能从零调整,所以滑动变阻器选用分压接法;电雷管电流不能超过27mA,所以须要串联一个定值电阻或者可以显示阻值的电阻箱,故电路图如图所示。②依据部分电路的欧姆定律:计算公式为Rx=U2I2答案:(1)1.5(2)①电路图见解析②U2I3.(2024·唐山模拟)(1)某同学在测量一未知电阻阻值时设计了如图甲所示电路。当滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电流表的读数为0.39A,0～3V量程的电压表读数如图乙所示,则待测电阻的阻值为________Ω(结果保留两位有效数字)(2)为了消退电表内阻带来的误差,该同学又设计了如图丙所示电路。该电路中引入了协助电阻R1,先将单刀双掷开关拨到b,读出两表示数U1、I1,再将单刀双掷开关拨到a,读出两表示数U2、I2,则待测电阻的阻值为________;在变更单刀双掷开关位置时,__________(选填“须要”或“不须要”)保持滑动变阻器滑片的位置不变。

【解析】(1)电压表量程为3V,由图乙所示表盘可知,其分度值为0.1V,示数为2.70V,待测电阻阻值为:Rx=UI=2.70V0(2)依据图示电路图,由欧姆定律得:R1+RA=URx+R1+RA=U2待测电阻阻值为:Rx=U2I2在变更单刀双掷开关位置时,不须要保持滑动变阻器滑片的位置不变。答案:(1)6.9(2)U2I2-4.(2024·襄阳模拟)为了精密测量一圆柱形导体材料的电阻率: (1)如图甲所示,先用多用电表×10Ω挡粗测其电阻为________Ω,然后用螺旋测微器测其直径d为______mm,游标卡尺测其长度l为________cm。

(2)为进一步精确测量该电阻,试验台上摆放有以下器材:A.电流表(量程0～15mA,内阻未知)B.电流表(量程0～0.6A,C.电阻箱(最大电阻99.99Ω)D.电阻箱(最大电阻999.99Ω)E.电源(电动势3V,内阻1Ω)F.单刀单掷开关2只G.导线若干乙同学设计的电路图如图乙所示,现依据如下试验步骤完成试验:①调整电阻箱,使电阻箱到最大值,仅闭合S1,再次调整电阻箱到合适的阻值R1使电流表有较大的偏转且读数为I;②调整电阻箱至最大值,保持开关S1闭合,开关S2闭合,再次调整电阻箱的阻值为R2,使电流表读数仍为I。a.依据试验步骤和试验器材可知,电流表应选________,电阻箱应选择________。(填器材前字母)

b.依据试验步骤可知,待测电阻Rx=________,该材料的电阻率ρ=________(用题目所给测量数据表示)。

(3)利用以上试验电路,闭合S1、S2调整电阻箱R,可测出电流表的内阻RA,丙同学通过调整电阻箱R,读出多组R和I值,作出了1I-R图象如图丙所示。若图象中纵轴截距为1A-1,则电流表内阻RA=________【解析】(1)欧姆表的读数为表盘示数与倍率的乘积,所以圆柱形导体的电阻大致为Rx=18×10Ω=180Ω;螺旋测微器的读数为固定刻度的毫米数与可动刻度的n×0.01mm的和,由图示螺旋测微器可知,其直径为:2=2.095mm;游标卡尺的读数为主尺的毫米数与游标尺的n×0.1(或0.05)mm的和,由图示游标卡尺可知,其长度为:50mm+3×0.05mm=(2)②a.由图乙估算最大电流,若只有Rx接入电路,则电路中的最大电流I=ERx+r=3180A=0.017A,与电流表A的量程相当,则电流表选A;为使电流减半,则要求电阻箱的电阻至少与电阻Rx差不多,所以电阻箱选D;b.由于S2在断开和闭合时电流表的示数均为I,由闭合电路欧姆定律知道,两次试验时电路的总电阻相等,则圆柱形导体的电阻为R2-R1(3)对该电路应用闭合电路的欧姆定律得E=I(r+R+RA),即1I=r+R所以1I-R图象的截距为r解得RA=2.0Ω。答案:(1)1802.0955.015(2)②a.ADb.R2-R1πd5.(2024年山东新高考模拟)某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率,设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A1、A2,电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下:调整滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大;闭合开关,适当调整滑动变阻器和电阻箱的阻值;记录两个电流表Al、A2的示数分别为I1、I2。请回答以下问题:(1)若电流表的内阻可忽视,则电流表示数I2=______I1时,电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。

(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径,螺旋测微器的示数如图乙所示,该笔芯的直径为________mm。

(3)已测得该笔芯的长度L=20.00cm,电阻箱R1的读数为5.00Ω,依据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率ρ=______Ω·m(结果保留3位有效数字)(4)若电流表A2的内阻不能忽视,仍利用(1)中方法,则笔芯电阻的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

【解析】(1)由并联电路特点可知,当I2=12I1时,电阻箱的阻值与待测笔芯的阻值相等。(2)螺旋测微器的读数为1.000mm;(3)由公式R=ρlS可计算,笔芯的电阻率为1.96×10-5Ω·m;(4)电流表A2的内阻不能忽视时,电流表A答案:(1)12(2)1.000(3)1.96×10-5(4)6.为测定电流表内电阻Rg,试验中备用的器件有:A.电流表(量程0～100μA)B.标准电压表(量程0～5V)C.电阻箱(阻值范围0～999Ω)D.电阻箱(阻值范围0～99999Ω)E.电源(电动势2V)F.电源(电动势6V)G.滑动变阻器(阻值范围0～50Ω,额定电流1.5A(1)假如采纳如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度,那么从以上备用器件中,电阻箱R1应选用__________,电阻箱R2应选用________,电源应选用________(用字母代号填写)。

(2)假如试验时要进行的步骤有:a.合上开关K1;b.合上开关K2;c.视察R1的阻值是否最大,假如不是,将R1的阻值调到最大;d.调整R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;e.调整R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;f.登记R2的阻值。把以上步骤的字母按试验的合理依次为:__。

(3)假如在步骤f中所得R2的阻值为600Ω,则图中电流表的内电阻Rg的测量值为________Ω。

(4)假如再给出:H.电源(电动势8V);I.电源(电动势12V),电源应选择________(填选项前的字母)。

(5)某同学认为步骤e中不须要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件,也可测得电流表内阻Rg,请你分析论证该同学的推断是否可行。______。

【创新点分析】(1)采纳开放式设问:更具有探究性。(2)由常规的伏安法转变为半偏法测量敏捷应用。【解析】(1)该试验是半偏电流法测电流表的内阻。K2闭合前后的两次电路,假如干路电流变更不大,那么就可以认为,K2闭合后,电流表半偏时,电流表和电阻箱R2所分的电流各占一半,又因为二者并联,两端的电压相等,故电流表的内阻和电阻箱R2的阻值相等。要保证两次试验干路的电流变更不大,就须要保证两次试验电路的总电阻变更不大,即在给电流表并联上一个电阻箱后导致的电阻变更,对整个电路影响不大。要达到这个效果,R1就须要选一个尽可能大的电阻,故R1应选用D。该试验要通过R2阻值来间接测出电流表的内阻值,因此R2的选取原则是:能读数且尽量和电流表的内阻在同一数量级上。故R2应选用C。在R1是一个尽可能大的电阻、电流表满偏的前提下,电源电动势相对地要大一些,但不是越大越好,以防烧坏电流表。初步分析电源可选用F,估算电动势最大值,即:Emax=IgmaxR1max=100×10-6×1×105V=10V,电源应选F。(2)半偏法测电流表内阻的步骤为:试验前,将R1的阻值调到最大;合上开关K1;调整R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;保持R1的阻值不变,合上开关K2;调整R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;登记R2的阻值,电流表的内阻值就是R2的阻值。因此答案为:cadbef。(3)