2025版高考物理一轮复习课后限时作业32实验：测定金属丝的电阻率含解析新人教版

PAGEPAGE8课后限时作业32试验：测定金属丝的电阻率时间：45分钟1．(多选)在“测定金属的电阻率”的试验中，以下操作错误的是(AC)A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时采纳电流表内接法，多次测量后算出平均值D．试验中应保持金属丝的温度不变解析：试验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它的分流作用很小，应采纳电流表外接法，故A、C操作错误．2．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甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲所示读数为0.010(0.009或0.011也对)mm，图乙所示读数为6.870(6.869或6.871也对)mm，所测金属板的厚度为6.860(6.858～6.862)mm.解析：依据螺旋测微器读数的基本原理，0.5毫米以上的值在主尺上读出，而在螺旋尺上要估读到千分之一毫米，则图甲读数为0.010mm，图乙读数为6.870mm，故金属板的厚度d＝6.870mm－0.010mm＝6.860mm.3．(2024·南昌模拟)某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率，可供运用的器材有：被测金属导线ab(电阻约10Ω，允许流过的最大电流0.8A)，稳恒电源E(电源输出电压恒为E＝12V)，电压表V(量程为3V，内阻约为5kΩ)，爱护电阻：R1＝10Ω，R2＝30Ω，R3＝200Ω，刻度尺、螺旋测微器，开关S，导线若干等．试验时的主要步骤如下：①用刻度尺量出导线ab的长度l，用螺旋测微器测出导线的直径d.②按如图甲所示电路将试验所需器材用导线连接好．③闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U.④描点作出U­x曲线求出金属导线的电阻率ρ.完成下列填空：(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径d＝0.870mm.(2)假如试验时既要保证平安，又要测量误差较小，爱护电阻R应选R2.(3)依据多次试验测出的aP长度x和对应每次试验读出的电压表的示数U给出的U­x图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率ρ＝eq\f(kR2πd2,4E－kl).(用试验器材中给出的物理量字母和试验步骤中测出的物理量字母表示)解析：(1)依据螺旋测微器读数规则，该金属导线的直径d＝0.5mm＋37.0×0.01mm＝0.870mm.(2)依据题述电源输出电压恒为E＝12V，电压表V量程为3V，爱护电阻R应当分压9V．由于被测金属导线ab，电阻约10Ω，所以爱护电阻R应选R2＝30Ω.(3)被测金属导线横截面积S＝eq\f(πd2,4)，aP段电阻Rx＝ρeq\f(x,S)＝eq\f(4ρx,πd2).电压表的示数U＝IRx.电流I＝eq\f(E,R2＋R)，eq\f(R,l)＝eq\f(Rx,x)，联立得到：U＝eq\f(4ρE,πd2R2＋4ρl)x.U­x图线的斜率k＝eq\f(4ρE,πd2R2＋4ρl)，解得：ρ＝eq\f(kR2πd2,4E－kl).4．小明同学通过试验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的改变关系．已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω，R随t的上升而增大．试验电路如图所示，控温箱用以调整金属电阻的温度．试验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调整金属电阻的温度，分别登记温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，….然后将开关K与2端闭合，调整电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…，分别登记电阻箱相应的示数R1，R2，….(1)有以下两种电流表，试验电路中应选用A.A．量程0～100mA，内阻约2ΩB．量程0～0.6A，内阻可忽视(2)试验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9Ω调整至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作依次是①②③或①③②.①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)试验记录的t和R的数据见下表温度t(℃)20.040.060.080.0100.0阻值R(Ω)9.610.411.112.112.8请依据表中数据，在答题卡的方格纸上作出R­t图线．答案：如图由图线求得R随t的改变关系为R＝0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0)Ω.解析：(1)电路中最大的电流为I＝eq\f(E,R＋r)≈0.15A，选用B表指针偏转太小，所以选用A表．(2)电阻箱的调整要从大到小，确保电路平安．(3)描点连线画出图线，从图线得到R＝0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0)．5．在某些汽车的后挡风玻璃中会嵌入一组电阻丝，可通电加热以化解霜冻．下图甲是用伏安法测量其中一根电阻丝Rx阻值的实物连线图，仪表规格如下表.量程内阻电流表A0.6A0.20Ω电压表V3V约10kΩ(1)将单刀双掷开关S2置于位置b，闭合开关S1，电压表和电流表指针如图乙所示，则可读得电压表的示数U＝1.60V，电流表的示数I＝0.500A；计算得出电阻丝的阻值Rx＝3.0(保留两位有效数字)Ω.(2)若将单刀双掷开关置于位置a，则通过电阻丝的电流小于(选填“大于”或者“小于”)此时电流表的示数．(3)现有6根与Rx同型号的电阻丝和一个内阻为2.0Ω的电源，为了达到最快的化霜效果，请选用几根电阻丝，并用笔画线代替导线，在图丙中进行设计连接．答案：如图所示解析：(1)电流表量程为0.6A，故读数为0.50A；电压表的量程为3V，故读数为1.60V；当开关接b时，电流表内接，电阻Rx＝eq\f(1.60V,0.5A)－RA＝3.2Ω－0.2Ω＝3.0Ω.(2)当开关接a时，电流表外接，由于电压表分流，所以此时电流表读数为电压表中电流与电阻中电流之和，故通过电阻的电流小于电流表的读数．(3)当外电路电阻和内电路电阻相等时，电源输出功率最大，化霜最快，即外电路电阻需为2.0Ω，设计连接如图所示．6．某同学设计了如图所示的电路来测量一个量程为3V的电压表的内阻(几千欧)，试验室供应直流电源的电动势为6V，内阻忽视不计．(1)请完成下图的实物连接．答案：如图所示(2)在该试验中，认为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，a、P两点间的电压保持不变．下列滑动变阻器中最恰当的是B.A．变阻器(0～2000Ω，0.1A)B．变阻器(0～20Ω，1A)C．变阻器(0～5Ω，1A)(3)连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最左端，并将电阻箱阻值调到0(选填“0”或“最大”)，然后闭合开关S，调整P，使电压表满偏，此后滑片P保持不动．(4)调整电阻箱的阻值，记录电压表的读数；最终将电压表读数的倒数eq\f(1,U)与电阻箱读数R描点，并画出如图所示的图线，由图象得，待测电压表的内阻值为3.0×103Ω.(保留两位有效数字)解析：(1)电路连线如图所示．(2)因为电压表阻值较大，故当滑动变阻器阻值越小时，电压表与滑动变阻器中a、P两点间的电阻并联后越接近a、P两点间空载时的电阻，可使得无论电阻箱的阻值如何增减，a、P两点间的电压保持不变，但选择变阻器C时，通过变阻器的电流会超过其允许通过的最大电流，故滑动变阻器选择B.(3)连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最左端，并将电阻箱阻值调到0，然后闭合开关S，调整P，使电压表满偏，此后滑片P保持不动．(4)由于电压表满偏电压为3V，则当滑片P保持不动时，电压表及电阻箱两端的电压之和为3V，即U＋eq\f(U,RV)R＝3V，整理可得eq\f(1,U)＝eq\f(1,3)＋eq\f(1,3RV)R，eq\f(1,3RV)＝eq\f(0.33,3×103)，则RV≈3.0×103Ω.7．为了测量待测电阻Rx的阻值(约为200Ω)，备有以下器材：A．电源E(电动势约为1.5V，内阻可忽视不计)；B．电流表A1(量程为0～10mA，内阻r1＝20Ω)；C．电流表A2(量程为0～30mA，内阻r2≈6Ω)；D．定值电阻R0(阻值R0＝80Ω)；E．滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω)；F．滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)；G．单刀单掷开关S，导线若干．(1)滑动变阻器应选择E(或R1)．(2)为了尽量精确地测量电阻Rx，在图甲、乙两图中，应选择图乙．(3)合理选择电路后，某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则Rx的表达式为Rx＝eq\a\vs4\al(\f(I1R0＋r1,I2－I1)).(4)某次测量时，其中一个