高考物理最后冲刺小题狂练24.docx
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高考物理最后冲刺小题狂练24
小题狂练24 实验:
测定金属的电阻率
描绘小灯泡的伏安特性曲线
小题狂练
小题是基础 练小题 提分快
1.[2019·广东省汕头市潮南实验学校摸底]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20V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”),并将图1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和图3所示,则电压表的读数U为________V,电流表的读数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).
答案:
(1)R1 电路图见解析
(2)13.5 0.46 (3)
解析:
(1)题目中给出的电源电压为20V,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,故滑动变阻器选最大阻值较小的D;由于电流表的内阻与漆包线的阻值相差不多,测量电路应用电流表外接法,电路图如图所示;
(2)电压表量程为15V,故最小分度为0.5V,读数为13.5V,电流表量程为0.6A,最小分度为0.02A,则读数为0.46A;(3)由电阻公式可知:
RL=
=ρ
=ρ
,得漆包线的长度L=
.
2.[2019·河北省名校联盟一测]冬春季节降水量少,广东沿海附近江河水位降低,涨潮时海水倒灌,出现所谓的“咸湖”现象,因此沿海地区城市自来水的离子浓度增高,水质受到影响,为了研究“咸湖”出现的规律,某同学设计了一个检测河水电阻率的实验,他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极,如图1所示,两电极相距L=0.314m,其间充满待测的河水,安装前他用如图2所示的游标卡尺测量玻璃管的内径,结果如图3所示,他还选用了以下仪器:
量程15V、内阻约300kΩ的电压表;量程300μA、内阻约50Ω的电流表;最大阻值为1kΩ的滑动变阻器;电动势E=12V、内阻r=6Ω的电池,开关一只以及导线若干.图4坐标中包括坐标为(0,0)的点在内的8个点表示他测得的8组电流I、电压U的值,根据以上材料完成以下问题.
(1)测量玻璃管的内径时,应将图2中游标卡尺的A、B、C三部分中的________与玻璃管内壁接触(填代号).
(2)玻璃管的内径d=________mm.
(3)图5中的实物仪器有一部分已连线,将其他部分连接成能测出图4数据的实物连接图.
(4)河水的电阻率ρ=________(结果保留两位有效数字).
答案:
(1)A
(2)5.50 (3)见解析 (4)7.6Ω·m
解析:
(1)根据游标卡尺的使用方法可知,测量玻璃管内径时,应用题图2游标卡尺的A部分与玻璃管的内径接触.
(2)游标卡尺读数为d=5mm+10×0.05mm=5.50mm.(3)在测量水柱的电阻时,滑动变阻器应用分压式接法,由题给数据知水柱的电阻远大于电流表内阻,所以电流表应用内接法,实物连线图如图1所示.(4)在坐标图中画出U—I图线如图2所示,由U—I图象可求出水柱电阻R=
=
Ω=1×105Ω,再根据S=
及R=ρ
,可解得ρ=
=
Ω·m=7.6Ω·m.
3.[2019·江苏省苏州调研]某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验过程中:
(1)小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示,则它们的读数依次是________mm、________A、______V.
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约几十千欧,电源为干电池组(不宜在长时间、大功率状况下使用),电源电动势E=4.5V,内阻较小,则A、B两电路图中,________(选填字母符号)电路为本次实验应当采用的电路,但用此电路测量的金属丝电阻会偏________(选填“大”或“小”).
(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω,那么能准确测量出金属丝电阻Rx的电路应是两电路图中的________(选填字母代号),使用该电路实验时,电流表示数为I、电压表示数为U,则金属丝电阻Rx=________(用题中字母代号表示).
答案:
(1)0.999(0.998~1.000) 0.42 2.27(2.25~2.29)
(2)A 小 (3)B
-RA
解析:
(1)螺旋测微器固定部分为0.5mm,可动部分可估读为49.9×0.01mm,故读数为:
0.5mm+49.9×0.01mm=0.999mm;电流表量程为0.6A,则最小刻度为0.02A,故读数为0.42A;电压表量程为3V,最小刻度为0.1V,故读数为2.27V.
(2)因电源不能在大功率下长时间使用,则本实验中滑动变阻器应采用限流接法;同时电压表内阻较大,由以上读数可知,待测电阻的阻值约为5Ω,故采用电流表外接法误差较小;在实验中电压表示数准确,但电流测量的是干路电流,故电流表示数偏大,则由欧姆定律得出的结果偏小.所以选A电路,此电路测量的金属丝电阻会偏小.(3)因已知电流表内阻的准确值,则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻,故应选B电路;待测电阻及电流表的总电阻R总=
,则待测电阻Rx=R总-RA=
-RA.
4.[2019·四川省龙泉一中模拟]要测量某种合金丝的电阻率.
(1)若合金丝长度为L,直径为D,阻值为R,则其电阻率ρ=________.用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示,读数为________mm.
(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图,S2是单刀双掷开关.根据原理图在图丙中将实物图补充完整.
(3)闭合S1,当S2处于位置a时,电压表和电流表的示数分别为U1=1.35V,I1=0.30A;当S2处于位置b时,电压表和电流表的示数分别为U2=0.92V,I2=0.32A.根据以上测量数据判断,当S2处于位置__________(选填“a”或“b”)时,测量相对准确,测量值Rx=__________Ω(结果保留两位有效数字).
答案:
(1)
0.650
(2)实物图见解析 (3)b 2.9
解析:
(1)合金丝电阻:
R=ρ
=ρ
,则电阻率:
ρ=
;由题图甲可知,其读数为:
0.5mm+15.0×0.01mm=0.650mm;
(2)实物图如图所示;(3)根据|
|=
=0.32,而
=
=0.07,可知,电压表变化较大,电流表内阻影响较大,因此电流表必须外接,即S2处于位置b,根据欧姆定律,则有:
Rx=
Ω=2.9Ω.
5.[2019·山西省忻州一中模拟]要测绘一个标有“3V 1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线,备有下列器材:
A.电压表(量程3V,内阻约6kΩ);
B.电压表(量程15V,内阻约30kΩ);
C.电流表(量程0.6A,内阻约0.5Ω);
D.电流表(量程3A,内阻约0.1Ω);
E.滑动变阻器(阻值范围0~5Ω);
F.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω);
G.直流电源(3V,内阻不计);
H.开关、导线若干.
(1)要求多次测量并使电压表读数从零开始连续可调,上述器材中电压表应选用____________;电流表应选用__________;滑动变阻器应选用____________.(以上均填写器材前字母)
(2)请将图甲中的实物电路图用笔画线代替导线补充完整.
(3)图乙为某同学根据正确的实验电路所测的几组数据画出的U—I图象,图象是一条曲线而不是直线的原因是______________________;从图象中可求得小灯泡电压为1.8V时小灯泡的实际功率为________W.
答案:
(1)A C E
(2)实物图连接见解析
(3)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大 0.72
解析:
(1)灯泡额定电压为3V,故电压表应选择3V量程的A;由P=
可知,I=
=
A=0.5A,故电流表应选择C;本实验要求电流从零开始调节,滑动变阻器应采用分压接法,故滑动变阻器应选用最大阻值较小的E.
(2)本实验采用滑动变阻器分压接法,同时因灯泡内阻较小,故应选用电流表外接法;如图所示.(3)灯泡电阻随温度的升高而增大,因此图象为曲线;当电压为1.8V时,电流为0.4A,则功率P=UI=1.8×0.4W=0.72W.
6.[2019·河北省承德二中模拟]某同学描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验器材有:
电压表
:
量程为3V,内阻为3kΩ
电流表
:
量程为0.6A,内阻约为2Ω
定值电阻R0:
阻值为1kΩ
小灯泡L:
额定电压为3.8V
滑动变阻器R:
阻值范围为0~10Ω
电池E:
电动势为6V
开关S,导线若干.
该同学按如图甲所示的电路进行实验,通过正确实验操作和读数,得到了几组电压表的示数和电流表的示数,部分数据如下表:
电流(A)
0.085
0.155
0.212
0.235
0.278
0.315
电压(V)
0.17
0.60
1.20
1.50
2.10
2.70
(1)当电压表示数为1.20V时,小灯泡两端的电压为________V.(保留三位有效数字)
(2)在图乙中画出小灯泡的伏安特性曲线.
(3)若把这个小灯泡与电动势为3V、内阻为10Ω的干电池连接成闭合电路,此时小灯泡的电阻为________Ω,实际功率为________W.(结果保留两位有效数字)
答案:
(1)1.60
(2)见解析 (3)6.6 0.21
解析:
(1)由题图甲可知,电压表与定值电阻串联后并联接在灯泡两端,则灯泡的实际电压为电压表两端电压与定值电阻两端电压之和,则可知U1=
(RV+R0)=
×(3+1)V=1.60V;
(2)根据表中数据利用描点法可得出对应的I—U图象,如图所示;(3)若把这个小灯泡与电动势为3V、内阻为10Ω的干电池连接成闭合电路,电池的路端电压与灯泡两端的电压相等,作出电源的伏安特性曲线,则两图线的交点表示灯泡的工作点,由图可知,灯泡的电压为1.18V,电流为0.18A;由欧姆定律可知,灯泡内阻RL=
=
Ω=6.6Ω,灯泡的功率P=UI=1.18×0.18W=0.21W.
课时测评
综合提能力 课时练 赢高分
1.[2018·全国卷Ⅲ]一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0Ω);
可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器.采用如下步骤完成实验:
(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线;
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;
(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表
的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表
的示数U2.
(4)待测电阻阻值的表达式Rx=________(用R0、U1、U2表示).
(5)重复步骤(3),得到如下数据:
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述5次测量所得
的平均值,求得Rx=____Ω.(保留1位小数)
答案:
(1)实物连线如图
(4)
R0 (6)48.2
解析:
(1)根据原理图,沿电流的流向依次连接.
①先将E、R、S1连接起来,组成闭合回路.
②将R0、Rx与R连接起来.
③将
、S2与Rx连接起来.
(4)由于
为理想电压表,故S2接1、或接2时流过R0、Rx的电流相等.
根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得
=
解得Rx=
R0
(6)将各次的
代入Rx=
R0得
Rx1=48.8Ω Rx2=48.6Ω Rx3=47.8Ω Rx4=48.0Ω Rx5=47.8Ω
然后求平均值,即Rx=
=48.2Ω.
2.[2018·全国卷Ⅰ]某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有:
置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω;电源E(6V,内阻可忽略);电压表
(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2.
实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数.逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0℃.实验得到的R2-t数据见下表.
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端;
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线;
(3)由图(b)可得到RT在25℃~80℃范围内的温度特性.当t=44.0℃时,可得RT=______Ω;
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为________Ω,则手心温度为________℃.
答案:
(1)b
(2)如图所示
(3)450 (4)620.0 33.0
解析:
(1)闭合开关S1前,应让滑片移动到b端,使滑动变阻器连入电路的阻值最大.
(3)由图象可知t=44.0℃时,电阻的阻值为450Ω.
(4)由图(c)可得电阻箱阻值为620.0Ω,由图象可得温度约为33.0℃.
3.[2019·吉林省长春一测]为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30Ω),有以下器材可供选择:
电流表A1(量程为0~50mA,内阻约为10Ω);
电流表A2(量程为0~3A,内阻约为0.12Ω);
电压表V1(量程为0~3V,内阻很大);
电压表V2(量程为0~15V,内阻很大);
电源E(电动势约为3V,内阻约为0.2Ω);
定值电阻R(20Ω,允许最大电流为1.0A);
滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流为2.0A);
滑动变阻器R2(0~1kΩ,允许最大电流为0.5A);
单刀单掷开关S一个,导线若干.
根据以上器材设计电路,要求测量范围尽可能大、测量精确度高.
(1)电流表应选____________,电压表应选____________,滑动变阻器应选____________(填写器材符号).
(2)请在虚线框内画出测量电阻Rx阻值的实验电路图(并在电路图中标出所用元件的对应符号).
(3)若电压表示数为U,电流表示数为I,则待测电阻Rx的表达式为Rx=____________.
答案:
(1)A1 V1 R1
(2)如图所示 (3)
-R(
-20Ω也对)
解析:
(1)因电源电压约为3V,故电压表量程应选择0~3V,即选电压表V1;因待测电阻约为30Ω,则电路中的最大电流约为100mA,0~3A的电流表量程太大,应选用量程为0~50mA的电流表,故选电流表A1;根据题意可知,电路应采用分压式接法,滑动变阻器应选用最大阻值较小的R1.
(2)为了使测量范围尽可能大,同时为了提高实验的精确度,根据电压表和电流表量程、待测电阻阻值分析可知,需将定值电阻接入电路与待测电阻串联;电压表的内阻很大,分流较小,故采用电流表外接法.(3)由欧姆定律可知R+Rx=
,可得Rx=
-R.
4.[2019·江苏省南京调研]图甲是用来测量某电阻丝(阻值约二十欧姆)材料的电阻率的电路图.实验中把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上,移动滑片改变接触点P的位置,可改变接入电路中电阻丝的长度.实验可供选择的器材还有:
器材编号
器材名称
规格与参数
A
电源E
电动势3.0V,内阻未知
B
电流表A1
量程0~100mA,内阻约为5Ω
C
电流表A2
量程0~0.6A,内阻约为0.2Ω
D
电阻箱R
0~999.9Ω
E
开关、导线
若干
实验操作如下:
a.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d;
b.将选用的实验器材,按照图甲连接实验电路;
c.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大;
d.接触点P在电阻丝上某位置时,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关,记录电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度l;
e.改变接触点P的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏;重复多次,记录每一次电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度l;
f.断开开关,整理好器材,进行实验数据分析.
(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图乙所示,d=________mm;
(2)实验中电流表应选择________(选填供选器材前的编号);
(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度l的数据,绘出了如图丙所示的R—l关系图线,图线在R轴的截距为R0,在l轴的截距为l0,那么电阻丝的电阻率表达式ρ=________(用R0、l0、d表示);
(4)本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果______(选填“有”或“无”)影响,这是因为_________________.
答案:
(1)0.730(0.728~0.732均可)
(2)B (3)
(4)无 见解析
解析:
(1)螺旋测微器的读数为:
d=0.5mm+23.0×0.01mm=0.730mm;
(2)电阻丝的电阻在二十欧姆左右,电源电动势为3V,则电路中的电流约0.15A,所以电流表应选B;(3)根据闭合电路欧姆定律:
E=Ig(R+Rl+r+RA1),又Rl=ρ
,联立解得:
R=
-r-
-RA1,由题图丙可知:
=
=
,解得:
ρ=
;(4)由(3)可知电流表的内阻对测量电阻丝的电阻率无影响.
5.[2019·山西重点中学联考]太阳能电池板在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件.某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的I—U特性.所用的器材包括:
太阳能电池板,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干.
(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的______(选填“a”或“b”).
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙所示的I—U图象.由图乙可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池板的电阻__________(选填“很大”或“很小”);当电压为2.80V时,太阳能电池板的电阻为__________Ω.
(3)当有光照射时,太阳能电池板可视为电源,其路端电压与总电流的关系如图丙所示,分析该曲线可知,该太阳能电池板视为电源时的电动势为________V;若把它与阻值为1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路,在该光照射情况下,该太阳能电池板的效率是________%.(结果保留三位有效数字)
答案:
(1)a
(2)很大 1000
(3)2.80 64.3(64.1~64.5之间均可)
解析:
(1)用题图甲中a电路可以在太阳能电池板上得到从零开始的电压,从而得到太阳能电池板的伏安特性曲线,故应选a.
(2)由题图乙可知,当电压小于2.00V时,通过太阳能电池板的电流为零,故太阳能电池板的电阻很大;当电压为2.80V时,电流为2.80mA,则太阳能电池板的电阻为R′=
=1000Ω.(3)U—I图线纵轴截距表示电源电动势,太阳能电池板视为电源时的电动势为2.80V;若把它与阻值为1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路,则画出此电阻的U—I图线与太阳能电池板的U—I图线交于一点,读出U=1.80V,I=1.80mA,该太阳能电池板的效率是η=
=
×100%≈64.3%.
6.[2019·河南省豫南九校联考]为测绘一个标有“4V 2.4W”的小电风扇(线圈电阻恒定)的U—I图线,电风扇两端的电压需要从零逐渐增加到4V,并便于操作,实验室备有下列器材:
A.电池组(电动势为4.5V,内阻约为1Ω)
B.电压表(量程为0~6V,内阻约为4kΩ)
C.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表A2(量程为0~3A,内阻约为0.05Ω)
E.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω,额定电流1A)
F.滑动变阻器R2(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
G.开关和导线若干
(1)实验中所用的电流表应选________(选填“C”或“D”),滑动变阻器应选(选填“E”或“F”).
(2)请用笔画线代替导线将实物图(图甲)连接成符合这个实验要求的电路.
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数大于0.5V时电风扇才开始转动,小电风扇的U—I图象如图乙所示,则电风扇的电阻为________Ω,正常工作时的机械功率为________W.
答案:
(1)C E
(2)见解析 (3)2.5 1.5
解析:
(1)电风扇的额定电流I=
=0.6A,从读数误差的角度考虑,电流表选择C,电风扇的电阻比较小,则滑动变阻器选择最大阻值较小的E时误差较小,调节也方便;
(2)因为电压、电流需从零开始测量,则滑动变阻器采用分压式接法,电风扇的电阻约6.67Ω,远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法,实物图的连接如图所示;(3)电压表示数小于0.5V时电风扇没转动,根据欧姆定律得R=
=
Ω=2.5Ω,正常工作时电压为4V,根据图象知电流为0.6A,则电风扇发热功率P′=0.36×2.5W=0.9W,则机械功率P″=(2.4-0.9)W=1.5W.
7.
有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图所示.此金属材料重1~2N,长约为30cm,电阻约为10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ,密度为ρ0.因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表(0~600mA,1.0Ω)
D.电流表(0~3A,0.1Ω)
E.电压表(0~3V,6kΩ)
F.滑动变阻器(0~20Ω,0.5A)
G.滑动变阻器(0~10kΩ,2A)
H.蓄电池(6V,0.05Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若干
(1)除待测金属管线外,还应选用的
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