高考实验专题测量导体的电阻率解析版.docx
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高考实验专题测量导体的电阻率解析版
高考实验专题:
测量导体的电阻率---解析版
测导体的电阻率测导体的电阻率---解析版1.(2017辽宁重点中学协作体5月模拟)某同学用图甲所示电路测量一段金属丝的电阻率,待测金属丝粗细均匀,阻值约为100Ω。
备选器材如下:
A.量程为5mA、内阻r1=50Ω的电流表B.量程为0.6A、内阻r2=0.2Ω的电流表C.量程为6V、内阻r3约为15kΩ的电压表D.最大阻值为15Ω、最大允许电流为2A的滑动变阻器E.定值电阻R1=5ΩF.定值电阻R2=500ΩG.电动势E=6V、内阻很小的直流电源H.开关一个,导线若干I.螺旋测微器,刻度尺
(1)该同学用螺旋测微器测量待测金属丝的直径如图乙所示,则螺旋测微器的示数D=mm。
(2)为了能尽可能精确地测量该金属丝的电阻率,电流表应选用(填“A”或“B”),定值电阻应选用(填“E”或“F”)。
(3)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=;若用刻度尺测得待测电阻丝的长度为L,则其电阻率的表达式为ρ=(表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示,不得直接用数值表示)【参考答案】
(1)5.898(3分),
(2).AE(2分),(3).R1?
U?
Ir1?
I?
r1?
R1?
(2分),?
DR1?
U?
Ir1?
24LI?
r1?
R1?
(2分)【名师解析】
(1)根据螺旋测微器读数规则,金属丝直径D=5.5mm+0.398mm=5.898mm。
2.(12分)(2016安徽合肥一模)为了精密测量一金属丝的电阻率:
1
测导体的电阻率图甲
(1)(6分)如图甲所示,先用多用表×1Ω挡粗测其电阻为mm,游标卡尺测其长度为cm。
Ω,然后用螺旋测微器测其直径为
(2)(6分)为了减小实验误差,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l5V,内阻约为75kΩ)B.电流表A(量程0.6A,内阻约为1Ω;量程3A,内阻约为0.2Ω)C.滑动变阻器R1(0~5Ω,0.6A)D.滑动变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)E.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,则上述器材中的滑动变阻器应选用(填“R1”或“R2”)请在虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图乙的连线。
。
【参考答案】
(1)(6分)8Ω(2分)2.095mm(2分)5.015cm(2分)
(2)(6分)R1。
【命题意图】本题考查多用电表读数、螺旋测微器和游标卡尺读数、电阻率测量学生实验电路设计、实物图连接、器材选择等。
2
测导体的电阻率电路图如图。
实物图乙的连线如图。
3.(9分)(2016江西南昌市一模)某学生用如图a所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:
被测金属导线ab,电阻约10Ω,,导线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5kΩ,保护电阻:
R1=l0Ω,R2=30Ω,R3=200Ω。
刻度尺、螺旋测微器,开关S,导线若干等。
实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a所示电路将实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U-x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b所示,该金属导线的直径d=____mm.
(2)如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小,保护电阻R应选__,(3)根据多次实验测出的ap长度x和对应每次实验读出的电压表的示数u给出的u-x图线如图c所示,其中图线的斜率为k,则金属导线的电阻率ρ=理量字母表示)【参考答案】
(1)0.870
(2)R2。
(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物(3)kR2?
d24?
E?
kl?
【命题意图】本题考查螺旋测微器测量读数、测金属导线的电阻率实验原理和步骤、数据处理及其相关知识点。
3
测导体的电阻率4.(10分)(2016黑龙江牡丹江模拟)某同学要测量额定电压为3V的某圆柱体电阻R的电阻率ρ.
(1)(2分)用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径,如图所示,则其长度L=______mm,直径d=______mm.
(2)(8分)该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻.他将红黑表笔分别插入“+”、“-”插孔中,将选择开关置于“×l”档位置,然后将红、黑表笔短接调零,此后测阻值时发现指针偏转角度较小,如图甲所示.试问:
①为减小读数误差,该同学应将选择开关置于“______”档位置.②再将红、黑表笔短接,此时发现指针并未指到右边的“0Ω”处,如图乙所示,那么他该调节______直至指针指在“0Ω”处再继续实验,结果看到指针指在如图丙所示位置.4
测导体的电阻率③现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
A.灵敏电流计G(量程200μA,内阻为300Ω)B.电流表(量程3A,内阻约0.3Ω)C.电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)D.电压表V2(量程l5V,内阻约5kΩ)E.滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω)F.最大阻值为99.99Ω的电阻箱R2以及电源E(电动势4V,内阻可忽略)、电键、导线若干为了提高测量精确度并且使电阻R两端电压调节范围尽可能大,除电源、电键、导线以外还应选择的最恰当器材(只需填器材前面的字母)有______.请在下面的方框中画出你设计的电路图【参考答案】
(1)70.15;4.598-4.602;
(2)①×10;②欧姆调零旋钮;③ACEF.电路中的最大电流为I=4/150≈0.026A,若选3A量程的电流表则指针几乎不偏转,应选择灵敏电流计与定值电阻并联后改装成的电流表,即选择AF,综上,要选择的器材是:
ACEF;滑动变阻器采用分压接法,被测电阻为大电阻,采取电流表内接,故电路图如图:
5.(9分)(2016福建质检)国标(GB/T)规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω·m。
某同学利用图甲电路测量15℃自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移动。
实验器材还有:
电源(电动势约为3V,内阻可忽略),电压表V1(量程为3V,内阻很大),电压表V2(量程为3V,内阻很大),定值电阻R1(阻值4kΩ),定值电阻R2(阻值2kΩ),电阻箱R(最大阻值9999Ω),单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺。
实验步骤如下:
A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d;5
测导体的电阻率B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱长度L;C.把S拨到1位置,记录电压表V1示数;D.把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示数相同,记录电阻箱的阻值R;E.改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R;F.断开S,整理好器材。
(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙,则d=
(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为:
Rx=mm。
(用R1、R2、R表示)。
1L(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据,绘制出如图丙所示的R﹣来水的电阻率ρ=Ω·m(保留两位有效数字)。
(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大,则自来水电阻率测量结果将“偏小”)。
【参考答案】
(1)30.00(2分)
(2)Rx关系图象。
自(填“偏大”“不变”或?
R1R2R(3分)(3)14(2分)(4)偏大(2分)【命题意图】本题考查测量自来水电阻率实验原理和步骤、误差分析等。
(3)由电阻定律Rx=ρL/S,Rx=R1R2R联立解得:
R=R1R2S1?
L。
R﹣1L关系图象斜率k=0.4Ω·m,k=R1R2S?
,S=?
d42,解得:
ρ=R1R2Sk=14Ω·m。
(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大,则通过水柱的电流I1大于测量值,即即自来水电阻测量偏大,自来水电阻率测量结果将偏大。
UR1Rx>URR2,得到Rx>R1R2R,6.要测量一段阻值大约为5Ω的均匀金属丝的电阻率,除刻度尺、螺旋测微器、电源E(电动势为3V、内阻约为0.5Ω)、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R、开关一只、导线若干外,还有电流表和电压表各两只供选择:
A1(量程1A、内阻约为1Ω)、A2(量程0.6A、内阻约为2Ω)、V1(量程3.0V、内阻约为1000Ω)、V2(量程15V、内阻约为3000Ω)。
6
测导体的电阻率图12图13
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图12所示,则金属丝的直径为________mm。
(2)为了使测量有尽可能高的精度,电流表应选________,电压表应选________。
(3)实验电路已经画出了一部分,如图13所示,但尚未完整,请将该电路完整地连接好(Rx表示待测电阻)。
(4)若用刻度尺测得金属丝的长度为L,用螺旋测微器测得金属丝的直径为d,电流表的读数为I,电压表的读数为U,则该金属丝的电阻率表达式为ρ=________。
2πUd【参考答案】
(1)0.850
(2)A2;V1(3)图见解析(4)4LI(3)因为金属丝的电阻约为5Ω,与电流表A2的内阻相差不多,因此采用电流表内接法误差较大,所以应采用电流表外接法,电路图如图所示。
2ULd2πUd(4)R=,R=ρ,S=π(),以上三式联立可得ρ=。
IS24LI7.在“测定金属丝的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径d时的刻度如图25所示,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5Ω,用伏安法测出金属丝的电阻R,然后由ρ=R算出该金属丝的电阻率。
SL图25
(1)从图25中可以读出该金属丝的直径d=________mm。
(2)为了测量该金属丝的电阻,实验小组取来两节干电池,如图26所示,将金属丝拉直后两端固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上,底座的中间有一个可沿金属丝滑动的金属触头P,触头上固定了接线柱,按下P时,触头才与金属丝接触,触头的位置可以从刻度尺上读出。
实验采用的电路原理图如图27所示。
请根据该原理图,用笔画线代替导线将实物图28连接成实验电路。
图26图287图27
测导体的电阻率图29(3)闭合开关后,滑动变阻器触头调至一合适位置后不动,多次改变P的位置,得到几组U、I、L
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- 高考 实验 专题 测量 导体 电阻率 解析
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