河北省张家口市高三物理 同步练习28 测定金属的电阻率.doc

测定金属的电阻率1.完成下列读数(1)电流表量程一般有两种00.6 A,03 A；电压表量程一般有两种03 V,015 V如图所示：接03 V量程时读数为_ V.接015 V量程时读数为_ V.接03 A量程时读数为_ A.接00.6 A量程时读数为_ A.(2)a_ mmb_ mmc_ mm d_ mme_mm.【答案】 (1). （1）1.90V； (2). 9.50V； (3). 0.82A； (4). 0.162A； (5). （2）a.0.481mm； (6). b.0.531mm； (7). c.4.075mm； (8). d.5.663mm； (9). e.11.14mm【解析】【详解】（1）接03 V量程时，由图示电压表可知，其分度值为0.1V，读数为1.90V.接015 V量程时，由图示电压表可知，其分度值为0.5 V，读数为9.50V.接03 A量程时，由图示电流表可知，其分度值为0.1A，读数为0.82A.接00.6 A量程时，由图示电流表可知，其分度值为0.02 A，读数为0.162 A.（2）a0.01mm48.1=0.481mm；b 0.5mm+0.01mm3.1=0.531mm；c4mm+0.01mm7.5=4.075mm； d5.5mm+0.01mm16.3=5.663mm；e1.1cm+0.02mm7=11.14mm.【点睛】电表读数时，先根据电表量程确定其分度值，然后根据指针位置读数游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数.2.如图所示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】 (1). 1.50A (2). 7.50V【解析】【详解】电流表A的量程为0-3A，则示数为1.50A；电压表V的量程为0-15V，则示数为7.50V.3.某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：电流表A(量程为05 mA，内阻约为10 )；电压表V(量程为03 V，内阻约为3 k)；最大阻值约为100 的滑动变阻器；电源E(电动势约3 V)；开关S、导线若干(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图甲所示电路试测，读得电压表示数大约为2.5 V，电流表示数大约为5 mA，则未知电阻的阻值Rx大约为_ .(2)经分析，该电路测量误差较大，需改进请直接在图甲上改画：在不需要的连线上画“”表示，补画上需要添加的连线_(3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的U-I图象，得Rx_ .(保留三位有效数字)【答案】（1）500（2）（3）600【解析】试题分析：（1）分析甲图电路，电压表测量电阻两端电压，电流表测量通过电阻的电流，根据欧姆定律有Rx=UI=2.5v0.005A=500（2）甲图测量电阻时，电流表外接，此时，电流表测量的是电阻和电压表的总电流。故有误差，根据“大内偏大，小外偏小”，Rx2RARV，所以电流表应该选择内接法，此时误差较小。（3）根据绘制的电压随电流变化的图像，斜率即电阻阻值，有乙图可得R=UI=UI=2.4v1.5v0.004A0.0025A=600考点2：伏安法测电阻4.在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 )；A2(量程3 A，内阻约0.05 )；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在线框内完成电路原理图_【答案】 (1). 1.773 1.771-1.775均正确 (2). A1；E1； (3). 【解析】试题分析：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：15mm+275001mm=1775mm；（2）电阻丝的额定电流约为05A，电流表应选A1；电阻丝的额定电压约为U=IR=055=25V，电源应选E1；（3）待测金属丝电阻约为5，电压表内阻约为3k，电流表内阻约为02，相对来说电压表内阻远大于待测金属丝的电阻，电流表应采用外接法，由题意可知，滑动变阻器采用限流接法，实验电路图如图所示：考点：测量金属丝电阻率【名师点睛】本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、设计实验电路图，螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；确定电流表的接法是正确设计实验电路的关键，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，电流表应采用外接法。视频5.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻 分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数分别如图(a)、(b)所示，长度为_cm，直径为_mm.按图(c)连接电路后，实验操作如下(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最_(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280.由此可知，圆柱体的电阻为_.【答案】 (1). 5.01 (2). 5.315 (3). 大 (4). 大 (5). 1280【解析】根据游标卡尺读数规则，主尺读数为5cm，游标尺读数为0.053mm，长度为5.015cm，根据螺旋测微器的读数规则，主尺读数为5mm，可动刻度为31.00.01mm，所以直径为5.310mm。(a)为了保护电路，因此闭合电键前，滑动变阻器一定调到阻值最大；(b) 将固柱体电阻换成电阻箱时，也一定将电阻箱调到最大，也是为了保护电路安全；此题采用等效替代法测量电阻，圆柱体的电阻等于电阻箱R2的阻值为1280。点晴：首先应明确实验原理，本实验中测量电阻所采取的方法是替代法。视频6.某课题小组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，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品电路器材如表一，他们用伏安法多次测量的数据如表二(为实验处理的方便，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，结果如图甲所示表一器材编号器材名称规格1电流表200 A，内阻约10 2电压表12 V，内阻约100 k3电池组12 V，内阻不计4滑动变阻器10 1 A5开关6导线若干7定值电阻100 表二序号水柱长度/cm电压表示数/V电流表示数/A110210022041003306100440810055010100(1)玻离管内径d的测量值为_ cm.(2)根据表一器材和表二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图象_(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)(4)计算出所测水的电阻率为_ m.【答案】 (1). （1）2.26； (2). （2）内接， (3). 分压电路； (4). （3）图见解析； (5). （4）1.06102【解析】【详解】（1）游标尺上有10个格，说明该游标卡尺测量可以精确到0.1mm；游标卡尺的主尺读数为22mm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为60.1mm=0.6mm，所以最终读数为：22mm+0.6mm=22.6mm=2.26cm（2）由表格二数据，可知，所测电阻最小值R=UI=2100106=2000再依据Rx2 RARV，则电流表要内接法由于滑动变阻器的阻值为10，而所测电阻的值较大，因此滑动变阻器必须选用分压式；（3）根据R=UI，则有：水柱长度10cm，对应的电阻R1=U1I1=2100106=20k；同理，水柱长度20cm，对应的电阻R2=40K；水柱长度30cm，对应的电阻R3=60K；水柱长度40cm，对应的电阻R4=80K；水柱长度50cm，对应的电阻R5=100K；进行一一描点，再作图，如图所示：（4）由图得：RL=100k0.5m=200k/m，由电阻定律R=LS=L(d2)2，则电阻率=d2R4L代入数据得：=3.140.022622001034m=106.132m1.06102m【点睛】本题要掌握游标卡尺的读数、设计实验原理图、求电阻率等问题；游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数，游标卡尺不需要估读通过待测电阻与电压表、电流表内阻的比较，能灵活选择电流表的接法7.有一待测的电阻器R x，其阻值约在4050之间，实验室准备用伏安法来测量该电阻值的实验器材有：电压表V（量程010V，内电阻约20k）；电流表A 1，（量程0500mA，内电阻约20）；电流表A2，（量程0300mA，内电阻约4）；滑动变阻器R 1（最大阻值为10，额定电流为2A）；滑动变阻器R 2（最大阻值为250，额定电流为0.1A）；直流电源E（电动势为9V，内电阻约为0.5）；开关及若干导线实验要求电表读数从零开始变化，并能多测出几组电流、电压值，以便画出I-U图线（1）电流表应选用_（2）滑动变阻器选用_（选填器材代号）（3）请在如图甲所示的方框内画出实验电路图，并将图乙中器材连成符合要求的电路【答案】(1 )A2 (2)R1(3）电路图如解析.【解析】试题分析：（1）电路最大电流约为I=URx=940A=0.225A=225mA300mA，因此电流表应选择A2；（2）滑动变阻器R2的额定电流是0.1A0.225A，且滑动变阻器R2的最大阻值较大，实验操作不方便，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选R1；（3）实验要求电表读数从零开始变化，因此滑动变阻器应采用分压式接法，Rx阻值约在4050之间，电流表A2内电阻约4，电压表V内阻约20k，电压表内阻远大于待测电阻阻值，因此电流表应采用外接法，实验电路图如图所示连成符合要求的电路如图所示考点：考查了伏安法测电阻实验【名师点睛】由欧姆定律估算出电路中最大电流，根据最大电流选择电流表；根据电路电流要求从零开始调节及方便实验操作的原则选择滑动变阻器；根据待测电阻阻值与电表内阻的关系确定电流表采用内接法还是外接法，然后作出实验电路图8.为了测量一只量程为03 V、内阻值为数千欧的电压表的内阻，可采用一只电流表与它串联后接入电路(1)本实验测量电压表内阻依据的公式是_(2)若提供的实验器材有：A待测电压表；B电流表A1(00.6 A，内阻约0.2 )；C电流表A2(0100 mA，内阻约2 )；D电流表A3(010 mA，内阻约50 )；E滑动变阻器(050 ，额定电流0.5 A)；F直流电源(输出电压6 V)；G开关、导线为减小读数误差，多次测量取平均值为顺利完成实验，应选用的实验器材为_(填英文序号)(3)画出实验电路图_【答案】 (1). （1）RUI， (2). （2）A、D、E、F、G； (3). （3）实验原理如图【解析】【详解】（1）测量电压表内阻依据的是部分电路的欧姆定律，公式是RUI；（2）电路中 的最大电流：IgUR，由于电压表的内阻大约是数千欧姆，所以电路的最大电流仅仅有几个毫安，所以要选择电流表D；其他的实验器材包括：待测电压表A，滑动变阻器E，直流电源F和开关、导线G故应选用的实验器材为：A、D、E、F、G；（3）电压表的电阻约数千欧姆，而滑动变阻器的电阻只有50欧姆，所以滑动变阻器只能作为分压电阻使用，要选择分压电路实验原理如图：【点睛】该题测量电压表内阻可以使用伏安法，电压表既可以显示电压，又是待测电阻判断出滑动变阻器只能作为分压电阻使用，要选择分压电路是解题的关键.9.实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示供选择的仪器如下：待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )；电流表G2(010 mA，内阻约100 )；定值电阻R1(300 )；定值电阻R2(10 )；滑动变阻器R3(01 000 )；滑动变阻器R4(020 )；干电池(1.5 V)；电键S及导线若干(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_(填写序号)(2)将实物图连接完整_(3)补全实验步骤：连接好实验电路，将滑动触头移至最_端(填“左”或“右”)；闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式：_【答案】 (1). （1）， (2). ； (3). （2）图见解析； (4). （3）左； (5). （4）r1=（k-1）R1【解析】【详解】（1）器材选择：定值电阻要和待测电流表内阻接近，因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍；滑动变阻器的电阻不要太大故定值电阻选，滑动变阻器选（2）连接实物图如图所示（3）连接好实验电路，将滑动触头移至最左端；（4）根据并联分流公式IG2=IG1rG1+R1R1 又IG2IG1=I2I1=k，解得r1=（k-1）R1，式中r1即rG1【点睛】本题考查测量实际电流表G1内阻r1的实验器材选择，实物电路连接及实验原理（并联分流）等对于变阻器分压式接法，操作时要注意：开关闭合前，变阻器输出电压要最小