2019年高考物理 双基突破（二）专题16 实验：决定导线电阻的因素精练.doc

专题16 实验：决定导线电阻的因素1在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，其中某次测量结果如图所示，其读数应为_ mm（该值接近多次测量的平均值）。（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx，实验所用器材为：电池组（电动势为3 V，内阻约为1 ），电流表（内阻约为0.1 ），电压表（内阻约为3 k），滑动变阻器R（020 ，额定电流为2 A），开关，导线若干。某同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他测量Rx是采用图中甲和乙中的图_（选填“甲”或“乙”）。（3）如图是测量Rx的实验器材实物图，图中已经连接好了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端，请根据图中所选的电路图，补充完成实物图的连线。 （4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已经标出了与测量数据相对应的四个点，请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线，由图线得到金属丝的阻值Rx_ （保留两位有效数字）。（5）根据以上数据可估算出金属丝的电阻率约为_（填选项前的序号）。A1102 m B1103 m C1106 m D1108 m【答案】（1）0.399 mm（2）甲（3）见解析（4）4.4 （4.44.6均可）（5）1106 m（4）Rx 4.4 。（4.44.6均可）（5）C 由Rx得，代入数据得1106 m。 3为了更准确地测量某电压表的内阻RV（RV约为3.0103 ），该同学设计了图所示的电路图，实验步骤如下：A断开开关S，按图连接好电路；B把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；C将电阻箱R0的阻值调到零；D闭合开关S；E移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V位置；F保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值； G断开开关S。实验中可供选择的实验器材有：a待测电压表 b滑动变阻器：最大阻值2 000 c滑动变阻器：最大阻值10 d电阻箱：最大阻值9 999.9 ，阻值最小改变量为0.1 e电阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改变量为0.1 f电池组：电动势约6 V，内阻可忽略g开关、导线若干 按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：（1）要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_（填“b”或“c”），电阻箱中选用_（填“d”或“e”）。（2）电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测_R真（填“”或“”；若RV越大，则越_（填“大”或“小”）。【答案】（1）d（2） 小（2）由闭合电路欧姆定律可知，随着电阻箱的阻值变大，电源两端的路端电压随之变大，当电阻箱调至使电压表半偏时，此时电压表与变阻箱两端的总电压比变阻箱阻值为0时要大，故此时变阻箱的实际分压是大于电压表的，故有R测R真，外电阻越大，干路电流越小，当外电阻变化时，路端电压的变化量越小，故测量误差也越小。 4用伏安法测定电阻约为5 的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池。如图甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱上，底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出。实验采用的电路原理图如图乙所示，测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示。 （1）用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动_使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动_夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动_使F固定后读数。（填仪器部件的字母符号）（2）根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将实物图丁连接成实验电路。（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的数据，用R计算出相应的电阻值后作出RL图线如图所示。取图线上两个点间数据之差L和R，若电阻丝直径为d，则电阻率_。【答案】（1）D H G （2）见解析（3）（2）（3）根据R，得R，而S，代入得。5为测定一段金属丝的电阻率，某同学设计了如图甲所示的电路。ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，电路中的保护电阻R04.0 ，电源的电动势E3.0 V，电流表内阻忽略不计，滑片P与电阻丝始终接触良好。（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为d_ mm。（2）实验时闭合开关，调节滑片P的位置，分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I，实验数据如下表所示：x（m）0.100.200.300.400.500.60I（A）0.490.430.380.330.310.28（A1）2.042.332.633.033.233.57将表中数据描在x坐标纸中，如图所示。试作出其关系图线，图象中直线的斜率的表达式k_（用题中字母表示），由图线求得电阻丝的电阻率为_ m（保留两位有效数字）。根据x关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为_ （保留两位有效数字）。【答案】（1）0.400 mm（2）见解析 1.1106 m 1.4 根据图象由电阻定律可得R，由欧姆定律可得：R，则图象斜率k，S联立解得：k代入数据得：k3联立解得电阻率为：代入数据得：1.1106 m；根据x关系图线纵轴截距为1.8，此时待测电阻丝的电阻为0，由闭合电路欧姆定律得：EI（rR0）即：3（r4.0）得：r1.4 6小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。（1）图是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出。（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到UI图上，如图所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_（填“”或“”）表示的。（3）请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻_ 。【答案】（1）见解析（2）见解析（3）1.6 （1.51.7均可）【解析】（1）连线如图甲所示。（3）在UI图象上，选用外接法所得的“”连线，则R1.2 （1.11.3均可），选用内接法所得的“”连线，则R1.6 （1.51.7均可）。7现要测量电流表G1的内阻，给出下列器材：电流表G1，量程5 mA，内阻r1约为150 ；电流表G2，量程10 mA，内阻r2约为100 ；定值电阻R1100 定值电阻R210 ；滑动变阻器R3，0200 ；干电池E，1.5 V，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实验电路设计图，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_。【答案】（1）R1（2）见解析（3） I1、I2分别表示电流表G1、G2的读数，R1表示定值电阻R1的阻值【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G1的示数为通过R1的电流值。（3）由并联电路特点得：I1r1R1（I2I1）r1 I1、I2分别表示电流表G1、G2的读数，R1表示定值电阻R1的阻值。8电学实验中经常需要测量电阻的阻值。（1）测电阻的方法有很多种，现在提供一只标有“220 V40 W”的灯泡，它正常工作时的电阻为_ 。若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻值_（填“大于”“等于”或“小于”）灯泡正常工作时的电阻值。（2）用下列器材设计一个实验，测量该灯泡正常工作时的电阻值。A220 V交流电源 B单刀双掷开关一个 C电阻箱一个，0999.9 ，额定电流0.5 A D定值电阻一个，0.5 k，额定电流0.3 A E交流电流表一个，00.3 A请在虚线框内画出电路原理图。【答案】（1）1 210 小于 （2）见解析（2）应用替代法因电阻箱的最大阻值小于灯泡正常工作的电阻值，故应串联一定值电阻，电路原理图如图所示。9电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法），实验室提供的器材如下：待测电压表，量程3 V，内阻约为3 000 ；电阻箱R0，最大阻值为99 999.9 ；滑动变阻器R1，最大阻值100 ，额定电流2 A；电源E，电动势6 V，内阻不计；开关2个，导线若干。（1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整，如图。（2）根据设计的电路，写出实验步骤：_。（3）将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV（填“”、“”或“”），主要理由是_。【答案】（1）见解析（2）见解析（3） 断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大（2）移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻。10有一根细长且均匀的空心金属管线，长约30 cm，电阻约为5 ，已知这种金属的电阻率为，现在要尽可能精确测定它的内径d。（1）用螺旋测微器测量金属管线外径D时刻度的位置如图a所示，从图中读出外径为_ mm，应用_（选填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”）测金属管线的长度L；（2）测量金属管线的电阻R，为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻约10 k B电压表015 V，内阻约50 k C电流表00.6 A，内阻约0.05 D电流表03 A，内阻约0.01 E滑动变阻器，010 F滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应_；（填序号）（3）实验中他的实物接线如图b所示，请指出接线中的两处明显错误。错误1：_错误2：_ _（4）用已知的物理常数和应直接测量的物理量（均用符号表示），推导出计算金属管线内径的表达式d_；（5）在实验中，下列说法正确的是_。A为使电流表读数明显，应使电流尽可能大些B为操作方便，中间过程可保持开关S一直处于闭合状态C千分尺的精确度是千分之一毫米D用千分尺测量直径时必须估读一位【答案】（1）5.200毫米刻度尺（2）A C E（3）错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上；错误2：采用了电流表内接法（4）（5）D（2）由于两节干电池的电动势为3 V，所以电压表应选A；由于通过金属管的最大电流为Im A0.6 A，所以电流表应选C；为了较准确地测出其阻值，滑动变阻器应选E。（3）由于待测金属管阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，连线图中的两处明显错误分别是：错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上；错误2：采用了电流表内接法。（4）设金属管线内径为d，根据电阻定律应有：R，又R，联立可得：d （5）由金属的电阻率随温度的升高而增大可知，通过待测金属管线的电流不能太大，所以A错误；为减小温度的影响，中间过程应断开开关，所以B错误；千分尺的精确度是0.01 mm，即应精确到毫米，所以C错误；千分尺读数时必须估读一位，即估读到0.001 mm，所以D正确。11如图是一同学测量某导电液体电阻率的实物连线图。图中均匀的长直玻璃管内径为d，里面充满待测导电液体，玻璃管两端各装有一电极，电极距离为L。（1）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中导电液体用电阻Rx表示（2）在接通电路前，为保证器材安全滑动变阻器的滑片P应移到最_端（填“左”或“右”）。在电路调试时，该同学发现：闭合开关S1后，单刀双掷开关S2接到a接点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为180 A；单刀双掷开关S2接到b接点时电压表示数为4.6 V、电流表示数为164 A.正式测量时，为减小实验误差，单刀双掷开关S2应接到_点（填“a”或“b”）（3）该同学正确完成实验，测得该段液体的电阻R0，则该导电液体的电阻率的表达式为_（用R0、L、d等表示）。【答案】（1）如图所示（2）右b（3）（2）接通电路前为保证电路的安全，应使滑动变阻器接入电路中的电阻最大，即滑片应移到最右端。分别使用内接法和外接法时电流表示数变化大，电压表示数变化小，说明电流表对示数影响较小，即电流表内阻远小于被测电阻，为减小误差应当采用电流表内接法，故接b点。（3）根据欧姆定律R、电阻定律及S（）2可得电阻率。12某些固体材料受到外力后除了产生形变外，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A电源E，3 V，内阻约为1 B电流表A1，0.6 A，内阻r15 C电流表A2，6 A，内阻r2约为1 D开关S，定值电阻R0（1）为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，根据虚线框内电路图的设计，甲表选用_（选填“A1”或“A2”），乙表选用_（选填“A1”或“A2”）。（2）在电阻Rx上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx_（用字母表示）。（3）改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成的图象如图所示。当F竖直向下（设竖直向下为正方向）时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx_。（各物理量单位均为国际单位）（4）定值电阻R0的阻值应该选用_。A1 B5 C10 D20 【答案】（1）A1A2（2）（3）162F（4）B（2）待测电阻两端的电压UI1r1，流过待测电阻的电流II2I1，因此待测电阻的阻值为Rx.（3）由图象的对称性可知，加上相反的压力时，电阻值大小相等；图象与纵坐标的交点为16 ，当R7 时，对应的力为4.5 N，因此函数表达式Rx162F。（4）整个回路总电流不能大于0.6 A，而电动势为3 V，因此总电阻应略大于5 ，而电源内阻约为1 ，因此定值电阻R0的阻值应选5 ，即可保证电流不超过量程，也保证电流不太小，两块电流表读数准确。