高考物理一轮复习实验针对训练11测量金属丝的电阻率含答案

这是一份高考物理一轮复习实验针对训练11测量金属丝的电阻率含答案，共8页。


甲 乙
(1)用螺旋测微器在金属丝不同部位测量截面直径D，以平均值eq \(D,\s\up6(－))作为金属丝直径的测量值，其中一次测量螺旋测微器示数如图甲所示，由图可知这次测量的直径为________ mm。
(2)把金属丝拉直，测出其长度为L。
(3)刮去金属丝两端绝缘漆并焊上导线，按图乙连接电路，闭合开关S1、S2，调节电阻箱至检流计示数为零，记下电阻箱示数R1(电源内阻均不计)。
(4)将Rx与R在电路中位置互换，闭合开关S1、S2，重新调节电阻箱至检流计示数为零，记下电阻箱示数R2，则金属丝的电阻Rx＝________。
(5)用eq \(D,\s\up6(－))、L、R1、R2表示该金属丝的电阻率ρ＝___________________________。
2．(2023·广州四校联考)物理兴趣小组的同学拿到一根陶瓷管，其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，(电阻膜均匀布满圆柱体的外侧面)，管的两端有导电箍M、N，如图甲。该电阻的长度看作等于陶瓷管的长度。已知所用电阻膜材料的电阻率为ρ。他们通过实验测量该陶瓷管上电阻膜的厚度d，使用的器材有：毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(量程3 V，内阻约为3 kΩ)、电流表(量程0.6 mA，内阻约为1 Ω)、电池组(电动势为3 V)、滑动变阻器、开关和导线。请帮助他们解决实验过程中的以下问题：
(1)用螺旋测微器测量陶瓷管的外径D，示数如图乙所示，则D＝________ mm。
(2)根据实验目的，在方框中画出合适的实验电路图(陶瓷管的电阻Rx≈5 kΩ，滑动变阻器的总阻值为50 Ω)。
(3)除了测量出陶瓷管的外径D和长度为L外，还需直接测量的物理量及其符号为：___________________________________________、________________。
(4)用(3)中给定的物理量符号，写出计算电阻膜厚度的表达式为：d＝___________________________________________________________________。

甲 乙
3．(2023·江西鹰潭模拟)导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃器件。主要实验步骤如下，完成下列问题。
图1 图2
图3
(1)先用螺旋测微器测量圆柱体导电玻璃器件Rx的直径d，示数如图1所示，其直径d＝________ mm；再用刻度尺测出圆柱体导电玻璃件Rx的长度为L。
(2)用多用电表粗测圆柱体导电玻璃器件的阻值，选择开关置于“×10”挡，发现指针如图2所示，则该同学接着需要做的实验步骤是：①换选________(选填“×1”或“×100”或“×1 k”)挡；②________。
(3)为了准确测量圆柱体导电玻璃器件的电阻Rx，某同学设计了如图3所示的电路。
①闭合S1，当S2接a时，电压表示数为U1，电流表示数为I1；当S2接b时，电压表示数为U2，电流表示数为I2，则待测电阻的阻值为Rx＝________(用题中的物理量符号表示)；
②根据电阻定律计算出该圆柱体导电玻璃器件的电阻率ρ＝________(用Rx、d、L表示)。
4．某实验小组测量一新材料制成的粗细均匀金属丝的电阻率，金属丝的长度已知。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，其直径为________ mm。
(2)用多用电表粗测金属丝的阻值。当用电阻“×10”挡时，发现指针偏转角度过大，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示，其读数为________ Ω。
(3)为了精确地测量金属丝的电阻Rx，实验室提供了下列器材：
A．电流表A1(量程500 μA，内阻1 kΩ)；
B．电流表A2(量程0.3 A，内阻约0.1 Ω)；
C．滑动变阻器R1(0～5 Ω，额定电流1.0 A)；
D．滑动变阻器R2(0～1 Ω，额定电流1.0 A)；
E．电阻箱R(阻值范围为0～9 999.9 Ω)；
F．电源(电动势3.0 V，内阻约0.2 Ω)；
G．开关S、导线若干。
①实验小组设计的实验电路图如图丙所示。由于没有电压表，需要把流表A1串联电阻箱R改为量程为3 V的电压表，则电阻箱的阻值调为________ Ω。图丙中滑动变阻器应选择______(选填“R1”或“R2”)。
②正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器测得5组电流表A1、A2的值I1、I2，数据见下表。请根据表中的数据，在图丁所示的方格纸上作出I1­I2图像，并由图像求出Rx＝______ Ω(结果保留2位有效数字)，进而可以求出金属丝的电阻率。
③关于本实验的误差，下列说法正确的是________。
A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B．用I1­I2图像处理实验数据求出金属丝阻值可以减小偶然误差
C．需要将得到的几组电表示数取平均值以减小误差
D．为减小读数时的误差，电表读数时应多估读几位数
实验针对训练(十一)
1．解析：(1)由题图甲所示螺旋测微器可知，金属丝直径为0＋39.7×0.01 mm＝0.397 mm。
(4)根据图示电路图与实验步骤，由欧姆定律得
eq \f(E0,R1)＝eq \f(E－E0,Rx)，eq \f(E0,Rx)＝eq \f(E－E0,R2)
解得Rx＝eq \r(R1R2)。
(5)由电阻定律得Rx＝ρeq \f(L,S)＝ρeq \f(L,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\(D,\s\up6(－)),2))) eq \s\up10(2))，解得ρ＝eq \f(π\(D,\s\up6(－))2\r(R1R2),4L)。
答案：(1)0.397(0.396～0.399均正确)
(4)eq \r(R1R2) (5)eq \f(π\(D,\s\up6(－))2\r(R1R2),4L)
2．解析：(1)陶瓷管的外径为D＝3 mm＋37.3×0.01 mm ＝3.373 mm。
(2)由于陶瓷管的电阻Rx≈5 kΩ，属于大电阻，故采用电流表内接法，滑动变阻器的总阻值为50 Ω，为了调节时电压、电流有较大变化，应采用分压式，故实验电路图如图所示。
(3)为了测出电阻，还需要直接测量的物理量有：电压表读数U，电流表读数I。
(4)由电阻定律可得R＝ρeq \f(L,S)，电阻膜的横截面积S＝πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(D,2))) eq \s\up10(2)－πx2，其中x为不含电阻膜的陶瓷管的半径，d＝eq \f(D,2)－x，由欧姆定律可得R＝eq \f(U,I)，联立可解得d＝eq \f(D,2)－eq \r(\f(D2,4)－\f(ρLI,πU))。
答案：(1)3.373(3.371～3.733均可)
(2)见解析图
(3)电压表读数U 电流表读数I
(4)eq \f(D,2)－eq \r(\f(D2,4)－\f(ρLI,πU))
3．解析：(1)螺旋测微器的读数为固定刻度＋可动刻度＝1.5 mm＋49.0×0.01 mm＝1.990 mm。
(2)①欧姆表的指针偏转不大，读数太大误差较大，则需要换选大倍率的挡位来测量，即选×100挡。
②欧姆表换挡后，需要重新进行欧姆调零。
(3)①闭合S1，当S2接a时，电压表示数为U1，电流表示数为I1；则Rx＋RA＋R0＝eq \f(U1,I1)，当S2接b时，电压表示数为U2，电流表示数为I2，则RA＋R0＝eq \f(U2,I2)
则待测电阻的阻值为Rx＝eq \f(U1,I1)－eq \f(U2,I2)。
②根据电阻定律Rx＝ρeq \f(L,S)＝eq \f(4ρL,πd2)
计算出该电阻丝的电阻率ρ＝eq \f(πd2,4L)Rx。
答案：(1)1.990(1.988～1.990均可)
(2)①×100 ②(重新进行)欧姆调零
(3)①eq \f(U1,I1)－eq \f(U2,I2) ②eq \f(πd2,4L)Rx
4．解析：(1)根据螺旋测微器的读数规则可知d＝1.5 mm＋20.0×0.01 mm＝1.700 mm。
(2)由题意，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻很小，应该换用低倍率电阻挡，即“×1”挡，由题图乙可知读数为6.0 Ω。
(3)①当电流表A1满偏时，两端电压为Ug＝Igr1＝0.5 V，因此需要把电阻箱的阻值调为R＝eq \f(U－Ug,Ig)＝5 000 Ω。由于滑动变阻器R1和R2的最大阻值都小于待测金属丝的阻值，则用分压式接法。R2的最大值为1 Ω，电源电动势为3.0 V，电路中的电流将超过1 A，超过滑动变阻器R2的额定电流，因此选择R1。
②根据表格中数据作出I1­I2图像如图所示，根据电路图，由串、并联电路特点与欧姆定律有I1(r1＋R)＝(I2－I1)Rx，整理得I1＝eq \f(Rx,r1＋R＋Rx)I2，根据图像的斜率可得eq \f(Rx,r1＋R＋Rx)＝eq \f(0.218×103×10－6 A,0.190 A)，解得Rx≈6.9 Ω。
③用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，A错误；用I1­I2图像处理实验数据求出金属丝阻值可以减小偶然误差，B正确；得到几组电表示数后，应先分别用对应电表示数求出待测电阻，再求电阻的平均值，或者根据几组电表示数作出对应图像，以减小误差，C错误；读数时多估读几位数没有意义，不可以减小误差，D错误。故应B。
答案：(1)1.700(1.698～1.702均可)
(2)6.0 (3)①5 000 R1 ②见解析图 6.9(6.6～7.2均可) ③B
I1/103 μA
0.121
0.165
0.218
0.266
0.306
I2/A
0.100
0.150
0.190
0.230
0.280