高中人教版 (2019)1 电路中的能量转化精品测试题

这是一份高中人教版 (2019)1 电路中的能量转化精品测试题，文件包含113实验2金属丝电阻率的测量分层作业原卷版docx、113实验2金属丝电阻率的测量分层作业解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共39页， 欢迎下载使用。

1．（2022·安徽省舒城中学高二阶段练习）某实验小组测量某圆柱复合材料的电阻率。
（1）该实验小组分别用20分度的游标卡尺、螺旋测微器测量其长度和直径，某次测量结果如图甲、乙所示。该圆柱复合材料的长度________cm，直径________mm；
（2）该实验小组用如图丙所示实验电路测量其电阻值。
（3）某次实验时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，若用表示该圆柱复合材料的电阻的测量值，则该测量值比真实值偏________（填“大”或“小”）。导致此误差的原因是________；
（4）用实验过程中测量的物理量对应的字母表示电阻率，则该圆柱复合材料电阻率的表达式为________。
【答案】 17.650 0.440 小 电压表分流
【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图甲可知该圆柱复合材料的长度为
[2]螺旋测微器的精确值为，由图乙可知该圆柱复合材料的直径为
（3）[3][4]由电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，使得电流表读数比流过待测电阻的真实电流大，故有
可知测量值比真实值偏小，导致此误差的原因是电压表的分流。
（4）[5]根据电阻定律
可得
2．（2022·江西·南昌育山高级中学有限公司高二阶段练习）某同学欲利用图甲所示电路测量金属丝的电阻率。实验室可提供如下器材：
A．待测金属丝：阻值约为，额定电流约为；
B．电池组：电动势为，内阻不计；
C．电压表：量程为，内阻约为；
D．电压表：量程为，内阻约为；
E.电流表：量程为，内阻约为；
F.电流表：量程为，内阻约为；
G.滑动变阻器：调节范围为；
H.螺旋测微器，毫米刻度尺，开关S，导线若干。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则螺旋测微器的示数为_________。
（2）在尽可能减小测量误差的情况下，电压表应选用_________（填“C”或“D”），电流表应选用________（填“E”或“F”）。
（3）若金属丝的直径为d，测得长为L的金属丝的两端电压为U，金属丝中通过的电流为I，则该金属丝的电阻率_____________。
【答案】 0.825 C E
【详解】（1）[1]螺旋测微器的示数为
（2）[2]因为电池组电动势为，所以电压表应选用量程为的电压表，所以电压表选C。
[3]滑动变阻器采用限流式接法，最大阻值为，结合电池组电动势为，可得为了使电流表偏转角度不过小，减小实验误差，电流表量程选，所以电流表选E。
（3）[4]根据电阻公式，有

解得
3．（2022·山东·高青县鲁才高级中学高二阶段练习）完成下列题目：
（1）图为用伏安法测量电阻的实验器材实物图，请先在下面框中画出实验的电路图______，然后按照电路图用笔画线代替导线把图中实物连接成实验电路______（要求使用图中所有器材，其中电压表选用0-3V的量程）。
（2）用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数为________mm。用游标卡尺测量某些工件的外径时，示数如图乙所示，则读数为________mm。
【答案】 1.196mm 11.50mm
【详解】（1）[1] 实验的电路图为
[2]实物图为
（2）[3]螺旋测微器固定刻度读数为1mm，旋转刻度读数为
螺旋测微器读数为
[4] 游标卡尺主尺读数为11mm，游标尺读数为
游标卡尺读数为
4．（2022·广东·石门高级中学高二阶段练习）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50cm。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，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（约为）。实验所用器村为：电源（电压，内阻可忽略）、电流表（内阻约）、电压表（内阻约）、滑动变阻器（，额定电流）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如上表：由上表数据可知，他们测量是采用下图中的___________（选填“甲”或“乙”）图；
（3）如图所示是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据第（2）问所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏___________。
【答案】 0.600 甲
【详解】（1）[1]螺旋测微器读数等于固定刻度读数与可动刻度读数之和，由图可知读数为
（2）[2]若滑动变阻器采用限流式接法，则通过Rx的最小电流约为
而表格中最小电流为0.020A，所以滑动变阻器不可能采用限流式接法，而是分压式接法，故他们测量是采用的甲图。
（3）[3]滑片P已经置于变阻器一端，为使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏，应使滑片所在位置满足分压电路部分的起始电压为零，如图所示。
5．在做《测定金属的电阻率》的实验中，若待测电阻丝的电阻约为，要求测量结果尽量准确，备有以下器材：
A．电池组（、内阻约） B．电流表（，内阻约）
C．电流表（，内阻约） D．电压表（，内阻约）
E．电压表（，内阻约） F．滑动变阻器（，允许最大电流）
G．滑动变阻器（，允许最大电流） H.开关、导线
（1）上述器材中应选用的是___________。（只填写字母代号）
（2）图甲是未完成的实物连线图，图中为待测导体右端接线柱，为电流表正极接线柱，为滑动变阻器左上端接线柱，为滑动变阻器左下端接线柱。则导线①应连接___________（填“”或“”）。导线②应连接___________（填“”或“”）；此时最终电阻的测量值___________（填“偏大”或“偏小”）。
（3）该同学根据测量数据得到的伏安特性曲线如图乙所示，图中段向上弯曲的主要原因是___________。
（4）某次用螺旋测微器测金属丝直径为，用游标卡尺测金属丝的长度为，电压表和电流表的示数分别为、，写出该金属丝的电阻率的表达式___________（用、、、表示）。
【答案】 ACDFH 偏小 随着电阻丝中的电流增大，温度升高，电阻率增大，电阻增大
【详解】（1）[1]该实验中电池组A、开关和导线H是必需的，电池组电动势为3V，为了使电表能达到适当的偏转幅度，因此电压表应选D，最大电流，电流表选C，根据图乙可知，待测电阻两段的电压从零开始变化，因此滑动变阻器采用分压式接法，为了便于分压，应选择阻值较小的滑动变阻器F，故选ACDFH。
（2）[2]由于待测电阻
因此电流表应采用外接法，故导线①应连接a。
[3]因滑动变阻器采用分压接法，故导线②应连接d。
[4]因采用的是电流表外接法，待测电阻两段的电压测量值为真实值，待测电阻电流测量值大于真实值，根据欧姆定律可得，最终电阻的测量值偏小。
（2）[5]段向上弯曲，即图像上点斜率增大，电阻增大，主要原因随着电阻丝中的电流增大，温度升高，电阻率增大，电阻增大。
（2）[6]根据欧姆定律有
根据电阻定律有
解得
6．（2022·黑龙江·哈九中高二阶段练习）某实验小组为了测定圆柱型导体的电阻率，进行了如下实验：
（1）分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱型导体的直径和长度进行测量。结果如图甲、乙所示，其读数分别是______，______。
（2）实验小组采用伏安法进行了电阻测量，如图丙所示。读取电压表和电流表的示数分别为、，则计算电阻率的表达式为______。（结果用、、、表示），由这个实验得到的测量结果______电阻的真实值。（选填“”、“”或“”）
【答案】 4.222##4.221##4.223 13.8
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知圆柱型导体的直径为
[2]10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知圆柱型导体的长度为
（2）[3]根据电阻定律
又
，
联立可得电阻率为
[4]由图丙可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流，使得电流表的示数大于实际通过电阻的电流，根据欧姆定律
可知的测量结果小于电阻的真实值。
7．一根细长而均匀的金属管线样品，长L约60cm，电阻R大约10Ω，截面图如图甲所示。
（1）用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为___________mm。
（2）实验室有如下器材：
A．电流表（量程0.6A，内阻约0.5Ω）
B．电流表（量程3A，内阻约0.02Ω）
C．电压表（量程3V，内阻约5kΩ）
D．滑动变阻器（1750Ω，0.3A）
E．滑动变阻器（15Ω，3A）
F．蓄电池（6V，内阻很小）
G．开关一个，带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________。（只填代号字母）。
（3）将如图所示的实物电路补充完整。( )
（4）金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是___________。计算中空部分截面积的表达式为S=___________。
【答案】 1.125 A E 金属管线的长度L
【详解】（1）[1]螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为12.5×0.01mm=0.125mm，所以最终读数为
（2）[2]电路中的电流大约为
所以电流表选择A。
[3]电压表的量程为3V，电源6V，为便于调节且能够让电表读数较准确，本实验采用限流式解法，所以滑动变阻器选择E。
（3）[4]待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法，滑动变阻器可以采用限流式接法，实物连接如图
（4）[5][6]根据
则解得中空部分截面积的表达式为
所以还需要测量的物理量是管线长度L。
8．（2022·广东·惠州一中高二期中）在“测定金属丝的电阻率”实验中，某金属丝的阻值约为，为精确测量其阻值，可供选择的器材如下：
A．电源：电动势、内阻很小
B．电流表（量程，内阻）
C．电流表（量程，内阻约为）
D．电压表（量程，内阻约为）
F．滑动变阻器（、额定电流）
G．滑动变阻器（、额定电流）
H．开关和若干根导线
（1）用千分尺测得金属丝直径如题图甲所示，则________mm；
（2）为了测量的安全性与准确性，应选用的电流表________（填“B”或“C”）；（3）为了测量的方便性，滑动变阻器选________（填“F”或“G”），应采用________（填“分压式”或“限流式”）；
（4）为了消除系统误差，在“题图乙”的虚线框中画出电路图________。
（5）某次实验中电流表读数如图所示，________A，若实验中金属丝的长为L，直径为d，本实验若测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，金属丝电阻率的表达式为________（用题中所给字母表示）。
【答案】 0.900 B F 限流式 0.32
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则有
（2）[2]由于电流表B的内阻已知，则为了测量的安全性与准确性，应选用的电流表B。
（3）[3][4]由于两个滑动变阻器阻值都在金属丝电阻两倍以上，为减小系统误差，采用限流式接法，为了测量的方便性，滑动变阻器选F，回路总电流
可让电流表A1有较大偏转。
（4）[5]由于电流表内阻已知，为了消除系统误差，则电流表应采用内接法，故在“题图乙”的虚线框中画出电路图，如图
（5）[6]根据丙图，电流表分度值为，读数为。
[7]根据电阻的决定式有
由于电流表采用内接法，则
联立有
1．（2009·广东·高考真题）某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等．
（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图___________
（2）实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，_________________，合上开关，重复②的操作．
（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了如图的关系图线，其斜率为________A-1·m-1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了______的电阻之和．
（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示．金属丝的直径是______．图中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为___________（保留三位有效数字）．
【答案】 读出接入电路中的金属丝的长度 10.5 电源的内阻与电阻箱 0.200mm 金属丝的电阻率 9.89×10-7Ω•m
【详解】第一空：依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率，电路图如图所示；电路实物图如图所示：
第二空：该题要求要多次测量，所以每次都要读出接入电路中的金属丝的长度，同时移动金属夹的位置，以便得到多组数据．
第三空：图像的斜率为；
第四、空：依据闭合电路欧姆定律得，参照题目给出的图像可得，截距为，则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为（），即电流表内电阻与电阻箱的电阻之和；
第五空：螺旋测微器的固定刻度读数为0，可动刻度读数为20.0×0.01=0.200mm，所以金属丝的直径为0+0.200=0.200mm；
第六空：因为直线的斜率，可得，可知斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率
第七空：由题意
得到的结果的单位是Ω•m，即为电阻率的单位．
2．（2009·江苏·高考真题）有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：

（1）用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L．图乙中游标卡尺（游标尺上有20个等分刻度）的读数L=________cm.
（2）测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示（相关器材的参数已在图中标出）．该合金棒的电阻约为几个欧姆．图中有一处连接不当的导线是__________.（用标注在导线旁的数字表示）
（3）改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R=6.72Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2=Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R=_______.（用ρ、L、d、D表述）
【答案】 9.940 ⑥
【详解】(1)首先确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05 mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00 mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度×格数＝0.05×8 mm＝0.40 mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00 mm＋0.40 mm＝99.40 mm＝9.940 cm.
(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，⑥线的连接使用的是安培表内接法．
(3)根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd＝13.3 Ω、RD＝3.38 Ω.即Rd＝ρ，RD＝ρ，而电阻R满足R2＝Rd·RD，将Rd、RD代入得R＝.
3．（2019·江苏·高考真题）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：
（1）螺旋测微器如题1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．
（2）选择电阻丝的_____（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．
（3）2图甲中Rx，为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入2图乙实物电路中的正确位置____
（4）为测量Rx，利用2图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1–I1关系图象如图图所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
请根据表中的数据，在方格纸上作出U2–I2图象．___
（5）由此，可求得电阻丝的Rx=______Ω．根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率．
【答案】 C 不同 23.5（23.0~24.0都算对）
【详解】(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调方旋钮即C，直到听见“喀喀”的响声；
(2)为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量；
(3)按照原理图，将实物图连线如图：
；
(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出，再连成一条直线，如图：
；
当电压表按甲图连接时，电压表测的电压为的电压之和，当电压表接在a、b间时，电压表测的电压为的电压，由图可得：，所以．
4．（2011·天津·高考真题）某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表（量程100μA，内阻约2kΩ）；
B．电流表（量程500μA，内阻约300Ω）；
C．电压表（量程15V，内阻约100kΩ）；
D．电压表（量程50V，内阻约500kΩ）；
E．直流电源（20V，允许最大电流1A）；
F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；
G．电键和导线若干。
电流表应选_________。电压表应_________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
①___________________________________；
②___________________________________。
【答案】 B C 电流表应采用内接的方法 滑动变阻器应采用分压器方式的接法
【分析】电学实验选择仪器的一般步骤如下：① 根据量程选择电流表和电压表，不能超过表的量程，不能量程太大导致表的读数偏小；② 根据题中关键语句，如精确测量，从零开始连续可调等，来选择分压电路或是限流电路；分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路滑动变阻器选择大阻值；③选择电流表的内外接法，一般的原则是 “大内偏大，小外偏小”；也可以根据与之间的关系来判断，当>时，采用电流表的外接法，反之选择电流表内接法。
【详解】[1]本题中，待测电阻Rx的阻值约为25kΩ，直流电源电动势为20V，经粗略计算电路中最大的电流约为
所以电流表选择B；
[2]虽然电压表C的量程不足，但是相比起来电压表D的量程超过太多，读数偏小，所以电压表选择C表。
[3][4]因待测电阻约为25kΩ，大电阻故用内接法；因是小电阻控制大电阻，若用限流式接法，控制的电压变化范围太小，则应用分压式接法。
5．（2022·湖北·高考真题）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为_____mm。再用游标卡尺测得其长度L。
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。
根据表中数据，在图丙中绘制出图像。再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得_____Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达式____得到该材料的电阻率（用D、L、表示）。
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的图像，还可以求得电源电动势_________V，内阻_______Ω。（结果均保留2位有效数字）
（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】 3.700 6.0 12 3.0 偏大
【详解】（1）[1]用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，其读数为
（2）（3）[2][3][4][5]由电路可知，当将S2置于位置1，闭合S1时
即
由图像可知
解得
解得
再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A，则
解得
根据

解得

（3）由（2）可知
（4）根据表达式
因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表由相同读数时，得到的的值偏小，即测量值偏大。
6．（2022·广东·高考真题）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
（1）装置安装和电路连接；如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。
（2）导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。
③闭合S2，电压表的示数__________（选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx = __________（用I1、I2和U表示）。
④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。
（3）该电压表内阻对导电绳电阻的测量值__________（选填“有”或“无”）影响。
（4）图11(c）是根据部分实验数据描绘的Rx—L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为__________cm，即为机械臂弯曲后的长度。
【答案】 变小 无 51.80
【详解】（2）[1]闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。
[2]加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流为I2—I1，因此导电绳的电阻
（3）[3]在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2—I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。
（4）[4]由图c可知，导电绳拉伸后的长度为51.80cm。
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.60
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
R/Ω
I/A
/A-1
5.0
0.414
2.42
10.0
0.352
2.84
15.0
0.308
3.25
20.0
0.272
3.68
25.0
0.244
4.10
30.0
0.222
4.50