备考2024届高考物理一轮复习强化训练第十章恒定电流实验十一测量金属丝的电阻率测量电阻的四种创新方法方法1差值法测电阻

这是一份备考2024届高考物理一轮复习强化训练第十章恒定电流实验十一测量金属丝的电阻率测量电阻的四种创新方法方法1差值法测电阻，共4页。试卷主要包含了000　mm，4Ω）；，1×10－3　Ω·m，82－－1，00等内容，欢迎下载使用。
1.[电流表差值法/2024山东齐鲁名校质量联合检测]某科技小组要测量某种电阻材料的电阻率，他们找来一根用该材料制成的粗细均匀的电阻丝，该电阻丝的阻值大约为10Ω.
（1）首先用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图甲所示，则该电阻丝的直径d＝ 8.000 mm.
（2）他们又精确测量该电阻丝的阻值Rx.除待测电阻丝外，实验室还提供了下列器材：
电流表A1（量程为0～1A，内阻约为0.4Ω）；
电流表A2（量程为0～10mA，内阻为10Ω）；
定值电阻R1（阻值为10Ω）；
定值电阻R2（阻值为100Ω）；
定值电阻R3（阻值为1000Ω）；
滑动变阻器R4（最大阻值为5Ω，额定电流为3A）；
电源（电动势为12V，内阻为0.5Ω）.
①因为实验室没有提供电压表，该实验小组用电流表A2和定值电阻改装成所需要的电压表，定值电阻应选用 R3 .（选填“R1”“R2”或“R3”）
②在图乙中将实验电路补充完整.（待测金属丝用“”表示）
（3）用刻度尺测得电阻丝接入电路中的长度为10.10cm.
（4）电流表A1的示数用I1表示，电流表A2的示数用I2表示，该小组通过调节滑动变阻器进行了多次测量，以I1为纵轴，I2为横轴，根据测量数据画出的图像如图丙所示，则所测电阻材料的电阻率约为 5.1×10－3 Ω·m.（结果保留2位有效数字）
解析 （1）由题图甲可知，螺旋测微器的读数为8.000mm.
（2）电流表A2和定值电阻改装成的电压表的最大读数为U＝10mA×（10Ω＋R），定值电阻R选用R3时，改装后的电压表量程为0～10.1V，略小于电源电动势，若选用R1或R2，改装后的量程会比电源电动势小很多，实验时不安全或测量范围偏小，故应选用R3.②如图所示的连接方式可准确测量Rx两端的电压和通过Rx的电流.
（4）由题意可知，I2（R3＋RA2）＝（I1－I2）Rx，又Rx＝ρlπ（d2）2，结合题图丙并代入数据解得ρ≈5.1×10－3Ω·m.
2.[电压表差值法]在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表V1（量程为3V，内阻r1＝3kΩ），电压表V2（量程为5V，内阻r2＝5kΩ），滑动变阻器R（额定电流为1.5A，最大阻值为100Ω），待测定值电阻Rx，电源E（电动势为6.0V，内阻不计），开关S，导线若干.
回答下列问题：
（1）实验中滑动变阻器应采用 分压 （选填“限流”或“分压”）式接法；
（2）将如图甲所示的虚线框中的电路原理图补充完整；

图甲 图乙
（3）根据下表中的实验数据（U1、U2分别为电压表V1、V2的示数），在图乙给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制U2－U1图像；
（4）由U2－U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx＝ 1.82×103 Ω（结果保留3位有效数字）；
（5）完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry（阻值约为700Ω）的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图丙的虚线框内画出你改进的电路图.
图丙
答案 （1）分压 （2）如图1所示 （3）如图2所示 （4）1.82×103 （5）如图3所示

图1 图2
解析 （1）由于各电压表的电阻值比较大，为了让待测电阻分得较大电压，滑动变阻器要选择分压式接法.
（2）完整的电路图如图1所示.
（3）根据表中的实验数据绘制的U2－U1图像如图2所示.
（4）根据实验电路图，有Rx＝U2－U1U1r1，变形得U2＝Rx＋r1r1U1，则图线的斜率为k＝Rx＋r1r1，又根据U2－U1图像可得斜率k＝4.82－－1.00＝1.605，则有1.605＝Rx＋r1r1，代入r1＝3kΩ，解得Rx＝1.82×103Ω.
（5）因待测电阻Ry（阻值约为700Ω）的阻值较小，若仍与电压表V1串联，则Ry所分得的电压过小，不利于测量，故可使待测电阻Ry与已测出阻值的Rx串联，使其替代Rx接入图1电路，此时Rx＋Ry分得的总电压较大，可得出较准确的Rx＋Ry值，故改进后的电路图如图3所示.
电流表差值法
电压表差值法
电路图
基本原理
定值电阻R0中的电流I0＝I2－I1，电流表A1两端的电压U1＝（I2－I1）R0
定值电阻R0两端的电压U0＝U2－U1，电压表V1中的电流I1＝U2－U1R0
可测物理量
（1）若R0为已知量，可求得电流表A1的内阻r1＝（I2－I1）R0I1；
（2）若r1为已知量，可求得R0＝I1r1I2－I1
（1）若R0为已知量，可求得电压表V1的内阻r1＝U1U2－U1R0；
（2）若r1为已知量，可求得R0＝U2－U1U1r1
测量次数
1
2
3
4
5
U1/V
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
U2/V
1.61
2.41
3.21
4.02
4.82