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

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，共4页。试卷主要包含了20cm；，5×10－5　Ω·m等内容，欢迎下载使用。

a.测得样品截面的边长a＝0.20cm；
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；
c.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；
d.闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40A，读出相应的电压表示数U，断开开关S；
e.改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U－L图像如图（b）所示，得到直线的斜率k.
回答下列问题：
（1）L是丙到 乙 （填“甲”“乙”或“丁”）的距离；
（2）写出电阻率的表达式ρ＝ ka2I （用k、a、I表示）；
（3）根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝ 6.5×10－5 Ω·m（保留两位有效数字）.
解析 （1）由图（a）可知，电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压，从图（b）中可以看出L越大，电压表示数U越大，且U－L图像的延长线过坐标原点，在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大，电压越大，说明L为电压表所测样品部分的长度，即L是丙到乙的距离.
（2）电阻决定式为R＝ρLS，其中所测样品横截面积为S＝a2，解得ρ＝RSL＝Ra2L，其中电阻R＝UI，解得ρ＝Ua2IL，由图（b）可知，U－L图像的斜率为k＝UL，所以该样品的电阻率可以表示为ρ＝ka2I.
（3）由图（b）可知斜率为k＝0.13V2.0×10－2m＝6.5V/m，代入电阻率的表达式解得ρ＝ka2I＝6.5×（0.2×10－2）20.4Ω·m＝6.5×10－5Ω·m.
2.[测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系/2022广东]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 变小 （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＝ UI2－I1 （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 无 （选填“有”或“无”）影响.
（4）图（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 51.80 cm，即为机械臂弯曲后的长度.
解析 （2）断开开关S2，根据欧姆定律可得定值电阻的阻值R0＝UI1.闭合开关S2，导电绳与定值电阻并联，并联后的总电阻小于定值电阻的阻值R0，电流表示数增大，电压表示数变小.调节滑动变阻器R使电压表的示数仍为U，设导电绳与定值电阻并联后的总电阻为R'，则R'＝R0RxR0＋Rx，根据欧姆定律得R'＝UI2，联立解得Rx＝UI2-I1.
（3）考虑电压表内阻时，有I1U＝1R0＋1RV，I2U＝1R0＋1Rx＋1RV，联立解得Rx＝UI2－I1，与（2）中分析的结果相同，故电压表内阻对导电绳电阻的测量值无影响.
（4）由Rx－L图线可知，导电绳电阻Rx＝1.33kΩ对应的导电绳拉伸后的长度L＝51.80cm.
3.[替代法测电阻/2022山东]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验.实验器材：
干电池E（电动势1.5V，内阻未知）；
电流表A1（量程10mA，内阻为90Ω）；
电流表A2（量程30mA，内阻为30Ω）；
定值电阻R0（阻值为150Ω）；
滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）；
待测电阻Rx；
开关S，导线若干.
测量电路如图所示.
（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一侧.将定值电阻R0接入电路；闭合开关，调
节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的12处，该同学选用的电流表为 A1 （填“A1”或“A2”）；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 60 Ω.
（2）断开开关，保持滑片的位置不变，用Rx替换R0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的35处，则Rx的测量值为 100 Ω.
（3）本实验中未考虑电池内阻，对Rx的测量值 无 （填“有”或“无”）影响.
解析 （1）器材选择需要结合测量电路，用假设法初步分析，电流表半偏时，若电流表为A1，由闭合电路欧姆定律可计算出电路中总电阻为300Ω，定值电阻与电流表A1的内阻之和为240Ω，不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为60Ω，实验器材可满足需求；若电流表为A2，电流表半偏时，电路中总电阻为100Ω，不符合题意.
（2）由闭合电路欧姆定律有E＝I2（rA1＋R0＋r＋R），E＝3I5（rA1＋Rx＋r＋R），（1）问得到的滑动变阻器接入电路的阻值60Ω，实际上是滑动变阻器R和电池内阻r串联后的总阻值，联立可得Rx＝100Ω.
（3）由（2）问分析可得，是否考虑电池内阻对实验结果无影响.