2019年高考物理雙基突破（二）專題16實(shí)驗(yàn)：決定導(dǎo)線電阻的因素精練.docx

專題16 實(shí)驗(yàn)：決定導(dǎo)線電阻的因素1在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50 cm。（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑，其中某次測(cè)量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi) mm（該值接近多次測(cè)量的平均值）。（2）用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻約為1 ），電流表（內(nèi)阻約為0.1 ），電壓表（內(nèi)阻約為3 k），滑動(dòng)變阻器R（020 ，額定電流為2 A），開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干。某同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他測(cè)量Rx是采用圖中甲和乙中的圖_（選填“甲”或“乙”）。（3）如圖是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已經(jīng)連接好了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端，請(qǐng)根據(jù)圖中所選的電路圖，補(bǔ)充完成實(shí)物圖的連線。 （4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已經(jīng)標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的四個(gè)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出UI圖線，由圖線得到金屬絲的阻值Rx_ （保留兩位有效數(shù)字）。（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出金屬絲的電阻率約為_(kāi)（填選項(xiàng)前的序號(hào)）。A1102 m B1103 m C1106 m D1108 m【答案】（1）0.399 mm（2）甲（3）見(jiàn)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，代入數(shù)據(jù)得1106 m。 3為了更準(zhǔn)確地測(cè)量某電壓表的內(nèi)阻RV（RV約為3.0103 ），該同學(xué)設(shè)計(jì)了圖所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：A斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，按圖連接好電路；B把滑動(dòng)變阻器R的滑片P滑到b端；C將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D閉合開(kāi)關(guān)S；E移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3 V位置；F保持滑動(dòng)變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5 V位置，讀出此時(shí)電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值； G斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。實(shí)驗(yàn)中可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：a待測(cè)電壓表 b滑動(dòng)變阻器：最大阻值2 000 c滑動(dòng)變阻器：最大阻值10 d電阻箱：最大阻值9 999.9 ，阻值最小改變量為0.1 e電阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改變量為0.1 f電池組：電動(dòng)勢(shì)約6 V，內(nèi)阻可忽略g開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問(wèn)題：（1）要使測(cè)量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)和待測(cè)電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動(dòng)變阻器中選用_（填“b”或“c”），電阻箱中選用_（填“d”或“e”）。（2）電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值R測(cè)和真實(shí)值R真相比，R測(cè)_R真（填“”或“”；若RV越大，則越_（填“大”或“小”）?！敬鸢浮浚?）d（2） ?。?）由閉合電路歐姆定律可知，隨著電阻箱的阻值變大，電源兩端的路端電壓隨之變大，當(dāng)電阻箱調(diào)至使電壓表半偏時(shí)，此時(shí)電壓表與變阻箱兩端的總電壓比變阻箱阻值為0時(shí)要大，故此時(shí)變阻箱的實(shí)際分壓是大于電壓表的，故有R測(cè)R真，外電阻越大，干路電流越小，當(dāng)外電阻變化時(shí)，路端電壓的變化量越小，故測(cè)量誤差也越小。 4用伏安法測(cè)定電阻約為5 的均勻電阻絲的電阻率，電源是兩節(jié)干電池。如圖甲所示，將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座的接線柱上，底座的中間有一個(gè)可沿電阻絲滑動(dòng)的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時(shí)，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出。實(shí)驗(yàn)采用的電路原理圖如圖乙所示，測(cè)量電阻絲直徑所用螺旋測(cè)微器如圖丙所示。 （1）用螺旋測(cè)微器測(cè)電阻絲的直徑時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)_使測(cè)微螺桿F接近被測(cè)電阻絲，再轉(zhuǎn)動(dòng)_夾住被測(cè)物，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)_使F固定后讀數(shù)。（填儀器部件的字母符號(hào)）（2）根據(jù)電路原理圖乙，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖丁連接成實(shí)驗(yàn)電路。（3）閉合開(kāi)關(guān)后，滑動(dòng)變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動(dòng)，多次改變P的位置，得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù)，用R計(jì)算出相應(yīng)的電阻值后作出RL圖線如圖所示。取圖線上兩個(gè)點(diǎn)間數(shù)據(jù)之差L和R，若電阻絲直徑為d，則電阻率_?！敬鸢浮浚?）D H G （2）見(jiàn)解析（3）（2）（3）根據(jù)R，得R，而S，代入得。5為測(cè)定一段金屬絲的電阻率，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路。ab是一段電阻率較大的粗細(xì)均勻的電阻絲，電路中的保護(hù)電阻R04.0 ，電源的電動(dòng)勢(shì)E3.0 V，電流表內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑片P與電阻絲始終接觸良好。（1）實(shí)驗(yàn)中用螺旋測(cè)微器測(cè)得電阻絲的直徑如圖乙所示，其示數(shù)為d_ mm。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P的位置，分別測(cè)量出每次實(shí)驗(yàn)中aP長(zhǎng)度x及對(duì)應(yīng)的電流值I，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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將表中數(shù)據(jù)描在x坐標(biāo)紙中，如圖所示。試作出其關(guān)系圖線，圖象中直線的斜率的表達(dá)式k_（用題中字母表示），由圖線求得電阻絲的電阻率為_(kāi) m（保留兩位有效數(shù)字）。根據(jù)x關(guān)系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內(nèi)阻為_(kāi) （保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）0.400 mm（2）見(jiàn)解析 1.1106 m 1.4 根據(jù)圖象由電阻定律可得R，由歐姆定律可得：R，則圖象斜率k，S聯(lián)立解得：k代入數(shù)據(jù)得：k3聯(lián)立解得電阻率為：代入數(shù)據(jù)得：1.1106 m；根據(jù)x關(guān)系圖線縱軸截距為1.8，此時(shí)待測(cè)電阻絲的電阻為0，由閉合電路歐姆定律得：EI（rR0）即：3（r4.0）得：r1.4 6小明對(duì)2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣，于是用伏安法測(cè)量其電阻值。（1）圖是部分連接好的實(shí)物電路圖，請(qǐng)用電流表外接法完成接線并在圖中畫(huà)出。（2）小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測(cè)量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到UI圖上，如圖所示。在圖中，由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是用_（填“”或“”）表示的。（3）請(qǐng)你選擇一組數(shù)據(jù)點(diǎn)，在圖上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻_ ?！敬鸢浮浚?）見(jiàn)解析（2）見(jiàn)解析（3）1.6 （1.51.7均可）【解析】（1）連線如圖甲所示。 （3）在UI圖象上，選用外接法所得的“”連線，則R1.2 （1.11.3均可），選用內(nèi)接法所得的“”連線，則R1.6 （1.51.7均可）。7現(xiàn)要測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻，給出下列器材：電流表G1，量程5 mA，內(nèi)阻r1約為150 ；電流表G2，量程10 mA，內(nèi)阻r2約為100 ；定值電阻R1100 定值電阻R210 ；滑動(dòng)變阻器R3，0200 ；干電池E，1.5 V，內(nèi)阻未知；單刀單擲開(kāi)關(guān)S導(dǎo)線若干（1）定值電阻選_；（2）如圖所示，在虛線框中已畫(huà)出部分實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)圖，請(qǐng)補(bǔ)充完整，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)；（3）若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組計(jì)算r1，所用的表達(dá)式為r1_，式中各符號(hào)的意義是_。【答案】（1）R1（2）見(jiàn)解析（3） I1、I2分別表示電流表G1、G2的讀數(shù)，R1表示定值電阻R1的阻值【解析】（1）若選R2，則其阻值太小，電流過(guò)大，而R1與G1內(nèi)阻相當(dāng)，故選R1。（2）電路圖如圖所示。G2的示數(shù)G1的示數(shù)為通過(guò)R1的電流值。（3）由并聯(lián)電路特點(diǎn)得：I1r1R1（I2I1）r1 I1、I2分別表示電流表G1、G2的讀數(shù)，R1表示定值電阻R1的阻值。8電學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常需要測(cè)量電阻的阻值。（1）測(cè)電阻的方法有很多種，現(xiàn)在提供一只標(biāo)有“220 V40 W”的燈泡，它正常工作時(shí)的電阻為_(kāi) 。若用多用電表歐姆擋來(lái)測(cè)量這只燈泡的電阻，則測(cè)出的電阻值_（填“大于”“等于”或“小于”）燈泡正常工作時(shí)的電阻值。（2）用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量該燈泡正常工作時(shí)的電阻值。A220 V交流電源 B單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè) C電阻箱一個(gè)，0999.9 ，額定電流0.5 A D定值電阻一個(gè)，0.5 k，額定電流0.3 A E交流電流表一個(gè)，00.3 A請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫(huà)出電路原理圖?！敬鸢浮浚?）1 210 小于 （2）見(jiàn)解析（2）應(yīng)用替代法因電阻箱的最大阻值小于燈泡正常工作的電阻值，故應(yīng)串聯(lián)一定值電阻，電路原理圖如圖所示。9電壓表滿偏時(shí)通過(guò)該表的電流是半偏時(shí)通過(guò)該表電流的兩倍某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻（半偏法），實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：待測(cè)電壓表，量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 ；電阻箱R0，最大阻值為99 999.9 ；滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值100 ，額定電流2 A；電源E，電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)；開(kāi)關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干。（1）虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完整，如圖。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟：_。（3）將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV，與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比，RV_RV（填“”、“”或“”），主要理由是_?！敬鸢浮浚?）見(jiàn)解析（2）見(jiàn)解析（3） 斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開(kāi)關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測(cè)得的電壓表內(nèi)阻。10有一根細(xì)長(zhǎng)且均勻的空心金屬管線，長(zhǎng)約30 cm，電阻約為5 ，已知這種金屬的電阻率為，現(xiàn)在要盡可能精確測(cè)定它的內(nèi)徑d。（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線外徑D時(shí)刻度的位置如圖a所示，從圖中讀出外徑為_(kāi) mm，應(yīng)用_（選填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”）測(cè)金屬管線的長(zhǎng)度L；（2）測(cè)量金屬管線的電阻R，為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A電壓表03 V，內(nèi)阻約10 k B電壓表015 V，內(nèi)阻約50 k C電流表00.6 A，內(nèi)阻約0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻約0.01 E滑動(dòng)變阻器，010 F滑動(dòng)變阻器，0100 要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)_；（填序號(hào)）（3）實(shí)驗(yàn)中他的實(shí)物接線如圖b所示，請(qǐng)指出接線中的兩處明顯錯(cuò)誤。錯(cuò)誤1：_錯(cuò)誤2：_ _（4）用已知的物理常數(shù)和應(yīng)直接測(cè)量的物理量（均用符號(hào)表示），推導(dǎo)出計(jì)算金屬管線內(nèi)徑的表達(dá)式d_；（5）在實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是_。A為使電流表讀數(shù)明顯，應(yīng)使電流盡可能大些B為操作方便，中間過(guò)程可保持開(kāi)關(guān)S一直處于閉合狀態(tài)C千分尺的精確度是千分之一毫米D用千分尺測(cè)量直徑時(shí)必須估讀一位【答案】（1）5.200毫米刻度尺（2）A C E（3）錯(cuò)誤1：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上；錯(cuò)誤2：采用了電流表內(nèi)接法（4）（5）D（2）由于兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為3 V，所以電壓表應(yīng)選A；由于通過(guò)金屬管的最大電流為Im A0.6 A，所以電流表應(yīng)選C；為了較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E。（3）由于待測(cè)金屬管阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，連線圖中的兩處明顯錯(cuò)誤分別是： 錯(cuò)誤1：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上；錯(cuò)誤2：采用了電流表內(nèi)接法。（4）設(shè)金屬管線內(nèi)徑為d，根據(jù)電阻定律應(yīng)有：R，又R，聯(lián)立可得：d （5）由金屬的電阻率隨溫度的升高而增大可知，通過(guò)待測(cè)金屬管線的電流不能太大，所以A錯(cuò)誤；為減小溫度的影響，中間過(guò)程應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，所以B錯(cuò)誤；千分尺的精確度是0.01 mm，即應(yīng)精確到毫米，所以C錯(cuò)誤；千分尺讀數(shù)時(shí)必須估讀一位，即估讀到0.001 mm，所以D正確。11如圖是一同學(xué)測(cè)量某導(dǎo)電液體電阻率的實(shí)物連線圖。圖中均勻的長(zhǎng)直玻璃管內(nèi)徑為d，里面充滿待測(cè)導(dǎo)電液體，玻璃管兩端各裝有一電極，電極距離為L(zhǎng)。（1）根據(jù)實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，其中導(dǎo)電液體用電阻Rx表示（2）在接通電路前，為保證器材安全滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移到最_端（填“左”或“右”）。在電路調(diào)試時(shí)，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)：閉合開(kāi)關(guān)S1后，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2接到a接點(diǎn)時(shí)電壓表示數(shù)為4.5 V、電流表示數(shù)為180 A；單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2接到b接點(diǎn)時(shí)電壓表示數(shù)為4.6 V、電流表示數(shù)為164 A.正式測(cè)量時(shí)，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2應(yīng)接到_點(diǎn)（填“a”或“b”）（3）該同學(xué)正確完成實(shí)驗(yàn)，測(cè)得該段液體的電阻R0，則該導(dǎo)電液體的電阻率的表達(dá)式為_(kāi)（用R0、L、d等表示）?！敬鸢浮浚?）如圖所示（2）右b（3） （2）接通電路前為保證電路的安全，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，即滑片應(yīng)移到最右端。分別使用內(nèi)接法和外接法時(shí)電流表示數(shù)變化大，電壓表示數(shù)變化小，說(shuō)明電流表對(duì)示數(shù)影響較小，即電流表內(nèi)阻遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻，為減小誤差應(yīng)當(dāng)采用電流表內(nèi)接法，故接b點(diǎn)。（3）根據(jù)歐姆定律R、電阻定律及S（）2可得電阻率。12某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變外，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”。現(xiàn)用如圖的電路研究某長(zhǎng)薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：A電源E，3 V，內(nèi)阻約為1 B電流表A1，0.6 A，內(nèi)阻r15 C電流表A2，6 A，內(nèi)阻r2約為1 D開(kāi)關(guān)S，定值電阻R0（1）為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的阻值，根據(jù)虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì)，甲表選用_（選填“A1”或“A2”），乙表選用_（選填“A1”或“A2”）。（2）在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F（設(shè)豎直向下為正方向），閉合開(kāi)關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx_（用字母表示）。（3）改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成的圖象如圖所示。當(dāng)F豎直向下（設(shè)豎直向下為正方向）時(shí)，可得Rx與所受壓力F的