2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理（新教材新高考）實(shí)驗(yàn)針對(duì)訓(xùn)練11測(cè)量金屬絲的電阻率

1、 實(shí)驗(yàn)針對(duì)訓(xùn)練(十一)1在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)所測(cè)量的金屬導(dǎo)體的形狀如圖甲所示，其橫截面為空心的等邊三角形，外等邊三角形的邊長(zhǎng)是內(nèi)等邊三角形邊長(zhǎng)的2倍，內(nèi)三角形為中空。為了合理選用器材設(shè)計(jì)測(cè)量電路，他先用多用表的歐姆擋“1”按正確的操作步驟粗測(cè)其電阻，指針如圖乙所示，則讀數(shù)應(yīng)記為_(kāi) 。甲乙現(xiàn)利用實(shí)驗(yàn)室的下列器材，精確測(cè)量它的電阻R，以便進(jìn)一步測(cè)出該材料的電阻率：A電源E(電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻約為1 )B電流表A1(量程為00.6 A，內(nèi)阻r1 約為1 )C電流表A2(量程為00.6 A，內(nèi)阻r25 )D最大阻值為10 的滑動(dòng)變阻器R0E開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)請(qǐng)?jiān)趫D丙虛線框內(nèi)補(bǔ)充

2、畫(huà)出完整、合理的測(cè)量電路圖。丙(2)先將R0調(diào)至最大，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0，記下各電表讀數(shù)，再改變R0進(jìn)行多次測(cè)量。在所測(cè)得的數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù)，用測(cè)量量和已知量來(lái)計(jì)算R時(shí)，若A1的示數(shù)為I1，A2的示數(shù)為I2，則該金屬導(dǎo)體的電阻R_。 (3)該同學(xué)用直尺測(cè)量導(dǎo)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，用螺旋測(cè)微器測(cè)量了外三角形的邊長(zhǎng)a。測(cè)邊長(zhǎng)a時(shí)，螺旋測(cè)微器讀數(shù)如圖丁所示，則a_ mm。用已經(jīng)測(cè)得的物理量I1、I2、L、a及題中所給物理量可得到該金屬材料電阻率的表達(dá)式為_(kāi)。丁解析多用電表讀數(shù)為61 6 。(1)給出的器材中只有電流表，沒(méi)有電壓表，但其中一個(gè)電流表給出了其內(nèi)阻，可將此電流表當(dāng)電壓表使用，利用伏安法

3、測(cè)電阻，測(cè)量電路如圖所示。(2)由歐姆定律可知I2r2(I1I2)R，解得Req f(I2r2,I1I2)。(3)螺旋測(cè)微器讀數(shù)a5.5 mm0.01 mm16.55.665 mm；由幾何關(guān)系可得導(dǎo)體的橫截面積為Seq f(r(3),4)a2eq f(r(3),4)eq blc(rc)(avs4alco1(f(a,2)eq sup12(2)eq f(3r(3),16)a2，則根據(jù)電阻定律Req f(L,S)，解得eq f(3r(3)a2I2r2,16LI1I2)。答案6(1)見(jiàn)解析圖(2)eq f(I2r2,I1I2) (3)5.665(5.6635.667均可)eq f(3r(3)a2I2r

4、2,16LI1I2)2市場(chǎng)上銷(xiāo)售的銅質(zhì)電線電纜產(chǎn)品中，部分存在導(dǎo)體電阻不合格問(wèn)題，質(zhì)檢部門(mén)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一個(gè)是銅材質(zhì)量不合格，使用了再生銅或含雜質(zhì)很多的銅；再一個(gè)就是銅材質(zhì)量可能合格，但截面積較小。某興趣小組想應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中一捆銅電線的電阻率是否合格。小組成員經(jīng)查閱，純銅的電阻率為1.8108 m?，F(xiàn)取橫截面積約為1 mm2、長(zhǎng)度為100 m(真實(shí)長(zhǎng)度)的銅電線，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量其電阻率，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材如下：A電源(電動(dòng)勢(shì)約為5 V，內(nèi)阻不計(jì))；B待測(cè)長(zhǎng)度為100 m的銅電線，橫截面積約1 mm2；C電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻約為0.5 k)；D電壓表V2(量程為5 V，內(nèi)阻約為3

5、k)；E電阻箱R(阻值范圍0999.9 )；F定值電阻R01 ；G開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。甲 乙丙(1)小組成員先用螺旋測(cè)微器測(cè)量該銅電線的直徑d，如圖甲所示，則d_ mm。(2)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖乙所示，則P是_，N是_，通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的圖像如圖丙所示。(填器材名稱及對(duì)應(yīng)符號(hào))(3)這捆銅電線的電阻率_ m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；你認(rèn)為電阻率大的可能原因是_。(4)本實(shí)驗(yàn)中銅電線的電阻率測(cè)量值比真實(shí)值將會(huì)_(選填“偏大”“不變”或“偏小”)，原因是_。解析(1)銅電線的直徑d1.0 mm12.50.01 mm1.125 mm。(2)P測(cè)量的電壓大于N測(cè)量的電壓，故P是電壓表V2，N是電壓表V1。

6、(3)分析電路可知通過(guò)銅電線的電流IxIReq f(U1,R)Rxeq f(U2U1,Ix)eq f(U2U1,U1)Req blc(rc)(avs4alco1(f(U2,U1)1)R整理得eq f(U2,U1)1Rxeq f(1,R)根據(jù)題圖丙可知斜率kRxeq f(7.501.00,2.50) 2.60 Sr2eq blc(rc)(avs4alco1(f(d,2)eq sup12(2)0.994 mm2eq f(RxS,L)eq f(2.600.994106,100) m2.58108 m故電阻率達(dá)不到要求，原因是銅電線使用的有可能是再生銅或含過(guò)多雜質(zhì)的銅。(4)由于沒(méi)考慮電壓表V1的分流

7、，使測(cè)得的銅電線的電阻偏大，由Rxeq f(L,S)知，電阻率的測(cè)量值較真實(shí)值偏大。答案(1)1.125(1.1231.127均可) (2)電壓表V2電壓表V1(3)2.58108銅電線使用的可能是再生銅或含過(guò)多雜質(zhì)的銅(其他合理答案也可)(4)偏大沒(méi)有考慮到電壓表V1的分流3同學(xué)們測(cè)量某電阻絲的電阻Rx，所用電流表的內(nèi)阻與Rx相當(dāng)，電壓表可視為理想電壓表。甲(1)若使用圖甲所示電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要使得Rx的測(cè)量值更接近真實(shí)值，電壓表的a端應(yīng)連接到電路的_點(diǎn)(選填“b”或“c”)。(2)測(cè)得電阻絲的UI圖如圖乙所示，則Rx為_(kāi) (保留兩位有效數(shù)字)。乙(3)實(shí)驗(yàn)中，隨電壓進(jìn)一步增加，電阻絲逐漸進(jìn)

8、入熾熱狀態(tài)。某同學(xué)發(fā)現(xiàn)對(duì)熾熱電阻絲吹氣，其阻值會(huì)變化。他們對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行探究，在控制電阻絲兩端的電壓為10 V的條件下，得到電阻絲的電阻Rx隨風(fēng)速v(用風(fēng)速計(jì)測(cè))的變化關(guān)系如圖丙所示。由圖可知當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)，Rx會(huì)_(選填“增大”或“減小”)。在風(fēng)速增加過(guò)程中，為保持電阻絲兩端電壓為10 V，需要將滑動(dòng)變阻器RW的滑片向_端調(diào)節(jié)(選填“M”或“N”)。丙(4)為了通過(guò)電壓表的示數(shù)來(lái)顯示風(fēng)速，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路。其中R為兩只阻值相同的電阻，Rx為兩根相同的電阻絲，一根置于氣流中，另一根不受氣流影響，V為待接入的理想電壓表。如果要求在測(cè)量中，風(fēng)速?gòu)牧汩_(kāi)始增加，電壓表的示數(shù)也從零開(kāi)始增加，則電

9、壓表“”端和“”端應(yīng)分別連接到電路中的_點(diǎn)和_點(diǎn)(均選填“a”“b”“c”或“d”)。丁解析(1)電流表內(nèi)阻和電阻絲阻值相當(dāng)，電壓表為理想電表，當(dāng)a端接到b點(diǎn)時(shí)，電流表的內(nèi)阻對(duì)Rx兩端電壓的測(cè)量影響較大，故用外接法，即接在c點(diǎn)。(2)直接利用圖像斜率計(jì)算即可。(3)根據(jù)圖像，可知電阻隨著風(fēng)速的增大而減??；風(fēng)速增加時(shí)，Rx阻值變小，電路總電阻變小，干路電流變大，導(dǎo)致測(cè)量電路兩端的電壓變小，為保持電阻絲兩端的電壓為10 V，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向M端調(diào)節(jié)。(4)由(3)知，電阻隨著風(fēng)速的增大而減小，在串聯(lián)電路中分到的電壓也減小，觀察電路知中間支路的兩個(gè)電阻一直平分電壓，而左側(cè)支路無(wú)風(fēng)時(shí)兩個(gè)電阻平分電壓，有風(fēng)時(shí)