2021屆物理魯科版大總復(fù)習(xí)課時作業(yè)37測定金屬的電阻率含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021屆高考物理魯科版大一輪總復(fù)習(xí)課時作業(yè)37測定金屬的電阻率含解析課時作業(yè)37實(shí)驗(yàn)：測定金屬的電阻率時間：45分鐘1．用一段長80cm的金屬絲做“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)．（1）用多用電表粗測電阻絲的電阻，測量值約為6。0Ω.(2）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，結(jié)果如圖甲所示，由此可知金屬絲直徑的測量結(jié)果為0.934（0。933~0。936均可)mm。（3)在用電壓表和電流表測金屬絲的電阻時,提供下列供選擇的器材：A．直流電源(電動勢約為4.5V,內(nèi)阻很小)B．電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ)C．電壓表（量程0~15V，內(nèi)阻約15kΩ)D．電流表(量程0～0。6A，內(nèi)阻約0.125Ω)E．電流表(量程0~3A,內(nèi)阻約0.025Ω)F．滑動變阻器（阻值范圍0～15Ω，最大允許電流1A)G．滑動變阻器(阻值范圍0～200Ω，最大允許電流2A）H．開關(guān)、導(dǎo)線若干要求有較高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù),在供選擇的器材中,電流表應(yīng)選擇D，電壓表應(yīng)選擇B,滑動變阻器應(yīng)選擇F。（填字母代號）（4）根據(jù)上面選擇的器材,在圖乙中完成實(shí)驗(yàn)電路的連接．解析：（2）螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0。5mm，可動刻度的讀數(shù)為0。01mm×43.4＝0.434mm，所以最終讀數(shù)為：0。5mm＋0.434mm＝0.934mm，因?yàn)樾枰雷x,故在范圍0。933～0。936mm內(nèi)均正確．（3）選擇電表時，要使指針偏轉(zhuǎn)要大一些,在其滿刻度的eq\f(2，3)左右偏轉(zhuǎn)比較準(zhǔn)確,故電壓表為B，電流表為D，待測電阻6Ω左右，為了便于調(diào)節(jié)，因此選擇阻值范圍0～15Ω的滑動變阻器F便可以．（4)采用限流接法(分壓也可以)，待測電阻較小，因此電流表外接，其實(shí)物圖如圖所示．答案：見解析圖2．用以下器材測量待測電阻Rx的阻值．A．待測電阻Rx：阻值約為200Ω;B．電源E：電動勢為3.0V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；C．電流表A1：量程10mA，內(nèi)阻r1＝20Ω；D．電流表A2：量程20mA，內(nèi)阻r2≈8Ω；E．滑動變阻器R1：最大阻值為10Ω；F．滑動變阻器R2：最大阻值為200Ω;G．定值電阻R0：阻值R0＝80Ω；H．單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干．（1)為了測量電阻Rx,現(xiàn)有三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙所示的實(shí)驗(yàn)電路圖,你認(rèn)為正確的是圖乙．（填“甲”“乙”或“丙")（2)滑動變阻器應(yīng)該選R1（填“R1或R2”)；在閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于b（填“a”或“b”)端．（3）若某次測量中電流表A1的示數(shù)為I1，電流表A2的示數(shù)為I2，則Rx的表達(dá)式為Rx＝eq\f(I1R0＋r1,I2－I1).(用本題已知量的字母表示）解析：（1）所給的三個電路圖中，圖乙可明確確定兩支路的電流值和含有電流表的支路的電阻值，由此可確定待測電阻阻值，故圖乙正確．(2)因圖乙為滑動變阻器的分壓式接法，則宜用小阻值的滑動變阻器，故應(yīng)選R1,閉合開關(guān)前要讓測量電路電壓為零，故滑片P應(yīng)置于b端．(3)由并聯(lián)電路特點(diǎn)Rx(I2－I1）＝(R0＋r1）I1，得Rx＝eq\f(I1R0＋r1，I2－I1).3．有一低電阻的螺線管，已知螺線管的金屬絲電阻率ρ＝1。7×10－8Ω·m。某活動小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)來測算螺線管使用的金屬絲長度,他們選擇的器材有多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、螺旋測微器(千分尺)、導(dǎo)線和學(xué)生電源等．（1）他們使用多用電表粗測金屬絲的電阻，操作過程分以下三個步驟：(請?zhí)顚懙冖诓讲僮鳎賹⒓t、黑表筆分別插入多用電表的“＋”“－”插孔，選擇歐姆×1擋；②將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)零；③把紅、黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接,多用電表的示數(shù)如圖甲所示，則螺線管阻值為4Ω.（2）根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,并在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)從圖乙的A、B、C、D四個電路中選擇D電路來測量金屬絲電阻．(3）使用千分尺測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖丙,則金屬絲的直徑為2.60×10－4（2。59×10－4～2.61×10－4均可)m。(4）根據(jù)多用電表測得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個螺線管所用金屬絲的長度約為12m．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）(5）他們正確連接電路，接通電源后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電流表始終無示數(shù)，下列檢測故障方案可行的是B。A．使用多用電表的電壓擋位，接通電源,逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電壓，若電壓等于0,說明該元件或?qū)Ь€發(fā)生斷路故障B．使用多用電表的電阻擋位，斷開電路或拆下元件、導(dǎo)線，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電阻，若電阻為無窮大,說明該元件或?qū)Ь€發(fā)生斷路故障解析:本題考查多用電表的使用、電阻率的應(yīng)用．（1）歐姆表選擋后，需要進(jìn)行歐姆調(diào)零,即將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使其電流達(dá)到滿偏．歐姆表的示數(shù)為4×1Ω＝4Ω。（2）金屬絲電阻比較小，電流表電阻也比較小,所以應(yīng)該采用電流表外接法，要求獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，所以采用滑動變阻器的分壓接法，故電路圖選D。（3)螺旋測微器的讀數(shù)為d＝0＋26.0×0.01mm＝0。260mm＝2.60×10－4m。（4)根據(jù)R＝eq\f(ρL,S)，S＝eq\f(πd2,4），可得L＝eq\f(Rd2π,4ρ）≈12m。(5)使用多用電表的電壓擋位，接通電源，逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電壓，若電壓等于電源電壓，說明該元件或?qū)Ь€發(fā)生斷路故障,所以A錯誤；使用多用電表的電阻擋位，斷開電路或拆下元件、導(dǎo)線,逐個測量各元件、導(dǎo)線上的電阻,若電阻為無窮大,說明該元件或?qū)Ь€發(fā)生斷路故障．4．某同學(xué)準(zhǔn)備測量某種材料制成的電阻絲Rx的電阻率，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A．電流表G(內(nèi)阻Rg＝120Ω，滿偏電流Ig＝6mA)B．電壓表V（量程為0～6V，內(nèi)阻約為1000Ω）C．螺旋測微器，毫米刻度尺D．電阻箱R0（0～99.99Ω)E．滑動變阻器R（最大阻值為5Ω）F．電池組E（電動勢為6V，內(nèi)阻約為0。05Ω)G．一個開關(guān)S和若干導(dǎo)線（1)用多用電表粗測電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,應(yīng)該換用×1擋（選填“×1"或“×100”）,進(jìn)行一系列正確操作后,指針靜止時位置如圖甲所示，其讀數(shù)為14Ω.(2）把電流表G與電阻箱并聯(lián)，改裝成量程為0~0.6A的電流表使用，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0＝1。21Ω.（3）改裝好的電流表用符號“A"表示,內(nèi)阻RA已知,用該電流表和所提供的實(shí)驗(yàn)器材較準(zhǔn)確地測量電阻絲Rx的阻值，請?jiān)趫D乙中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．答案：如圖所示（4）測得電阻絲的長度為L，直徑為D，電路閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置,讀出電壓表和電流表的示數(shù),計(jì)算出電阻絲的電阻為Rx.寫出計(jì)算電阻率的表達(dá)式ρ＝eq\f(πRxD2，4L)（用L、D、Rx表示)．解析：(1）用多用電表粗測電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明待測電阻阻值較小，應(yīng)該換用較小的擋，即應(yīng)該換用“×1”擋．根據(jù)多用電表的讀數(shù)規(guī)則，其讀數(shù)為14Ω。(2）把電流表G與電阻箱并聯(lián)，改裝成量程為0～0.6A的電流表使用，由RgIg＝R0（I－Ig）,其中I＝0.6A,解得R0＝1。21Ω。(3）由于改裝好的電流表內(nèi)阻已知，所以可以設(shè)計(jì)成電流表內(nèi)接電路．為了多測幾組數(shù)據(jù)，可設(shè)計(jì)成滑動變阻器分壓接法．（4)測得電阻絲的長度為L，電阻絲的直徑為D,由電阻定律有Rx＝ρeq\f（L，S)，電阻絲的橫截面積S＝eq\f（πD2，4)，聯(lián)立解得電阻率的表達(dá)式為ρ＝eq\f（πRxD2，4L）。5．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測量一個量程為0~3V的電壓表的內(nèi)阻(幾千歐），實(shí)驗(yàn)室提供直流電源的電動勢為6V,內(nèi)阻忽略不計(jì)．（1）請完成圖乙的實(shí)物連接．答案：(1)見解析（2）在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑動變阻器的滑片P不動時,無論電阻箱的阻值如何增減，a、P兩點(diǎn)間的電壓可視為保持不變，則下列滑動變阻器中最恰當(dāng)?shù)氖荁.A．變阻器A(0~2000Ω)B．變阻器B（0～20Ω)(3）連接好電路后，先將變阻器滑片P調(diào)到最左端，并將電阻箱阻值調(diào)到0（填“0"或“最大”），然后閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)P，使電壓表滿偏，此后滑片P保持不動．(4）調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，記錄電壓表的讀數(shù)，最后將電壓表讀數(shù)的倒數(shù)eq\f(1,U）與電阻箱讀數(shù)R描點(diǎn)，并畫出圖丙所示的圖線，由圖象得，待測電壓表的內(nèi)阻為3。0kΩ。(保留兩位有效數(shù)字)解析：本題考查伏阻法測電壓表內(nèi)阻．（1)實(shí)物圖如圖所示．(2)由于滑動變阻器采用分壓式接法,所以選擇最大阻值較小的B.（3)連接好電路后，為保護(hù)電路，先將變阻器滑片P調(diào)到最左端,并將電阻箱阻值調(diào)到0。(4)設(shè)電壓表的滿偏電壓為U0，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理知，a、P兩點(diǎn)間的電壓為U0,由歐姆定律得U＝eq\f(U0,R＋RV)RV,解得eq\f(1,U）＝eq\f(1，U0RV）R＋eq\f(1,U0），圖象斜率k＝eq\f（1，U0RV）＝eq\f(0。33，3.0×103)V－1·Ω－1，與縱軸截距eq\f（1,U0)＝0.33V－1,由以上兩式得RV＝3。0kΩ.6．國標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來水在15℃時電阻率應(yīng)大于13Ω·m。某同學(xué)利用如圖甲所示電路測量15℃自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量,玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略），右活塞固定,左活塞可自由移動．實(shí)驗(yàn)器材還有：電源（電動勢約為3V，內(nèi)阻可忽略)、電壓表V1(量程0～3V,內(nèi)阻很大)、電壓表V2(量程0~3V,內(nèi)阻很大）、定值電阻R1（阻值為4kΩ）、定值電阻R2（阻值為2kΩ)、電阻箱R（最大阻值為9999Ω）、單刀雙擲開關(guān)S、導(dǎo)線若干、游標(biāo)卡尺、刻度尺．實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d;B．向玻璃管內(nèi)注滿自來水,并用刻度尺測量水柱長度L；C．把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù);D．把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；E．改變玻璃管內(nèi)水柱長度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R；F．?dāng)嚅_S,整理好器材．（1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙所示,則d＝29。95mm.(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達(dá)式為Rx＝eq\f（R1R2，R）（用R1、R2、R表示)．（3）利用記錄的多組水柱長度L和對應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖丙所示的R。eq\f（1,L）關(guān)系圖象．自來水的電阻率ρ＝14Ω·m（保留兩位有效數(shù)字)．解析：(1）根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則，玻璃管內(nèi)徑d＝29mm＋19×0。05mm＝29.95mm.(2)把S撥到1位置，記錄電壓表V1的示數(shù)，得到通過水柱的電流I1＝eq\f（U，R1),由閉合電路歐姆定律得E＝U＋eq\f（U，R1）Rx；把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2的示數(shù)與電壓表V1的示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R，得到該支路的電流I2＝eq\f（U，R），由閉合電路歐姆定律得E＝U＋eq\f（U，R)R2，聯(lián)立解得Rx＝eq\f