高考物理一輪復習訓練第8章實驗8測定金屬的電阻率

電磁感應實驗八測定金屬的電阻率知識鞏固練習1．某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度．該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖a所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖b所示．圖a所示讀數(shù)為______mm，圖b所示讀數(shù)為________mm，所測金屬板的厚度為________mm.【答案】0.010(0.009或0.011亦可)6.870(6.869或6.871)6.860(6.858～6.862)【解析】依據(jù)螺旋測微器讀數(shù)的基本原理，0.5mm以上的值在主尺上讀出，而在螺旋尺上要估讀到0.001mm，則圖a讀數(shù)為0.010mm，圖b讀數(shù)為6.870mm，故金屬板的厚度2．兩圖為某次實驗中兩電表的示數(shù)情況．則：電流表A的示數(shù)為________A，電壓表V的示數(shù)為________V.【答案】0.37.53．(2021年南京五校聯(lián)考)測量鉛筆芯的電阻率：取一支4B鉛筆，去掉兩端筆芯外木質(zhì)部分，不損傷筆芯，如圖甲所示安放在接線支座上．(1)用刻度尺量得筆芯長度L＝20.0cm，螺旋測微器測量筆芯的直徑讀數(shù)如圖乙所示，則筆芯的直徑d(2)若待測電阻為幾歐姆，乙同學采用實驗室提供的下列器材測定鉛筆芯電阻．A．待測筆芯B．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約1C．電流表(0～3A，內(nèi)阻約0.5D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約6kΩ)E．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約30kΩ)F．滑動變阻器(0～10Ω)G．電源3VH．開關(guān)、導線若干要進一步精確測量筆芯的電阻率，電流表應選________，電壓表應選________．(只填代號字母)(3)請根據(jù)實驗要求在圖甲中用筆畫線代替導線(只配有兩根導線)完成實物電路連接．(4)實驗測量過程中，電流表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則鉛筆芯電阻率的計算式為ρ＝________(用以上各小題中字母表示)．【答案】(1)1.200(2)BD(3)如圖(4)eq\f(πd2U,4IL)【解析】(1)由題圖所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為1mm＋20.0×0.01(2)電源電動勢3V，則電壓表選擇D；待測電阻約為幾歐姆，則電路中可能出現(xiàn)的最大電流不超過0.6A(3)由題意可知，待測電阻阻值很小，約為幾歐姆，小于滑動變阻器最大阻值，滑動變阻器可以采用限流接法，電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，電流表采用外接法，實物電路圖如圖所示．(4)根據(jù)歐姆定律R＝eq\f(U,I)，又R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,\f(1,4)πd2)＝eq\f(4ρL,πd2)，解得ρ＝eq\f(πd2U,4IL).4．(2021年淮南質(zhì)檢)為了測量某金屬絲的電阻率：(1)如圖a所示，先用多用電表“×1Ω”擋粗測其電阻為________Ω，然后用圖b的螺旋測微器測其直徑為________mm，再用圖c的毫米刻度尺測其長度為__________cm.(2)為了減少實驗誤差，需進一步測其電阻，除待測金屬絲外，實驗室還備有的實驗器材如下：A．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ；量程15V，內(nèi)阻約為75kΩ)B．電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω；量程3A，C．滑動變阻器R1(0～5Ω，0.6D．滑動變阻器R2(0～2000Ω，0.1E．1.5V的干電池兩節(jié)，內(nèi)阻不計F．電阻箱G．開關(guān)S，導線若干為了測多組實驗數(shù)據(jù)，則滑動變阻器應選用______(填“R1”或“R2”)；請在方框內(nèi)設(shè)計最合理的電路圖，并完成圖d中的實物連線．【答案】(1)82.095(2.095～2.098均可)10.14(10.13～10.15均可)(2)R1如圖甲如圖乙【解析】(1)由圖示多用電表可知，待測電阻阻值是8×1Ω＝8Ω；由圖示螺旋測微器可知，固定刻度讀數(shù)為2mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×9.5mm＝0.095mm，其讀數(shù)為：2mm(2)滑動變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)的阻值比待測金屬絲阻值8Ω大得太多，為保證電路安全，方便實驗操作，滑動變阻器應選R1，最大阻值5Ω.為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應采用分壓接法．由于被測電阻阻值較小，則電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖甲所示．甲乙綜合提升練習5．(2021年太原質(zhì)檢)某同學做“測定金屬電阻率”的實驗．(1)需要通過實驗直接測量的物理量有：____________________________________(寫出名稱和符號)．(2)該同學采用伏安法測定一段阻值約為5Ω的金屬絲的電阻．有以下器材可供選擇：(要求測量結(jié)果盡量準確)A．電池組(3V，內(nèi)阻約1Ω)B．電流表(0～3A，內(nèi)阻約0.025C．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)E．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)F．滑動變阻器(0～20Ω，額定電流1G．滑動變阻器(0～1000Ω，額定電流0.3H．開關(guān)，導線甲乙丙實驗時應選用的器材是__________(填寫各器材的字母代號)．請在虛線框甲中畫出實驗電路圖．該同學在一次測量時，電流表、電壓表的示數(shù)如乙所示．由圖中電流表、電壓表的讀數(shù)可計算出金屬絲的電阻為__________Ω.(3)用伏安法測金屬絲電阻存在系統(tǒng)誤差．為了減少系統(tǒng)誤差，有人設(shè)計了如圖丙所示的實驗方案．其中Rx是待測電阻，R是電阻箱，R1、R2是已知阻值的定值電阻．合上開關(guān)S，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)．將R調(diào)至阻值為R0時，靈敏電流計的示數(shù)為零．由此可計算出待測電阻Rx＝______(用R1、R2、R0表示)．【答案】(1)加在金屬絲兩端的電壓U，通過金屬絲的電流I，金屬絲的長度L，金屬絲的直徑D(2)ACDFH如圖所示5.2(3)eq\f(R2,R1)R0【解析】(1)根據(jù)歐姆定律有R＝eq\f(U,I).電阻R＝eq\f(ρL,S)，S＝eq\f(1,4)πD2，可得電阻率ρ＝eq\f(πUD2,4IL).可見，需要通過實驗直接測量的物理量有：加在金屬絲兩端的電壓U，通過金屬絲的電流I，金屬絲的長度L，金屬絲的直徑D．(2)因采用伏安法測定一段阻值約為5Ω的金屬絲的電阻，所以要求通過的電流不能太大，電流表應選C．又因電動勢為3V，電壓表應選D．當然應選電源A．因滑動變阻器最大電阻大于待測電阻，考慮變阻器用限流式接法，由eq\f(E,R＋r)≥eq\f(2,3)IA可求得外電路最小電阻為R≥7.5Ω.故可選變阻器F.當然還應選H，電路圖如圖所示．根據(jù)電表讀數(shù)原理及要求可讀出U＝2.40V，I＝0.46A，則R＝eq\f(U,I)＝5.2Ω.(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點及歐姆定律，若電流表示數(shù)為零，應滿足I1(R1＋R2)＝I2(R0＋Rx)及I1R1＝I2R0，兩式聯(lián)立可得Rx＝eq\f(R2,R1)R0.6．某課題小組欲通過實驗測量河水的電阻率．現(xiàn)備有一根均勻的長玻璃管(兩端各有一個可移動圓形電極，可裝入水樣品，接觸電阻不計)、直尺、待測的水樣品．電路器材如表1所示，他們用伏安法多次測得的數(shù)據(jù)如表2所示(為實驗處理方便，實驗時每次都把電流表示數(shù)調(diào)到相同)，實驗中還用10分度的游標卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖甲所示．表1器材編號器材名稱規(guī)格1電流表200μA，內(nèi)阻約10Ω2電壓表12V，內(nèi)阻約100kΩ3電池組12V，內(nèi)阻不計4滑動變阻器10Ω15開關(guān)6導線若干7定值電阻100Ω表2序號水柱長度/cm電壓表示數(shù)/V電流表示數(shù)/μA110210022041003306100440810055010100(1)玻璃管內(nèi)徑d的測量值為________cm.(2)根據(jù)表1器材和表2數(shù)據(jù)確定測量電路中電流表應該________(填“內(nèi)接”或“外接”)，電路的連接方式應該采用________(填“分壓電路”或“限流電路”)．(3)用計算出的水柱長度L與水柱電阻R在圖乙中描點，畫出R－L圖像(要求標出坐標軸的物理量、單位和對應的數(shù)值)．(4)計算出所測河水的電阻率為________Ω·m.【答案】(1)2.26(2)內(nèi)接分壓電路(3)如圖所示(4)80.2【解析】(1)由游標卡尺直接讀數(shù)得玻璃管內(nèi)徑為2.26(2)電流表內(nèi)阻遠小于電壓表內(nèi)阻，故電流表采用內(nèi)接法．待測電阻很大，滑動變阻器阻值較小，為操作方便，應該采用分壓電路．(3)由表二中數(shù)據(jù)可以計算出不同長度水柱