第十章　第4練　實(shí)驗(yàn)十一：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量-2025高中物理大一輪復(fù)習(xí)

1．隨著居民生活水平的提高，純凈水已經(jīng)進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。沈陽(yáng)市定期對(duì)市場(chǎng)出售的純凈水質(zhì)量進(jìn)行抽測(cè)，通過(guò)測(cè)量電導(dǎo)率判定是否合格(電導(dǎo)率δ是電阻率的倒數(shù)，電導(dǎo)率小于10為水質(zhì)合格)。測(cè)量時(shí)將采集的水樣裝入絕緣性能良好的圓柱形容器，容器兩端用圓片形的金屬電極密封，兩電極相距L＝0.50m，該實(shí)驗(yàn)還用到如下器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、單刀單擲開(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線(xiàn)若干。圖甲為用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量容器內(nèi)徑的圖示，圖乙為測(cè)量電路，圖丙為根據(jù)電流表和電壓表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所畫(huà)出的U－I圖像。請(qǐng)根據(jù)以上所述完成下列問(wèn)題：(1)容器的內(nèi)徑d的測(cè)量值為_(kāi)_______cm；(2)請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中根據(jù)圖乙所示的實(shí)物圖畫(huà)出電路圖；(被測(cè)電阻用符號(hào)表示)(3)根據(jù)圖丙的U－I圖像，求出水樣的電阻R＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)；(4)計(jì)算水樣的電導(dǎo)率表達(dá)式δ＝________(用符號(hào)R、d、L表示)，通過(guò)代入數(shù)據(jù)可以判定此水樣是否合格。2．(2023·遼寧卷·12)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹(shù)脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆?，F(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長(zhǎng)樣品(固態(tài))，某同學(xué)欲測(cè)量其電阻率，設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．測(cè)得樣品截面的邊長(zhǎng)a＝0.20cm；b．將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁間左右移動(dòng)；c．將丙調(diào)節(jié)至某位置，測(cè)量丙和某探針之間的距離L；d．閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使電流表示數(shù)I＝0.40A，讀出相應(yīng)的電壓表示數(shù)U，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S；e．改變丙的位置，重復(fù)步驟c、d，測(cè)量多組L和U，作出U－L圖像如圖(b)所示，得到直線(xiàn)的斜率k。回答下列問(wèn)題：(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距離；(2)寫(xiě)出電阻率的表達(dá)式ρ＝________(用k、a、I表示)；(3)根據(jù)圖像計(jì)算出該樣品的電阻率ρ＝______Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。3．(2023·湖南省雅禮中學(xué)模擬)一根細(xì)長(zhǎng)均勻、內(nèi)芯為絕緣材料的金屬管線(xiàn)樣品，橫截面外緣為正方形，如圖甲所示。此金屬管線(xiàn)樣品長(zhǎng)約30cm、電阻約10Ω，已知這種金屬的電阻率為ρ，因管芯絕緣材料截面形狀不規(guī)則，無(wú)法直接測(cè)量其橫截面積。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量管芯截面積S的電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，現(xiàn)有如下器材可選：A．毫米刻度尺B．螺旋測(cè)微器C．電流表A1(量程0～600mA，內(nèi)阻約為1.0Ω)D．電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω)E．電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻約為6kΩ)F．滑動(dòng)變阻器R1(2kΩ，允許通過(guò)的最大電流0.5A)G．滑動(dòng)變阻器R2(10Ω，允許通過(guò)的最大電流2A)H．蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻約為0.05Ω)I．開(kāi)關(guān)一個(gè)、帶夾子的導(dǎo)線(xiàn)若干(1)上述器材中，應(yīng)該選用的電流表是________，滑動(dòng)變阻器是______(均填寫(xiě)器材前字母代號(hào))。(2)若某次用螺旋測(cè)微器測(cè)得樣品截面外緣正方形邊長(zhǎng)如圖乙所示，則其值為_(kāi)_______mm。(3)要求盡可能測(cè)出多組數(shù)據(jù)，則在圖丙、丁、戊、己中應(yīng)選擇的電路圖是________。(4)若樣品截面外緣正方形邊長(zhǎng)為a、樣品長(zhǎng)為L(zhǎng)、電流表示數(shù)為I、電壓表示數(shù)為U，則計(jì)算內(nèi)芯截面積的表達(dá)式為S＝________。4．(2023·江蘇南通市期中)某學(xué)習(xí)小組測(cè)量一段粗細(xì)均勻金屬絲的電阻率。(1)首先用游標(biāo)卡尺測(cè)量該金屬絲的長(zhǎng)度，結(jié)果如圖甲所示，其長(zhǎng)度L＝________cm；再用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑，結(jié)果如圖乙所示，其直徑d＝________mm。(2)用多用電表粗略測(cè)量金屬絲的電阻約為20Ω。(3)為進(jìn)一步準(zhǔn)確測(cè)量該金屬絲的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：電池組E(電動(dòng)勢(shì)為4.5V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻R0(阻值為10Ω)；電壓表V(量程為5V，內(nèi)阻未知)；電流表A(量程為20mA，內(nèi)阻為90Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍為0～20Ω，額定電流2A)；開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干。請(qǐng)利用以上器材，在圖丙的虛線(xiàn)框中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)電路圖。(需標(biāo)出相應(yīng)器材的符號(hào))(4)若電壓表示數(shù)為4.2V，電流表示數(shù)為15mA，試分析能否計(jì)算出Rx的準(zhǔn)確值，若能，寫(xiě)出Rx的準(zhǔn)確值；若不能，寫(xiě)出誤差的來(lái)源：______________________。(5)寫(xiě)出該金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ＝________(用L、d、Rx表示)。5．(2023·浙江1月選考·16Ⅱ)在“測(cè)量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中：(1)測(cè)量一段金屬絲電阻時(shí)所用器材和部分電路連線(xiàn)如圖甲所示，圖中的導(dǎo)線(xiàn)a端應(yīng)與________(選填“－”“0.6”或“3”)接線(xiàn)柱連接，b端應(yīng)與________(選填“－”“0.6”或“3”)接線(xiàn)柱連接。開(kāi)關(guān)閉合前，圖甲中滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于______(選填“左”或“右”)端。(2)合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到多組U和I數(shù)據(jù)。甲同學(xué)由每組U、I數(shù)據(jù)計(jì)算電阻，然后求電阻平均值；乙同學(xué)通過(guò)U－I圖像求電阻。則兩種求電阻的方法更合理的是________(選填“甲”或“乙”)。(3)兩同學(xué)進(jìn)一步探究用鎳鉻絲將滿(mǎn)偏電流Ig的表頭G改裝成電流表。如圖乙所示，表頭G兩端并聯(lián)長(zhǎng)為L(zhǎng)的鎳鉻絲，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使表頭G滿(mǎn)偏，毫安表示數(shù)為I。改變L，重復(fù)上述步驟，獲得多組I、L數(shù)據(jù)，作出