2025年高考物理復(fù)習(xí)十：導(dǎo)體電阻率的測量（含解析）

PAGE實(shí)驗(yàn)搶分專練(十)導(dǎo)體電阻率的測量(40分鐘40分)1.(6分)(2023·北京等級(jí)考)采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),閉合開關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)處在________(選填“M”或“N”)端。

(2)按照?qǐng)D1連接實(shí)物圖,如圖2所示。閉合開關(guān)前檢查電路時(shí),發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線接錯(cuò),該導(dǎo)線為________(選填“a”“b”或“c”)。若閉合開關(guān),該錯(cuò)誤連接會(huì)帶來的問題有_______。

2.(8分)(2023·唐山模擬)實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示電路測量某金屬絲Rx的電阻率。(1)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,如圖乙所示,金屬絲的直徑為________mm。

(2)關(guān)于電流表和滑動(dòng)變阻器,有以下器材可供選擇:A.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻RA=1.0Ω)B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻未知)C.滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω)D.滑動(dòng)變阻器(最大阻值50Ω)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________。(均選填器材前邊字母)

(3)閉合開關(guān)之前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到________________(按照電路圖選填“最左端”“正中間”或“最右端”)。

(4)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片和電阻箱的阻值,使電壓表有一較大讀數(shù)U,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R1和電流表的讀數(shù)I1。(5)改變電阻箱的阻值,同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表的讀數(shù)仍為U,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R2和電流表的讀數(shù)I2。(6)重復(fù)步驟(5),得到多組電阻箱和電流表的數(shù)據(jù),以電阻箱電阻R為橫坐標(biāo),以電流表示數(shù)的倒數(shù)1I為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,描點(diǎn)連線,獲得圖線的縱軸截距為b,如圖丙所示?？芍饘俳z電阻為________(用題中給定的符號(hào)表示)。(7)將電阻值代入電阻定律R=ρLS3.(8分)(2023·遼寧選擇考)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆。現(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長樣品(固態(tài)),某同學(xué)欲測量其電阻率,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.測得樣品截面的邊長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,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關(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,斷開開關(guān)S;e.改變丙的位置,重復(fù)步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k?；卮鹣铝袉栴}:(1)L是丙到________(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離;

(2)寫出電阻率的表達(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)。

4.(9分)(2024·昆明模擬)某實(shí)驗(yàn)小組在“測定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,欲先采用伏安法測出金屬絲的電阻Rx,已知金屬絲的電阻約為20Ω,實(shí)驗(yàn)室中有以下器材可供使用:A.電壓表0~3V,內(nèi)阻約為5kΩ;B.電壓表0~15V,內(nèi)阻約為50kΩ;C.電流表0~150mA,內(nèi)阻為0.5Ω;D.滑動(dòng)變阻器(0~5Ω);E.滑動(dòng)變阻器(0~200Ω);F.電動(dòng)勢約為4V、內(nèi)阻不計(jì)的電源,開關(guān)及導(dǎo)線若干。(1)分別用螺旋測微器(圖甲)和游標(biāo)卡尺(圖乙)測量金屬絲的直徑d和長度L,則金屬絲的直徑d=________mm,長度L=________cm;

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),電壓表應(yīng)選________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填寫器材前字母序號(hào));

(3)請(qǐng)?jiān)趫D丙虛線框中將電路圖補(bǔ)充完整。5.(9分)(2023·江蘇選擇考)小明通過實(shí)驗(yàn)探究電壓表內(nèi)阻對(duì)測量結(jié)果的影響。所用器材有:干電池(電動(dòng)勢約1.5V,內(nèi)阻不計(jì))2節(jié);兩量程電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)1個(gè);滑動(dòng)變阻器(最大阻值50Ω)1個(gè);定值電阻(阻值50Ω)21個(gè);開關(guān)1個(gè)及導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)電路如1圖所示。(1)電壓表量程應(yīng)選用________(選填“3V”或“15V”)。

(2)2圖為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路(右側(cè)未拍全)。先將滑動(dòng)變阻器的滑片置于如圖所示的位置,然后用導(dǎo)線將電池盒上接線柱A與滑動(dòng)變阻器的接線柱________(選填“B”“C”或“D”)連接,再閉合開關(guān),開始實(shí)驗(yàn)。

(3)將滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)到合適位置后保持不變,依次測量電路中O與1,2,…,21之間的電壓。某次測量時(shí),電壓表指針位置如3圖所示,其示數(shù)為________V。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測電阻值R的關(guān)系圖線,如4圖中實(shí)線所示。

(4)在1圖所示的電路中,若電源電動(dòng)勢為E,電壓表視為理想電壓表,滑動(dòng)變阻器接入的阻值為R1,定值電阻的總阻值為R2,當(dāng)被測電阻為R時(shí),其兩端的電壓U=________(用E、R1、R2、R表示),據(jù)此作出U-R理論圖線如4圖中虛線所示。小明發(fā)現(xiàn)被測電阻較小或較大時(shí),電壓的實(shí)測值與理論值相差較小。

(5)分析可知,當(dāng)R較小時(shí),U的實(shí)測值與理論值相差較小,是因?yàn)殡妷罕淼姆至餍?電壓表內(nèi)阻對(duì)測量結(jié)果影響較小。小明認(rèn)為,當(dāng)R較大時(shí),U的實(shí)測值與理論值相差較小,也是因?yàn)橄嗤脑?。你是否同意他的觀點(diǎn)?請(qǐng)簡要說明理由____________。

解析版1.(6分)(2023·北京等級(jí)考)采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),閉合開關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)處在________(選填“M”或“N”)端。

(2)按照?qǐng)D1連接實(shí)物圖,如圖2所示。閉合開關(guān)前檢查電路時(shí),發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線接錯(cuò),該導(dǎo)線為________(選填“a”“b”或“c”)。若閉合開關(guān),該錯(cuò)誤連接會(huì)帶來的問題有_______。

【解析】(1)由圖1所示電路圖可知,滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,為保護(hù)電路,閉合開關(guān)前滑片P應(yīng)處于M端。(2)由圖2所示實(shí)物電路圖可知,導(dǎo)線b連接錯(cuò)誤,若閉合開關(guān),分壓電路被短路,分壓電路沒有電路流過,沒有電流流過待測金屬絲。答案:(1)M(2)b沒有電流流過待測金屬絲2.(8分)(2023·唐山模擬)實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示電路測量某金屬絲Rx的電阻率。(1)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,如圖乙所示,金屬絲的直徑為________mm。

(2)關(guān)于電流表和滑動(dòng)變阻器,有以下器材可供選擇:A.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻RA=1.0Ω)B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻未知)C.滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω)D.滑動(dòng)變阻器(最大阻值50Ω)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________。(均選填器材前邊字母)

(3)閉合開關(guān)之前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到________________(按照電路圖選填“最左端”“正中間”或“最右端”)。

(4)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片和電阻箱的阻值,使電壓表有一較大讀數(shù)U,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R1和電流表的讀數(shù)I1。(5)改變電阻箱的阻值,同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表的讀數(shù)仍為U,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R2和電流表的讀數(shù)I2。(6)重復(fù)步驟(5),得到多組電阻箱和電流表的數(shù)據(jù),以電阻箱電阻R為橫坐標(biāo),以電流表示數(shù)的倒數(shù)1I為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,描點(diǎn)連線,獲得圖線的縱軸截距為b,如圖丙所示。可知金屬絲電阻為________(用題中給定的符號(hào)表示)。(7)將電阻值代入電阻定律R=ρLS【解析】(1)由題圖乙知,螺旋測微器讀數(shù)為0.5mm+36.9×0.01mm=0.869mm。(2)選用內(nèi)阻已知的電流表可以通過計(jì)算消去電流表分壓引起的系統(tǒng)誤差,故電流表選擇A;滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,故用總電阻較小的C。(3)為使開始時(shí)電壓表的讀數(shù)為零,閉合開關(guān)之前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最左端。(6)根據(jù)題意有U=I(R+Rx+RA),整理得1I=1UR+Rx+RAU,結(jié)合圖像可知Rx+RAU答案:(1)0.869(2)AC(3)最左端(6)Ub-RA3.(8分)(2023·遼寧選擇考)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹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)長樣品(固態(tài)),某同學(xué)欲測量其電阻率,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.測得樣品截面的邊長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,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關(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,斷開開關(guān)S;e.改變丙的位置,重復(fù)步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k。回答下列問題:(1)L是丙到________(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離;

(2)寫出電阻率的表達(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)。

【解析】(1)由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離。(2)根據(jù)電阻定律有R=ρLa2,再根據(jù)歐姆定律有R=UI,聯(lián)立有U=ρIa2L,(3)根據(jù)圖像可知k=6.5V/m,則根據(jù)(2)代入數(shù)據(jù)有ρ=6.5×10-5Ω?m。答案:(1)乙(2)ka2I(3)64.(9分)(2024·昆明模擬)某實(shí)驗(yàn)小組在“測定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,欲先采用伏安法測出金屬絲的電阻Rx,已知金屬絲的電阻約為20Ω,實(shí)驗(yàn)室中有以下器材可供使用:A.電壓表0~3V,內(nèi)阻約為5kΩ;B.電壓表0~15V,內(nèi)阻約為50kΩ;C.電流表0~150mA,內(nèi)阻為0.5Ω;D.滑動(dòng)變阻器(0~5Ω);E.滑動(dòng)變阻器(0~200Ω);F.電動(dòng)勢約為4V、內(nèi)阻不計(jì)的電源,開關(guān)及導(dǎo)線若干。(1)分別用螺旋測微器(圖甲)和游標(biāo)卡尺(圖乙)測量金屬絲的直徑d和長度L,則金屬絲的直徑d=________mm,長度L=________cm;

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),電壓表應(yīng)選________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填寫器材前字母序號(hào));

(3)請(qǐng)?jiān)趫D丙虛線框中將電路圖補(bǔ)充完整。【解析】(1)由圖甲所示螺旋測微器可知,金屬絲的直徑d=5.5mm+40.0×0.01mm=5.900mm由圖乙所示游標(biāo)卡尺可知,游標(biāo)尺是20分度的,其精度是0.05mm,金屬絲的長度L=100mm+10×0.05mm=100.50mm=10.050cm。(2)電源電動(dòng)勢是4V,電壓表應(yīng)選擇A;為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇D。(3)由于待測電阻阻值大于滑動(dòng)變阻器最大阻值,為測多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法;由于電流表內(nèi)阻已知,電流表應(yīng)采用內(nèi)接法,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示答案:(1)5.90010.050(2)AD(3)見解析圖5.(9分)(2023·江蘇選擇考)小明通過實(shí)驗(yàn)探究電壓表內(nèi)阻對(duì)測量結(jié)果的影響。所用器材有:干電池(電動(dòng)勢約1.5V,內(nèi)阻不計(jì))2節(jié);兩量程電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)1個(gè);滑動(dòng)變阻器(最大阻值50Ω)1個(gè);定值電阻(阻值50Ω)21個(gè);開關(guān)1個(gè)及導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)電路如1圖所示。(1)電壓表量程應(yīng)選用________(選填“3V”或“15V”)。

(2)2圖為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路(右側(cè)未拍全)。先將滑動(dòng)變阻器的滑片置于如圖所示的位置,然后用導(dǎo)線將電池盒上接線柱A與滑動(dòng)變阻器的接線柱________(選填“B”“C”或“D”)連接,再閉合開關(guān),開始實(shí)驗(yàn)。

(3)將滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)到合適位置后保持不變,依次測量電路中O與1,2,…,21之間的電壓。某次測量時(shí),電壓表指針位置如3圖所示,其示數(shù)為________V。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測電阻值R的關(guān)系圖線,如4圖中實(shí)線所示。

(4)在1圖所示的電路中,若電源電動(dòng)勢為E,電壓表視為理想電壓表,滑動(dòng)變阻器接入的阻值為R1,定值電阻的總阻值為R2,當(dāng)被測電阻為R時(shí),其兩端的電壓U=________(用E、R1、R2、R表示),據(jù)此作出U-R理論圖線如4圖中虛線所示。小明發(fā)現(xiàn)被測電阻較小或較大時(shí),電壓的實(shí)測值與理論值相差較小。

(5)分析可知,當(dāng)R較小時(shí),U的實(shí)測值與理論值相差較小,是因?yàn)殡妷罕淼姆至餍?電壓表內(nèi)阻對(duì)測量結(jié)果影響較小。小明認(rèn)為,當(dāng)R較大時(shí),U的實(shí)測值與理論值相差較小,也是因?yàn)橄嗤脑?。你是否同意他的觀點(diǎn)?請(qǐng)簡要說明理由____________。

【解析】(1)所用電源為兩節(jié)干電池,電動(dòng)勢為3V,則所用