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电学专题实验——《导体电阻率的测量》专项提升

更新时间:2024-11-05 浏览次数:1 类型:一轮复习
一、典型例题 方法赏析
  • 1. (2024高二上·仁怀月考) 在“测定金属丝的电阻率”实验中:

           

    (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其示数如图甲所示,则该金属丝直径的测量值d=mm。

    (2)按如图乙所示的电路图测量金属丝的电阻Rx(阻值约为15Ω)。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:

    电压表V(量程0~3V,内阻约3kΩ);

    电流表A1(量程0~200mA,内阻约3Ω);

    电流表A2(量程0~3A,内阻约0.1Ω);

    滑动变阻器R1(0~50Ω);

    滑动变阻器R2(0~200Ω);

    电源E(3V,内阻不计)。

    为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选,滑动变阻器应选。(填器材的名称符号)

    若通过测量可知,金属丝的长度为 , 直径为d,通过金属丝的电流为I,对应金属丝两端的电压为U,由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=。(用题目所给字母和通用数学符号表示)

  • 2. (2024高二上·泸县月考) 设计如图甲所示的电路图来测量金属丝的电阻率,按图甲连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,设计表格,记录多组电压、电流值,根据实验数据绘制I-U图像,由图线的斜率得出金属丝的阻值R,根据测得的金属丝长度、直径和阻值来计算金属丝的电阻率。回答下列问题:

    1. (1) 按照图甲所示的实验原理线路图用笔代替导线把图乙的连线补充完整。
    2. (2) 用游标卡尺测此金属丝的长度,示数如图丙所示,则长度mm,实验完成后绘制的I-U图像如图丁所示,则该金属丝的电阻(用a、b来表示)。
    3. (3) 若金属丝的直径为d,则电阻率为(用a、b、L、d来表示)。
  • 3. (2024高二下·嘉兴期中) 某同学设计“测量某粗细均匀的导电金属丝的电阻与其拉伸后的长度之间的关系”实验,方案如下:

    (1)导电金属丝拉伸装置如图1所示,按图2连接电路,将该导电金属丝的A、B两端分别与电路中的C、D两端连接;

    (2)在端悬挂重物,重物静止时,用刻度尺测量出A、B间的距离

    (3)保持开关断开,闭合开关 , 调节滑动变阻器至合适位置,记录电压表和电流表的示数

    (4)闭合开关 , 调节滑动变阻器使电压表的示数仍为 , 记录电流表的示数 , 则此时该导电金属丝的电阻(用表示),电压表内阻对该导电金属丝电阻的测量值(选填“有”“无”)影响;

    (5)断开开关 , 增加端悬挂的重物重量,重复步骤(2)(3)(4),得到多组数据并作出函数关系图像。理论上,若拉伸过程中该导电金属丝的电阻率及体积均不变,则以为纵坐标,以(选填“”、“”、“”)为横坐标,可得到线性关系;

    (6)若上述理论成立,可将导电金属丝作为传感器中的敏感元件来监测构件间的微小拉伸变化。按图3所示电路将该导电金属丝连接在两构件之间,实验中保持电压表读数不变,两构件电阻及电流表内阻可不计,若将电流表刻度改为构件间的距离,则越向左相邻刻度间的数据差值(选填“越大”“越小”“不变”)。

  • 4. (2024高二上·昆明月考) 在“测定金属丝电阻率”的实验中:

    1. (1) 用游标卡尺测量金属丝的长度如图甲所示,由图可知其长度mm;用螺旋测微器测得金属丝的直径如图乙所示,则mm。
    2. (2) 欲用伏安法测定一段阻值约为的金属丝的电阻,要求测量结果尽量准确,现有以下器材:

      A.电池组(3V,内阻

      B.电流表(0~3A,内阻约为

      C.电流表(0~0.6A,内阻

      D.电压表(0~3V,内阻约为

      E.电压表(0~15V,内阻约为

      F.滑动变阻器(0~ , 额定电流1A)

      G.滑动变阻器(0~ , 额定电流0.3A)

      H.开关、导线

      上述器材中,电流表应选,电压表应选,滑动变阻器应选。(填写各器材的字母代号)

    3. (3) 要求待测电阻两端的电压能从零开始变化,请按要求在下面方框中画出实验电路图

    4. (4) 用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为V,电流表的读数为A,则金属丝的电阻

    5. (5) 该金属丝电阻率的表达式。(用l,d,R表示)
二、夯实基础 提升能力
  • 5. (2024高二上·万载月考) 现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。

    1. (1) 由甲、乙两图读得圆柱体的直径为mm,长度为
    2. (2) 选择合适的实验器材,实验电路图如图丙所示,按照电路图正确连接实物图。在实验电路图中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于端(填“”或“”)。

    3. (3) 若流经圆柱体的电流为 , 圆柱体两端之间的电压为 , 圆柱体的直径和长度分别用表示,则用表示电阻率的关系式为
  • 6. (2024高二下·官渡期末) 某同学想测定盐溶液的电阻率,具体操作步骤如下:

    ①如图甲所示,在长方体绝缘容器内插入两竖直金属薄板A、B(金属薄板略小于容器横截面积),A板固定在左侧,B板可移动。把B移动到容器的最右侧。

    ②按图乙连接电路,将a、b两表笔短接,调节滑动变阻器,使灵敏电流计G满偏。

    ③保持滑动变阻器的滑片位置不变,将A、B两板接在a、b两表笔之间,在容器内倒入适量的盐溶液,使灵敏电流计半偏。

    1. (1) 已知电源的电动势为E,灵敏电流计的满偏电流为 , 容器内部底面长度为L,倒入溶液的体积为V,则此盐溶液的电阻率为。(用E、、L、V表示)
    2. (2) A、B两板接在a、b两表笔之间后,要使灵敏电流计的示数增大,应(填“增加”或“减少”)倒入盐溶液的体积。
    3. (3) 某同学测量出该盐溶液的电阻率后,想按图丙(a)所示电路测定一个实验电源的电动势与内阻。向容器内倒入体积的盐溶液后,通过移动B板来改变A、B两板的间距x,读取电流表的示数I,记录多组数据,做出图像如图丙(b)所示。已知容器内部底面长度 , 可以求出电源的电动势为V,内阻为。(结果均保留三位有效数字)
    4. (4) 不考虑实验过程中的偶然误差,关于上述方法测得的电动势、内阻与真实值的关系,下列说法正确的是______。
      A . 测得的电动势和内阻均比真实值大 B . 测得的电动势和内阻均比真实值小 C . 测得的电动势准确,内阻偏大 D . 测得的电动势偏大,内阻准确
  • 7. (2024高二上·江西月考) 实验小组测定一个小金属圆筒的电阻率,圆筒横断面如图甲所示,进行了如下操作:

    (1)用游标卡尺测量圆筒的长度为L,如图乙所示,则L=mm;圆筒内径已测出为d,用螺旋测微器测圆筒的外径D如图丙所示,则外径为D=mm。

    (2)为了精确测量该圆筒电阻,实验小组设计如图丁所示电路,测出多组电流、电压数值,画出伏安特性I-U图线如图戊所示,则圆筒电阻R=Ω(结果保留一位小数);用此电路测量的电阻值(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

    (3)若用此电路同时测量圆筒功率,当圆筒两端电压U=2.4V时,圆筒电功率为P=W(结果保留两位小数),这样测出电功率(选填“大于”“等于”或“小于”)实际功率。

    (4)圆筒材料的电阻率ρ=(测得物理量分别用L、d、D、R等字母表示)。

  • 8. (2024高二上·竹溪月考) 在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中:

    (1)某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时,测得的结果如图甲所示,则该金属丝的直径mm。紧接着用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长度,测得的结果如图乙所示,则该金属丝的长度cm。

    (2)该同学先用多用电表粗测其电阻。用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量,发现指针的偏转角度太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡的“”挡位(选填“×100”或“×1”),然后进行,再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图所示。

    (3)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:

    A.电流表(量程为300mA,内阻约为

    B.电流表(量程为0.6A,内阻约为

    C.电压表(量程为3.0V,内阻约为

    D.电压表(量程为15.0V,内阻约为

    E.滑动变阻器(最大阻值为

    F.滑动变阻器(最大阻值为

    G.电源E(电动势为4V,内阻可忽略)

    H.开关、导线若干.

    ①为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为(均填器材前面的字母即可):

    电流表选;电压表选;滑动变阻器选

    ②下列给出的测量电路中,最合适的电路是

    ③这位同学在一次测量时,电压表的示数如图所示.电压表的读数为V。

    (4)若本实验中,测得金属丝的长度为L,直径为D,电阻为R,则该金属丝的电阻率的计算式为

三、思维提升 创新应用
  • 9. (2024高三下·黄陂模拟) 学习小组要测量一个电阻的电阻率,已知其长度为L,额定电压为1V。

    (1)用螺旋测微器测量该电阻的直径,示数如图甲所示,其直径d=mm;

       

    (2)粗测该电阻的阻值为250Ω,为精确测量其阻值,该同学设计的测量电路如图乙所示,其中蓄电池E电动势约为6.5V(内阻不计)、滑动变阻器R最大阻值为200Ω、定值电阻R1=792Ω、保护电阻R2=250Ω。要求滑动变阻器在接近全电阻范围内可调,且测量时电表的读数不小于其量程的 , 则图乙中圆圈①位置接入、圆圈②位置应接入(均选填器材前的字母序号);

       

    A.电流表A1(量程为100mA,内阻RA1=3Ω)

    B.电流表A2(量程为5mA,内阻RA2=8Ω)

    C.电压表V(量程为3V,内阻RV=750Ω)

    (3)实验中根据两电表读数作出如图丙所示的图线(坐标均为国际单位),已知图线的斜率为k,则所测该电阻的阻值Rx=(用题中已知所测物理量符号表示),研究实验误差时发现实验所用定值电阻的阻值比标称值小,则电阻率的测量值将(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

       

  • 10. (2023高二下·泸县期中) 市场上销售的铜质电线电缆产品中,部分存在导体电阻不合格问题。某科技小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅,纯铜的电阻率为1.8×10-8·m。现取横截面积约为1mm2、长度为100m(真实长度)的铜电线,进行实验测量其电阻率,实验室现有的器材如下:

    A.电源(电动势约为5V,内阻不计)

    B.待测长度为100m的铜电线,横截面积约1mm2

    C.电压表V1(量程为3V,内阻约为0.5k

    D.电压表V2(量程为5V,内阻约为3k);

    E.电阻箱R(阻值范围0~999.9);

    F.定值电阻R0=1

    G.开关、导线若干。

    (1)小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d,如图中甲所示,则d=mm。

    (2)小组设计的测量电路如图乙所示,则P是,N是,(填器材名称及对应符号)通过实验作出的图象如图中丙所示。

    (3)图中乙电路测得铜电线的电阻测量值比真实值(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)

    (4)这捆铜电线的电阻率=(结果保留三位有效数字);从铜电线自身角度,你认为此铜线电阻率是否合格?。(合格,不合格)

  • 11. (2024高三下·河北模拟) 小峰实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电阻率,将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内,玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封,构成可接入电路的电阻

    (1)先用多用电表粗测该电阻的阻值,选择开关旋转到欧姆挡的“”挡,多用电表使指针指在图甲中的位置,读出粗测电阻的阻值

    (2)为了精确测量该电阻的阻值,该同学从实验室选取的器材有:

    A.电流表 , 内阻

    B.电流表 , 内阻

    C.电压表 , 内阻

    D.定值电阻

    E.定值电阻

    F.滑动变阻器 , 额定电流

    G.电源( , 内阻约

    H.开关和导线若干

    (3)测量时,为使电流表读数大于量程,应选择电流表(填器材前面的字母)。

    (4)为了减小系统误差,请根据所选实验仪器在图乙方框中设计出合理的实验电路,并标记电学元件符号

    (5)若实验小组用刻度尺测出水样两电极相距 , 用游标卡尺测得玻璃管的内径为 , 请利用电路中电压表示数 , 电流表示数 , 及相关物理量的表示符号,表示出该水样品电阻率的表达式

  • 12. (2021高二上·天津月考) 某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 , 需要测量圆柱体的尺寸和电阻。

    1. (1) 用螺旋测微器测量其直径如图 , 由图可知其直径为
    2. (2) 在测量电阻时,采用了如下方法:

      ①用多用电表粗测:用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关和两个部件。请根据下列步骤完成电阻测量:(把部件符号填入空中)

      A.旋动部件,使指针对准电流表的“”刻线。

      B.该同学选择倍率,将旋转到电阻挡“”的位置。

      C.将插入“+”“-”插孔的红黑表笔短接,旋动部件,使指针对准表盘右端电阻的“刻线”。

      D.测量时,发现指针偏转角度太大,为了较准确地进行测量,应该选择倍率(选填“”、“”、“”),并重新欧姆调零,正确操作测量并读数,若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示,测量结果是

      ②为了准确测定圆柱体的阻值,除被测电阻外,实验室提供了如下实验仪器:

      A.直流电源(电动势约为 , 内阻可不计)

      B.直流电流表(量程 , 内阻约为

      C.直流电流表(量程 , 内阻约为

      D.直流电压表(量程 , 内阻约为

      E.直流电压表(量程 , 内阻约为

      F.滑动变阻器(最大阻值 , 允许通过的最大电流为

      G.滑动变阻器(最大阻值 , 允许通过的最大电流为

    3. (3) 为了方便调节,并要求电压表示数从零开始变化,电流表应选取,电压表应选取,滑动变阻器应选取。(填器材编号)
    4. (4) 请你根据要求设计实验电路图,并画出实验电路图。
四、直击高考 达成素养
  • 13. (2024·江苏) 某同学在实验室做“测定金属的电阻率”的实验,除被测金属丝外,还有如下实验器材可供选择:

    A.直流电源:电动势约为3V,内阻可忽略不计;

    B.电流表A:量程0~100mA,内阻约为5Ω;

    C.电压表V:量程0~3V,内阻为3kΩ;

    D.滑动变阻器:最大阻值为100Ω,允许通过的最大电流为0.5A;

    E.开关、导线等。

    1. (1) 该同学用刻度尺测得金属丝接入电路的长度L=0.820m,用螺旋测微器测量金属丝直径时的测量结果如图甲所示,从图中读出金属丝的直径为 mm;
    2. (2) 用多用电表欧姆“×1”挡测量接入电路部分的金属丝电阻时,多用电表的示数如图乙所示,从图中读出金属丝电阻约为Ω;
    3. (3) 若该同学根据伏安法测出金属丝的阻值R=10.0Ω,则这种金属材料的电阻率为Ω•m。(结果保留两位有效数字)
  • 14. (2023·广东) 某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有:电源(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表mA(量程 , 内阻可忽略);电阻(阻值)、(阻值)、(阻值)和(阻值);开关;装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池;导线若干。请完成下列实验操作和计算。
    1. (1) 电路连接

      图(a)为实验原理图.在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,只有一端的导线还末连接,该导线应接到(填“左”或“右”)端接线柱

          

    2. (2) 盐水电导率和温度的测量

      ①测量并记录样品池内壁的长宽高.在样品池中注满待测盐水

      ②闭合开关开关 , 毫安表的示数为 , 记录此时毫安表的示数;计算得到流过样品池的电流

      开关 , 毫安表的示数为 , 记录此时毫安表的示数;计算得到流过样品池的电流

      ④断开开关 , 测量并记录盐水的温度

    3. (3) 根据上述数据,计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为 , 进而可求得该温度时待测盐水的电导率。
  • 15. (2022高二上·金华期末) 在“测量金属丝的电阻率”实验中:
    1. (1) 测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示,图中的导线a端应与(选填“一”、“0.6”或“3”)接线柱连接,b端应与(选填“—”、“0.6”或“3”)接线柱连接。开关闭合前,图1中滑动变阻器滑片应置于(选填“左”或“右”)端。

    2. (2) 合上开关,调节滑动变阻器,得到多组U和I数据。甲同学由每组U、I数据计算电阻,然后求电阻平均值;乙同学通过图像求电阻。则两种求电阻的方法更合理的是(选填“甲”或“乙”)。
    3. (3) 两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流的表头G改装成电流表。如图2所示,表头G两端并联长为L的镍铬丝,调节滑动变阻器使表头G满偏,毫安表示数为I。改变L,重复上述步骤,获得多组I、L数据,作出图像如图3所示。

      图像斜率。若要把该表头G改装成量程为的电流表,需要把长为m的镍铬丝并联在表头G两端。(结果均保留两位有效数字)

  • 16. (2023·辽宁) 导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一 根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图 (a) 所示的电路图,实验步骤如下:

    a. 测得样品截面的边长a=0.20cm;

    b. 将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动:

    c. 将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L:

    d. 闭合开关S, 调节电阻箱R 的阻值,使电流表示数I=0.40 A, 读出相应的电压表示数 U, 断开开关S;

    e. 改变丙的位置,重复步骤c、d, 测量多组L 和 U, 作出 U-L 图像如图 (b) 所示,得到直线的斜率k。

    回答下列问题:

    1. (1) L是丙到 (填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
    2. (2) 写出电阻率的表达式p=( 用k、a、I 表示);
    3. (3) 根据图像计算出该样品的电阻率p=Ω •m (保留两位有效数字)。
  • 17. (2023·江苏模拟) 在“测量金属丝的电阻率”实验中,某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。
    1. (1) 该同学先用欧姆表“ ”挡粗测该金属丝的电阻,示数如图1所示,对应的读数是Ω。

    2. (2) 除电源(电动势3.0 V,内阻不计)、电压表(量程0 ~ 3 V,内阻约3 kΩ)、开关、导线若干外,还提供如下实验器材:

      A.电流表(量程0 ~ 0.6 A,内阻约0.1 Ω)

      B.电流表(量程0 ~ 3.0 A,内阻约0. 02 Ω)

      C.滑动变阻器(最大阻值10 Ω,额定电流2 A)

      D.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定电流0.5 A)

      为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选用,滑动变阻器应选用。(选填实验器材前对应的字母)

    3. (3) 该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I,得到多组数据,并在坐标图上标出,如图2所示。请作出该金属丝的U- I图线,根据图线得出该金属丝电阻R =Ω(结果保留小数点后两位)。

    4. (4) 用电流传感器测量通过定值电阻的电流,电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡,电流随时间变化的图线如图4所示,请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。

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