高考物理一轮复习精讲精析(42)

高考物理一轮复习精讲精析第7章第四讲一、选择题1．“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是()A．用米尺测量金属丝的全长三次，算出其平均值B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时采用电流表内接线路，多次测量后算出平均值；D．实验中保持金属丝的温度不变[答案]AC[解析]应量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法，故AC操作错误．二、非选择题2．(2009·皖南八校联考)从下列器材中选出适当的器材，设计一测量金属丝的电阻率的电路．要求操作简便，又尽可能有较高的测量精度，并能得到多组数据．金属丝L(已知其长度为L0，直径为D，电阻小于50Ω)；电流表A1(量程为10mA，内阻r1＝40Ω)；电流表A2(量程为500μA，内阻r2＝750Ω)；电压表V(量程为10V，内阻为10kΩ)；保护电阻R1(阻值为100Ω)；滑动变阻器R2(总阻值约为20Ω)；电池E(电动势为1.5V，内阻很小)；开关S及导线若干．(1)在虚线框中画出电路图，并标明所用器材的代号．(2)若选出测量数据中的一组数据计算电阻率ρ，则表达式ρ＝________.[答案](1)如图所示(2)πD2(I1r1－I2r2)4L0I2(式中I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)．3．某同学测绘标有“3V、1.5W”小电珠的电功率随电压变化的图象，要使小电珠两端电压从0连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A．电流表：量程0～0.6A，内阻约为1ΩB．电流表：量程0～3A，内阻约为2ΩC．电压表：量程0～3V，内阻约为2kΩD．电压表：量程0～15V，内阻约为4.5kΩE．滑动变阻器：阻值范围0～10Ω，额定电流2AF．电池组：电动势6V，内阻约为1Ω(1)选用的电流表代号为______；电压表代号为______．(2)用笔画线当导线，将图中的实物连成所需电路．[答案](1)AC(2)见解析图[解析](1)根据小电珠的额定电压和额定功率可得小电珠的额定电流为0.5A，故电流表选A.灯泡两端的电压最大为3V，故电压表选C.(2)小电珠的电阻较小，故采用电流表外接法，题目要求小电珠两端的电压从0连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法，实物图如图所示．4．现有电源、滑动变阻器、电流表、电压表和一个额定电压小于电源电动势的小灯泡，要测量小灯泡的功率随电压变化的情况．(1)画出所用电路的原理图；(2)把测得各组P、U值画在P－U2图中，各点组成的图线应大致是什么样子？[答案](1)如下图(a)所示(2)如下图(b)所示[解析](1)为了使测量结果更准确，一方面考虑一般电流表内阻和小灯泡电阻比较接近故应选用电流表外接法，另一方面应使电压的变化范围尽可能大，故选用变阻器的分压接法．(2)据功率的计算公式P＝UI，再根据欧姆定律I＝UR，故P＝U2R.随所加电压的增加，小灯泡发热，温度升高，电阻随温度升高而增大，故所得P－U2图线的斜率k＝1R应随R增大而减小．5．有一个小灯泡标有“6V、0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，下列器材可供选用：A．电压表(0～5V，内阻10kΩ)B．电压表(0～10V，内阻20kΩ)C．电流表(0～0.3A，内阻1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.4Ω)E．滑动变阻器(30Ω，2A)F．学生电源(直流9V)，还有开关和导线(1)实验中电压表应选______，电流表应选______．(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图．[答案](1)BC(2)电流表外接，分压式(图见解析)[解析](1)电流表、电压表的选择由小灯泡的标识可知其额定电压为U1＝6V，额定电流为I1＝0.1A，在额定电压下的电阻为R＝60Ω.为了安全，小灯泡两端所加电压不能超过6V，(通过小灯泡的电流不能超过0.1A)，要测I－U图线，其电压变化范围应在0～6V间．因此电压表应选择B，电流表应选择C.(2)电流表内外接法的选择由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差．本实验中小灯泡的最大电阻约R1＝60Ω，R1≪RV，为了减少误差，应当用电流表外接法．(3)控制电路的选择本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是Imin＝0.1A，显然不符合实验要求；且实验数据应包括电压在零附近的数值，故只能用分压接法．实验电路图如下图所示．6．在测定金属丝的电阻率的实验中：(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，该金属丝的直径为________mm.(2)已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有________(只填序号)．A．量程是0.6A，内阻是0.5Ω的电流表B．量程是3A，内阻是0.1Ω的电流表C．量程是3V，内阻是6kΩ的电压表D．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表E．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器F．阻值为0～20Ω，额定电流为2A的滑动变阻器G．蓄电池6VH．开关一个，导线若干(3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路．[答案](1)0.350(2)A、C、F、G、H(3)画电路时，还要确定内外接法：因RV/Rx＝6000/10＝600Rx/RA＝20，所以应选电流表外接法．如图所示．[解析](1)0.350；(2)显然G、H是唯一的必选器材．选电流表：估算的最大电流Imax＝0.6A，选A；选电压表：D项电压表量程过大，由6V/15V＝1/2.5知，电压表指针偏转范围0～1/2.5，不足1/3，误差较大，C项电压表虽量程小些，但我们可通过变阻器调控，使总电流在0.3A以下，这时A项电流表指针可接近半偏，可见应选C.选滑动变阻器：由上述所选电压表要求，滑动变阻器必须采用分压电路，应选F项变阻器，显然，0～1000Ω的变阻器阻值太大，变化不明显，也不易操作，既可能烧坏电表，也会损坏本身．7．(2009·成都模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用毫米刻度尺测出被测金属丝的长度l.用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx.(1)请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ＝________(用上述测量量的字母表示)．(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，毫米刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值为l＝________cm，金属丝直径的测量值为d＝________mm.(3)如图，要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几千欧，电流表内阻约1Ω，若用图(甲)电路，Rx的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)，若Rx的阻值约为10Ω，应采用________(选“甲”或“乙”)图的电路，误差会比较小．[答案](1)πd2Rx4l(2)36.52(36.51～36.53均对)0．798(0.796～0.799均对)(3)偏小甲8．(2010·江苏省名校联考)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线．实验可供选择的器材有：A．小灯泡(规格为“2.5V1.2W”)B．电流表(量程为0～0.6A，内阻为1Ω)C．电压表(量程为0～3V，内阻未知)D．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流为1A)E．滑动变阻器(0～5Ω，额定电流为0.5A)F．电源(E＝3V，内阻不计)G．定值定阻R0(阻值R0＝6Ω)H．开关一个和导线若干(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量消除系统误差，在方框内画出实验电路图．(2)实验中，应该选用的滑动变阻器是________(填写器材前字母代号)．(3)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：(I是的示数，U是的示数，U灯是小灯泡两端的实际电压)．请通过计算补全表格中的空格，然后在方格图中画出小灯泡的伏安特性曲线.I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U灯/V(4)该同学将与本实验中一样的两个小灯泡以及给定的定值电阻R0三者一起串联接在本实验中提供的电源两端，则每个灯泡的实际功率是________W.[答案](1)如图所示(2)D(3)I/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.080.150.250.400.600.901.301.852.503.00U灯/V0.030.050.100.200.350.600.951.452.052.52(4)0.18[解析](1)要使小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，为测量更准确，应采用电流表内接法，实验电路图如图所示．(3)由第(1)问中所画电路图分析可得：U灯＝U－IRA，则可根据表中数据求出U灯，并画出U灯－I图线如图所示．(4)在同一坐标系中作出2U灯＋IR0＝E的图线，根据此图线与灯泡的U灯－I图线的交点可得此时灯泡的电压U灯＝0.6V，电流I＝0.3A.所以，灯泡的实际功率为P＝U灯I＝0.18W.9．图(甲)为某同学测定额定电压为2.5V的小灯泡的I－U图线的实验电路图．(1)根据电路图，将图(乙)中的实物连接成完整的实验电路．(2)开关S闭合之前，图(乙)中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)．(3)已知小灯泡灯丝在27℃时电阻值约为1.5Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比(热力学温度T与摄氏温度t的关系为T＝273K＋t)，根据图(丙)画出的小灯泡I－U特性曲线，估算该小灯泡以额定电压工作时的温度约为________℃(保留两位有效数字)．[答案](1)见解析(2)A端(3)1.5×103[解析](1)如图(2)S闭合之前，滑片应置于A端．(3)由图象知，当U＝2.5V时，电流I≈0.28A.电阻R＝UI≈9Ω，由题知，电阻值与灯丝的热力学温度成正比，故有：27＋2731.5＝T9解得T＝1800K.∴t≈1.5×103℃.10．(2009·盐城市高三)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图甲所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．(2)某学生测出电源和小电珠的U－I图线如图乙所示，将小电珠和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0A，则R＝________Ω.(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图丙中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是________．A．a可以作为标准电阻使用B．b能作为标准电阻使用C．b的阻值随电压升高而增大D．c的阻值随电压升高而增大[答案](1)g(2)0.8(3)AC[解析](1)g(2)从题图乙中可得电源的电动势为：E＝3.0V，内阻为：r＝ΔUΔI＝3.03.0Ω＝1.0Ω.还可看出，电流表示数为1.0A时，电压表示数为1.2V，由欧姆定律解得小电珠的电阻为：R电＝U电I电＝1.21.0Ω＝1.2Ω，将小电珠和电阻R串联后接到电源上，由闭合电路的欧姆定律得：I＝ER＋R电＋r，代入数据解得：R＝0.8Ω.(3)由题图丙可知，(a)图的电阻不变，可以作为标准电阻，A正确；(b)图的电阻变化，不能作为标准电阻，B错误；(b)图的电阻随电压的增大而增大，(c)图的电阻随电压的增大而减小，C正确，D错误．