20202021年高三物理考点专项突破测量电阻率pdf含解析

2020-2021年高三物理考点专项突破：测量电阻率1．(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为_______mm，_______mm，________mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是__________mm。(3)①如图丙A使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_____A，图中表针示数是_____A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表____A，图中表针示数为____A。②图丙B使用较小量程时，每小格表示______V，图中表针的示数为_______V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_______V，图中表针示数为_______V。(4)旋钮式电阻箱如图丁所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω。今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是__________________。若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________________。【答案】：(1)17.723.853.18(2)2.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5(4)1987将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到00～19998Ω【解析】：(1)根据游标卡尺读数原理：读数=主尺读数+游标读数，故图A读数：17mm＋0.7mm＝17.7mm。图B读数：23mm＋0.85mm＝23.85mm。图C读数：3mm＋0.18mm＝3.18mm。(2)根据螺旋测微计读数原理：固定刻度+游标估读=读数，则读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。(3)①电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A。②电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，表针示数为8.5V。(4)电阻为1987Ω。最简单的操作方法是将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9999Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9999Ω＝19998Ω。故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19998Ω。2.在测定某金属的电阻率实验中：(1)某学生进行了如下操作：①利用螺旋测微器测金属丝直径d，如图1所示，则d＝________mm。②测量金属丝电阻Rx的电路图如图2所示，闭合开关S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表示数如表1所示。该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因是________________，比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝_______Ω(保留两位有效数字)，从系统误差角度分析，Rx的测量值与其真实值Rx真比较，Rx测________Rx真(填“”“＝”或“”)。表1表2(2)另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端P分别接a处和b处，测得相关数据如表2所示，U(V)I(A)接线端P接a1.840.15接线端P接b2.400.15U(V)I(A)接线端P接a2.560.22接线端P接b3.000.20该同学利用该数据可算出Rx的真实值为________Ω。【答案】：(1)①1.704②电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零12(2)13【解析】：(1)①由螺旋测微器读数原理可知，读数为：1.5mm＋20.4×0.01mm＝1.704mm。②由表中实验数据可知，电压表接a、b两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，电压表应接a点，金属丝电阻Rx测＝UaIa＝1.840.15Ω＝12Ω；电流表采用外接法，由于电压表分流作用，电流表的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。(2)由表中实验数据知，RA＝Ub－UaIa，则Rx＝UbIb－RA＝13Ω。3．某同学用图甲所示电路测量一段金属丝的电阻率，待测金属丝粗细均匀，阻值约为100Ω。备选器材如下：A．量程为5mA、内阻r1＝50Ω的电流表B．量程为0.6A、内阻r2＝0.2Ω的电流表C．量程为6V、内阻r3约为15kΩ的电压表D．最大阻值为15Ω、最大允许电流为2A的滑动变阻器E．定值电阻R1＝5ΩF．定值电阻R2＝500ΩG．电动势E＝6V、内阻很小的直流电源H．开关一个，导线若干I．螺旋测微器，刻度尺(1)该同学用螺旋测微器测量待测金属丝的直径如图乙所示，则螺旋测微器的示数D＝________mm。(2)为了能尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用________(填“A”或“B”)，定值电阻应选用________(填“E”或“F”)。(3)电压表的示数记为U，所选用电流表的示数记为I，则该金属丝的电阻的表达式Rx＝________；若用刻度尺测得待测电阻丝的长度为L，则其电阻率的表达式为ρ＝________(表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示)。【答案】：(1)5.900(2)AE(3)R1U－Ir1Ir1＋R1πD2R1U－Ir14LIr1＋R1【解析】：(1)根据螺旋测微器读数原理则，金属丝直径为：D＝5.5mm＋40.0×0.01mm＝5.900mm。(2)电压表量程为6V，电阻丝电阻约100Ω，电流表量程应该为60mA左右，可以将量程5mA的电流表并联5Ω的电阻改装成量程为55mA的电流表，故电流表选择A，定值电阻选择E。(3)根据欧姆定律可知，金属丝中电流为I′＝I＋Ir1R1＝IR1＋r1R1，电压U′＝U－Ir1，则有：Rx＝U′I′＝R1U－Ir1Ir1＋R1。由电阻定律，Rx＝ρLS，S＝πD24，解得电阻率ρ＝πD2R1U－Ir14LIr1＋R1。4．某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线ab，电阻约10Ω，允许流过的最大电流为0.8A；稳恒电源E，电源输出电压恒为E＝12V；电压表V，量程为3V，内阻约5kΩ；保护电阻：R1＝10Ω，R2＝30Ω，R3＝200Ω；刻度尺、螺旋测微器，开关S，导线若干等。实验时的主要步骤如下：①用刻度尺量出导线ab的长度l，用螺旋测微器测出导线的直径d。②按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好。③闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U。④描点作出U­x图线求出金属导线的电阻率ρ。完成下列填空：(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径d＝________mm。(2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选________。(3)根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U画出的U­x图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率ρ＝________。(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)【答案】：(1)0.870(2)R2(3)kR2πd24E－kl【解析】：(1)根据螺旋测微器读数原理，该金属导线的直径为：d＝0.5mm＋37.0×0.01mm＝0.870mm。(2)根据题述可知电源输出电压恒为E＝12V，电压表V的量程为3V，保护电阻R应该分压9V。由于被测金属导线ab的电阻约为10Ω，所以保护电阻R应选R2＝30Ω。(3)被测金属导线横截面积S＝πd24，aP段电阻Rx＝ρxS＝4ρxπd2。电压表的示数U＝IRx，电流I＝ER2＋R，又Rl＝Rxx，联立得到：U＝4ρEπd2R2＋4ρlx。U­x图线的斜率k＝4ρEπd2R2＋4ρl，解得：ρ＝kR2πd24E－kl。5.利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0V，内阻约为1Ω)；电流表A1(量程0～100mA，内阻约为5Ω)；电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω)；电阻箱R(0～999.9Ω)；开关、导线若干。实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；B．将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏，重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；F．断开开关，整理好器材。(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝________mm。(2)实验中电流表应选择________(填“A1”或“A2”)。(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R­L关系图线。图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果________影响(填“有”或“无”)。【答案】：(1)0.732(2)A1(3)πd2R04L0(4)无【解析】：(1)根据螺旋测微器读数原理可知，d＝0.5mm＋0.232mm＝0.732mm。(2)电路中可能出现的最大电流为：I＝3V20Ω＝0.15A＝150mA，故电流表选择A1。(3)由闭合电路的欧姆定律可知，24()=AALEIRrRRIRrRd电阻丝，联立解得：R＝EI－r－RA－4ρπd2·L，由已知条件可知，k＝R0L0＝4ρπd2，解得ρ＝πd2R04L0。(4)由ρ＝πd2R04L0可知，本实验中电流表的内阻RA对电阻率的测量结果无影响。6.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径d时的刻度如图甲所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，用伏安法测出金属丝的电阻R，然后由ρ＝RSL算出该金属丝的电阻率。(1)从图甲中可以读出该金属丝的直径d＝________mm。(2)为了测量该金属丝的电阻，实验小组取来两节干电池，并将金属丝拉直后两端固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上，底座的中间有一个可沿金属丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱，按下P时，触头才与金属丝接触，触头的位置可以从刻度尺上读出，如图乙所示。实验采用的电路原理图如图丙所示。请根据该原理图，用笔画线代替导线将实物图丁连接成实验电路。(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变P的位置，得到几组U、I、L的数据，用R＝UI计算出相应的电阻值后作出L­R图线如图己所示。取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR，若金属丝直径为d，则该金属丝的电阻率ρ＝________。【答案】：(1)1.700(2)见解析图(3)πd2·ΔR4ΔL【解析】：(1)由螺旋测微器的读数规则可知该金属丝的直径d＝1.5mm＋20.0×0.01mm＝1.700mm；(2)实物连接图如图所示：(3)由R＝ρLS可得LR＝Sρ，又因为LR＝ΔLΔR，所以有ΔLΔR＝Sρ，所以有ρ＝ΔRΔL·S＝πd2·ΔR4ΔL。7．在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学所测的金属导体的形状如图甲所示，其横截面为空心的等边三角形，外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍，内三角形为中空。为了合理选用器材设计测量电路，他先用多用表的欧姆挡“×1”按正