2021高考物理一轮复习实验八测定金属的电阻率高效演练含解析

-1-实验八测定金属的电阻率1.(2020·衡水中学模拟)某同学测量一金属导体的电阻率，如图甲所示，该导体横截面为空心的正方形。外正方形的边长是内正方形边长的2倍且内正方形中空。经粗略测量该金属导体电阻为5Ω左右。为了精确测量它的阻值R，以便进一步测出该材料的电阻率ρ，实验室备有下列器材。A.电源E(电动势为3V，内阻不计)B.电流表A1(量程为0～1A，内阻r1约为0.1Ω)C.电流表A2(量程为0～0.6A，内阻r2=5Ω)D.滑动变阻器R0(阻值范围0～3Ω)E.开关S，导线若干(1)请在图乙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。(2)做实验时，先把滑动变阻器滑片P滑动到A端，闭合开关S，滑动P到合适位置，记录电流表A1的读数I1，记录电流表A2的读数I2，可以求出金属导体电阻R=___________(用题中所给字母表示)，然后滑动滑片，多次测量求平均值，可得到更精确阻值。(3)该同学测得外正方形的边长为a，金属导体的长度为L。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ=___________。【解析】(1)电路图如图所示。(2)由并联知识和电阻定义式可知R=。(3)该导体横截面积为S=a2-=a2-2-由电阻定律R=ρ可得，ρ=。答案：(1)见解析(2)(3)2.(2019·唐山模拟)(1)某同学在测量一未知电阻阻值时设计了如图甲所示电路。当滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电流表的读数为0.39A，0～3V量程的电压表读数如图乙所示，则待测电阻的阻值为___________Ω(结果保留两位有效数字)。(2)为了消除电表内阻带来的误差，该同学又设计了如图丙所示电路。该电路中引入了辅助电阻R1，先将单刀双掷开关拨到b，读出两表示数U1、I1，再将单刀双掷开关拨到a，读出两表示数U2、I2，则待测电阻的阻值_________；在改变单刀双掷开关位置时，______(选填“需要”或“不需要”)保持滑动变阻器滑片的位置不变。【解析】(1)电压表量程为3V，由图乙所示表盘可知，其分度值为0.1V，示数为2.70V，待测电阻阻值为：Rx==≈6.9Ω；(2)根据图示电路图，由欧姆定律得：R1+RA=-3-Rx+R1+RA=，待测电阻阻值为：Rx=-；在改变单刀双掷开关位置时，不需要保持滑动变阻器滑片的位置不变。答案：(1)6.9(2)-不需要3.(2019·襄阳模拟)为了精密测量一圆柱形导体材料的电阻率：(1)如图甲所示，先用多用电表×10Ω挡粗测其电阻为______Ω，然后用螺旋测微器测其直径d为_________mm，游标卡尺测其长度l为___________cm。(2)为进一步精确测量该电阻，实验台上摆放有以下器材：A.电流表(量程0～15mA，内阻未知)B.电流表(量程0～0.6A，内阻未知)C.电阻箱(最大电阻99.99Ω)D.电阻箱(最大电阻999.99Ω)E.电源(电动势3V，内阻1Ω)F.单刀单掷开关2只G.导线若干乙同学设计的电路图如图乙所示，现按照如下实验步骤完成实验：-4-①调节电阻箱，使电阻箱到最大值，仅闭合S1，再次调节电阻箱到合适的阻值R1使电流表有较大的偏转且读数为I；②调节电阻箱至最大值，保持开关S1闭合，开关S2闭合，再次调节电阻箱的阻值为R2，使电流表读数仍为I。a.根据实验步骤和实验器材可知，电流表应选_________，电阻箱应选择___________。(填器材前字母)b.根据实验步骤可知，待测电阻Rx=___________，该材料的电阻率ρ=_________(用题目所给测量数据表示)。(3)利用以上实验电路，闭合S1、S2调节电阻箱R，可测出电流表的内阻RA，丙同学通过调节电阻箱R，读出多组R和I值，作出了-R图象如图丙所示。若图象中纵轴截距为1A-1，则电流表内阻RA=___________Ω。【解析】(1)欧姆表的读数为表盘示数与倍率的乘积，所以圆柱形导体的电阻大致为Rx=18×10Ω=180Ω；螺旋测微器的读数为固定刻度的毫米数与可动刻度的n×0.01mm的和，由图示螺旋测微器可知，其直径为：2mm+9.5×0.01mm=2.095mm；游标卡尺的读数为主尺的毫米数与游标尺的n×0.1(或0.02、0.05)mm的和，由图示游标卡尺可知，其长度为：50mm+3×0.05mm=50.15mm=5.015cm；(2)②a.由图乙估算最大电流，若只有Rx接入电路，则电路中的最大电流I==A=0.017A，与电流表A的量程相当，则电流表选A；为使电流减半，则要求电阻箱的电阻至少与电阻Rx差不多，所以电阻箱选D；b.由于S2在断开和闭合时电流表的示数均为I，由闭合电路欧姆定律知道，两次实验时电路的总电阻相等，则圆柱形导体的电阻为R2-R1，再结合电阻定律R=ρ可求得电阻率ρ=(3)对该电路应用闭合电路的欧姆定律得E=I(r+R+RA)，-5-即=+，所以-R图象的截距为，解得RA=2.0Ω。答案：(1)1802.0955.015(2)②a.ADb.R2-R1(3)2.0