2020版高考物理一轮复习第八章 微专题59实验：测量金属丝的电阻率

2020版高考物理一轮复习第八章 微专题59实验：测量金属丝的电阻率

实验：测量金属丝的电阻率 ‎[方法点拨]　伏安法测金属丝电阻时，电压不要求从0开始，仪器合适时滑动变阻器一般用限流式接法.金属丝电阻一般较小，电流表选用外接法.‎ ‎1.(2018·湖北省黄冈市模拟)如图1中游标卡尺读数为________mm，螺旋测微器读数为________mm.‎ 图1‎ ‎2.(2018·广东省茂名市五校联考)某实验小组用一段金属丝做“测定金属丝的电阻率”的实验.‎ ‎(1)小组中同学已用螺旋测微器测量出金属丝的直径.(2)由R＝ρ知测量金属丝的电阻率，要先测出金属丝的阻值.已知待测金属丝的阻值约为10～20Ω，除此之外，实验室备有如下器材：‎ A.电流表A：量程为0～500mA，内阻约为5Ω B.电压表V1：量程为0～3V，内阻约为1000Ω C.电压表V2：量程为0～15V，内阻约为5000Ω D.滑动变阻器R1：0～5Ω，2A E.滑动变阻器R2：0～2000Ω，0.5A F.直流恒压电源E：3.0V，内阻不计 G.开关S、导线若干 在现有器材的条件下，要用伏安法测金属丝电阻，在上述器材中，电压表应选__________，滑动变阻器应选________.(填选项字母)‎ ‎(3)在方框中画出相应的实验电路图.‎ ‎3.用伏安法测电阻约为5Ω的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池.如图2甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱上，底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可 从刻度尺上读出.实验采用的电路原理如图乙所示，测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示.‎ 图2‎ ‎(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动________使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动________夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数.(填仪器部件的字母符号)‎ ‎(2)根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将实物图丁连接成实验电路.‎ 图3‎ ‎(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＝计算出相应的电阻值后作出R－L图线如图3所示.取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR，若电阻丝直径为d，则电阻率ρ＝____________.‎ ‎4.(2018·山东省青岛二中模块测试)金属丝ab由两段粗细相同、材料不同的金属拼接而成，但仅从外观上看不出拼接点的位置.为找到拼接点的位置、同时测出两种材料的电阻率，某同学进行了如下实验：‎ ‎(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时如图4甲所示，则d＝________mm.‎ 图4‎ ‎(2)将欧姆表的选择开关拨至“×1”倍率挡，进行欧姆调零后测量金属丝的电阻，表盘指针如图乙所示，则金属丝的电阻为________Ω.‎ ‎(3)将金属丝ab拉直后固定在绝缘米尺上，其中a端点固定在米尺的0刻度上，测得金属丝的长度为99.00cm.在金属丝上夹一个可移动的小金属夹P，用图5的电路进行测量.闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头，保持理想电流表的示数为0.450A不变，理想电压表U的示数随aP间距离x的变化如下表：‎ 图5‎ x/cm ‎10.00‎ ‎20.00‎ ‎30.00‎ ‎40.00‎ ‎50.00‎ ‎60.00‎ ‎70.00‎ ‎80.00‎ ‎90.00‎ ‎98.00‎ U/V ‎0.26‎ ‎0.52‎ ‎0.78‎ ‎1.04‎ ‎1.30‎ ‎1.45‎ ‎1.49‎ ‎1.53‎ ‎1.57‎ ‎1.60‎ 图6‎ 利用描点法在图6中绘出U－x图象(图中已描出了部分数据点).并根据图象确定两种材料的拼接点与端点a的距离为________cm.两种材料中，较大的电阻率是________Ω·m.(保留两位有效数字)‎ ‎5.物理兴趣小组的同学要探究一质地均匀的圆柱形热敏电阻的电阻率随温度变化的规律.‎ ‎(1)利用以下实验器材设计实验研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律：‎ A.热敏电阻(常温下约300Ω)‎ B.温度计 C.电流表A1(60mA，约10Ω)‎ D.电流表A2(3A，约0.1Ω)‎ E.电压表V(6V，约15kΩ)‎ F.滑动变阻器R1(500Ω，0.5A)‎ G.滑动变阻器R2(5Ω，2A)‎ H.蓄电池(9V,0.05Ω)‎ I.开关一个，导线若干 ‎①要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________.(填器材前的字母标号)‎ ‎②请你将图7甲中的实验器材连接成测量电路.‎ ‎(2)实验的主要步骤：‎ a.在烧杯中加入适量冷水和冰块，形成冰水混合物，正确连接电路，闭合开关，记录电流表、电压表的示数和温度计的示数，断开开关；‎ b.在烧杯中添加少量热水，闭合开关，记录电流表、电压表示数和温度计的示数，断开开关；‎ c.重复b的操作若干次，测得多组数据.‎ ‎①若某次测量中，温度计的示数为t，电流表、电压表的示数分别为I、U，则温度为t时热敏电阻的阻值为________.‎ ‎②若他们得到的热敏电阻的阻值随温度变化的图象如图乙所示，则热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R＝________________.‎ 图7‎ ‎6.要测量一个未知电阻Rx的阻值，实验室提供以下器材：‎ 待测电阻Rx，阻值约为2Ω，额定电流为2A 电流表A1量程为0.6A，内阻r1＝0.5Ω 电流表A2量程为3.0A，内阻r2约为0.1Ω 变阻器R1，电阻变化范围为0～10Ω 变阻器R2，电阻变化范围为0～1kΩ 定值电阻R3＝10Ω 定值电阻R4＝100Ω 电源电动势E约为9V，内阻很小 开关S，导线若干 要求实验时测量尽可能准确，改变滑动变阻器的阻值，在尽可能大的范围内测得多组A1、A2的读数I1、I2，然后利用I1－I2图象求出未知电阻的阻值Rx.‎ ‎(1)实验中定值电阻应该选________，滑动变阻器应该选择________.‎ ‎(2)请在图8中补充完整实物连线电路.‎ 图8‎ ‎(3)I1－I2图象如图9所示，若图线斜率为k，则电阻Rx＝________.(用题中所给字母表示)‎ 图9‎ 答案精析 ‎1.52.35　1.990‎ 解析　游标卡尺读数为52mm＋7×mm＝52.35mm，螺旋测微器的读数为1.5mm＋49.0×0.01mm＝1.990mm.‎ ‎2.(2)B　D　(3)见解析 解析　(2)因为电源电动势为3.0V，电压表应选B；滑动变阻器R2阻值太大，不便于调节；滑动变阻器R1阻值太小，如果采用限流式接法调节范围太小，采用分压式接法比较合适，所以滑动变阻器选择D.‎ ‎(3)待测金属丝阻值约为10～20Ω，电压表内阻约为1kΩ，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻满足远大于待测金属丝阻值，电流表应采用外接法，所以电路如图所示.‎ ‎3.(1)D　H　G　(2)见解析图　(3) 解析　(1)在用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮D，使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动微调旋钮H夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数.‎ ‎(2)如图所示 ‎(3)根据R＝ρ，得ΔR＝ρ，而S＝，代入得ρ＝.‎ ‎4.(1)0.490　(2)6.0　(3)见解析图　55.00(54.00～56.00均可)　1.1×10－6‎ 解析　(1)由题图所示螺旋测微器可知，其示数为：0mm＋49.0×0.01mm＝0.490mm.‎ ‎(2)欧姆表的选择开关拨至“×1”倍率挡，由题图乙所示表盘可知，金属丝电阻为6.0×1Ω＝6.0Ω.‎ ‎(3)根据坐标系内描出的点作出的图象如图所示：‎ 与电压表并联的部分金属丝的电阻为R＝ρ＝＝ρ，由题图所示电路图可知，电路中的电流保持不变，电压表示数U＝IR＝x，当ρ不同时U－x图象的斜率发生变化，图象斜率发生变化的位置是两金属丝的接点位置，由图可知，两种材料的拼接点与a的距离为55.00cm.第一段材料的电阻率较大，由U－x图象可知k＝＝，解得ρ≈1.1×10－6Ω·m.‎ ‎5.(1)①C　G　②见解析图　(2)①　②R0－t 解析　(1)①热敏电阻中的最大电流约为I＝＝30mA，因此电流表选择量程为60mA的电流表A1.由于300Ω＜，电流表采用外接法.由于要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，因此滑动变阻器采用分压接法，滑动变阻器采用最大阻值为5Ω的滑动变阻器R2.‎ ‎②如图所示 ‎(2)根据欧姆定律可知，温度为t时热敏电阻的阻值为R＝.设电阻随温度变化的函数关系为R＝kt＋b，根据题图，可知t＝0时，R＝b＝R0，由图线斜率k＝－，可得热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R＝R0－t.‎ ‎6.(1)R3　R1　(2)见解析图　(3) 解析　(1)电流表A1与定值电阻串联作为电压表使用，可串联定值电阻R3＝10Ω，改装成量程为6.3V的电压表.根据实验要求，滑动变阻器采用分压接法，故选择滑动变阻器阻值变化范围小的R1.‎ ‎(2)由于待测电阻较小，应采用电流表外接法.如图 ‎(3)待测电阻两端电压U＝I1(r1＋R3)，待测电阻中电流I＝I2－I1，由欧姆定律得Rx＝，联立解得I1＝I2.对比题给的I1－I2图象，I1－I2图象的斜率大小k＝，解得Rx＝.‎