【物理】2020届一轮复习第七章实验六　决定导线电阻的因素作业（江苏专用）

【物理】2020届一轮复习第七章实验六　决定导线电阻的因素作业（江苏专用）

实验六　决定导线电阻的因素 ‎1.(2017苏州调研)(1)如图所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左至右分别为10等分、20等分、50等分,它们的读数依次为　　　　　mm,　　　　　mm,　　　　　mm。 ‎ ‎　　(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图所示,则图(a)、(b)金属丝的直径分别为　　　　　mm,　　　　　mm。 ‎ ‎　　(3)①图甲用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　　A,表针的示数是　　　　　A;当使用3 A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图乙使用较小量程时,每小格表示　　　　　V,图中指针的示数为　　　　　V,若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示　　　　　V,图中表针指示的是　　　　　V。 ‎ 答案　(1)17.6　23.85　3.20　‎ ‎(2)2.150　0.048‎ ‎(3)①0.02　0.44　0.1　2.20　②0.1　1.70　0.5　8.5‎ ‎2.(2019扬州中学月考)为测量一根金属丝(电阻约5 Ω)的电阻率ρ,选用的电学器材:电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),电流表(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω),滑动变阻器(0~15 Ω),学生电源(稳定输出3 V),开关,导线若干。‎ ‎　　(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量金属丝的直径时,为了防止金属丝发生明显形变,同时防止损坏螺旋测微器,转动旋钮C至测砧、测微螺杆与金属丝将要接触时,应调节旋钮　　　　(选填“A”“B”或“D”)发出“喀喀”声时停止;某次的测量结果如图乙所示,其读数为　mm。 ‎ ‎　　(2)请用笔画线代替导线将电路图补充完整。‎ ‎　　(3)如图所示,实验数据已描在坐标纸上,作出U-I图线并求出该金属丝的电阻值为　　　　　Ω(结果保留两位有效数字)。 ‎ ‎　　(4)有人认为用图像法求金属丝的电阻是为了减小系统误差,他的观点是否正确?请说明理由。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)D　0.540(0.539或0.541也对)‎ ‎(2)如图所示 ‎　　(3)如图所示　4.5(4.3~4.8均可)‎ ‎(4)不正确,多次测量取平均值只能减小偶然误差,不能减小系统误差 ‎3.(2018南京调研)图1是用来测量某电阻丝材料的电阻率的电路图。实验中把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上,移动滑片改变接触点P的位置,可改变接入电路中电阻丝的长度。实验可供选择的器材还有:‎ 器材编号 器材名称 规格与参数 A 电池E 电动势3.0 V,内阻未知 B 电流表A1‎ 量程0~100 mA,内阻约为5 Ω C 电流表A2‎ 量程0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω D 电阻箱R ‎0~999.9 Ω E 开关、导线 若干 ‎　　实验操作如下:‎ 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d;‎ b.将选用的实验器材,按照图1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.接触点P在电阻丝上某位置时,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.改变接触点P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,进行实验数据分析。‎ ‎　　(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图2所示,d=　　　　　mm; ‎ ‎　　(2)实验中电流表应选择　　　　　(选填供选器材前的编号); ‎ ‎　　(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3所示的R-l关系图线,图线在R轴的截距为R0,在l轴的截距为l0,那么电阻丝的电阻率表达式ρ=　　　　　(用R0、l0、d表示); ‎ ‎　　(4)本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果　　　　　(选填“有”或“无)影响,这是因为　　　　　。 ‎ 答案　(1)0.730(0.728~0.732)　(2)B ‎　　(3)πR‎0‎d‎2‎‎4‎l‎0‎　(4)无　根据闭合电路欧姆定律解得R=EIg-‎4ρπd‎2‎l-(r+RA)(其中RA为电流表内阻,即电流表内阻可视为电源内阻),可见电流表内阻对图像的斜率没有影响,即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响 解析　(1)由螺旋测微器的读数方法可知d=0.5 mm+23.0×0.01 mm=0.730 mm。‎ ‎(2)本题要测量电阻丝材料的电阻率,电路中的电流不宜过大,否则温度升高可能带来误差,故电流表选B。‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律可知,E=IgR+ρ·‎4lπd‎2‎+RA+r,整理得R=EIg-‎4ρπd‎2‎l-(r+RA),即R-l关系图线的斜率k=R‎0‎l‎0‎=‎4ρπd‎2‎,所以ρ=πR‎0‎d‎2‎‎4‎l‎0‎。‎ ‎4.(2018清江中学月考)如图甲为一段粗细均匀的新型导电材料棒,现测量该材料的电阻率。‎ ‎　　(1)首先用多用电表的欧姆挡(倍率为“×100”)粗测其电阻,指针位置如图乙所示,其读数R=　　　　　Ω。 ‎ ‎(2)用螺旋测微器测量此新型导电材料的直径d,测量结果如图丙所示,则d=　　　　mm;用游标卡尺测量此新型导电材料的长度L,测量结果如图丁所示,则L=　mm。 ‎ ‎(3)采用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻:‎ A.电流表:量程为0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω B.电压表:量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ C.滑动变阻器:最大值为20 Ω,额定电流为1 A D.电源电动势6 V E.开关S,导线若干 在虚线框中画出实验电路图。‎ ‎　　(4)某同学设计了如下的实验电路,但是在实验过程中却发现新型导电材料棒电阻率的测量值明显偏小,经检查发现实物图中有一根导线连接错误,该导线是:　　　　　(用导线的序号表示)。 ‎ ‎(5)如果(3)问实验电路中电流表示数为I,电压表示数为U,并测出该棒的长度为L、直径为d,则该材料的电阻率ρ=　　　　　(用I、U、L、d表示)。 ‎ 答案　(1)2 000　(2)3.203　50.15　(3)见解析图　(4)⑤　(5)‎Uπd‎2‎‎4LI 解析　(1)多用电表的读数:R=20×100 Ω=2 000 Ω。‎ ‎(2)d=3 mm+0.01 mm×20.3=3.203 mm;‎ L=5 cm+0.05 mm×3=50.15 mm。‎ ‎(3)如图所示 ‎(4)因待测电阻的阻值较大,则采用电流表内接法,故导线⑤接错位置。‎ ‎(5)根据欧姆定律及电阻定律:R=UI=ρLS=ρL‎1‎‎4‎πd‎2‎,解得ρ=Uπd‎2‎‎4LI。‎ ‎5.(2017扬州中学模拟)某同学为测定金属丝的电阻率ρ,设计了如图甲所示电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,保护电阻R0=4.0 Ω,电源的电动势E=3.0 V,电流表内阻忽略不计,滑片P与电阻丝始终接触良好。‎ ‎(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d=　　　　　mm。 ‎ ‎(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I,实验数据如表所示:‎ x(m)‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ ‎0.60‎ I(A)‎ ‎0.49‎ ‎0.43‎ ‎0.38‎ ‎0.33‎ ‎0.31‎ ‎0.28‎ ‎1‎I‎(A-1)‎ ‎2.04‎ ‎2.33‎ ‎2.63‎ ‎3.03‎ ‎3.23‎ ‎3.57‎ ‎　　①将表中数据描在‎1‎I-x坐标纸中,如图丙所示。请作出其关系图线,图线斜率的表达式k=　　　　　(用题中字母表示),由图线求得电阻丝的电阻率ρ=　　　　　Ω·m(保留两位有效数字)。 ‎ ‎②根据图中‎1‎I-x关系图线纵轴截距的物理意义,可求得电源的内阻为r=　　　　　Ω(保留两位有效数字)。 ‎ 答案　(1)0.400‎ ‎(2)①见解析图　‎4ρπEd‎2‎　1.1×10-6　②1.3‎ 解析　(1)由题图所示螺旋测微器可知,其示数为0 mm+40.0×0.01 mm=0.400 mm。‎ ‎(2)①‎1‎I-x图线如图所示,由闭合电路欧姆定律有,I=ER‎0‎‎+R+r,那么‎1‎I=r+‎R‎0‎E+RE,由电阻定律可知R=ρxS=ρxπd‎2‎‎2‎=ρ‎4xπd‎2‎,则‎1‎I=r+‎R‎0‎E+‎4ρπd‎2‎Ex,则‎1‎I-x图像的斜率k=‎4ρπd‎2‎E,由图示图像可知k=Δ‎1‎IΔx=3,电阻率ρ=kEπd‎2‎‎4‎,代入数据得ρ=1.1×10-6 Ω·m。‎ ‎②由‎1‎I-x关系图线知纵轴截距为1.76 A-1,则r+‎R‎0‎E=1.76 A-1,解得:r=1.3 Ω。‎ ‎6.(2017南京、盐城二模)有一只量程为3 V的电压表,内阻约为5~8 kΩ,某同学要精确地测量该电压表的内阻,设计的测量电路如图甲所示,其中R2为最大电阻9 999 Ω的电阻箱,R1为滑动变阻器,电源电动势为4.5 V,内阻很小。实验步骤如下:‎ ‎①按电路图连接电路;‎ ‎②闭合S2;‎ ‎③将滑动变阻器滑片调至最左端;‎ ‎④闭合S1;‎ ‎⑤调节滑动变阻器,使电压表满偏;‎ ‎⑥再打开S2,调节电阻箱,调至电压表半偏,记下电阻箱的读数,并认为此时电阻箱的电阻为该电压表的内阻。‎ ‎(1)图乙中电阻箱的读数为　　　　　kΩ。 ‎ ‎(2)实验室中有两个滑动变阻器:‎ a.最大阻值为20 Ω,额定电流为1 A;‎ b.最大阻值为10 kΩ,额定电流为20 mA。‎ 为了能精确测量电压表内阻,实验中应选择　　　　　滑动变阻器(填变阻器前的字母代号)。 ‎ ‎(3)实验中S2从闭合到打开(打开S2之前,电阻箱置于9 999 Ω),打开后A、B两点的电压UAB　　　　　3 V(选填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎(4)实验中由于电路设计所存在的实验误差(系统误差),导致测量值　　　　　真实值(选填“>”“<”或“=”)。 ‎ 答案　(1)7.5　(2)a　(3)>　(4)>‎ 解析　(4)电阻箱的接入使电压表与电阻箱的分压大于原来电压表的分压,则电阻箱的分压大于电压表的分压,其阻值要大于电压表的内阻。‎