2022版高考物理一轮复习训练：第8章 实验8 测定金属的电阻率

www.ks5u.com电磁感应　实验八　测定金属的电阻率

知识巩固练习

1．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图a所示，测量金属板厚度时的示数如图b所示．图a所示读数为______mm，图b所示读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm.

【答案】0.010(0.009或0.011亦可)　6.870(6.869或6.871)　6.860(6.858～6.862)

【解析】依据螺旋测微器读数的基本原理，0.5 mm以上的值在主尺上读出，而在螺旋尺上要估读到0.001 mm，则图a读数为0.010 mm，图b读数为6.870 mm，故金属板的厚度d＝6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm.

2．两图为某次实验中两电表的示数情况．则：

　电流表A的示数为________A，电压表V的示数为________V.

【答案】0.3　7.5

3．(2021年南京五校联考)测量铅笔芯的电阻率：取一支4B铅笔，去掉两端笔芯外木质部分，不损伤笔芯，如图甲所示安放在接线支座上．

(1)用刻度尺量得笔芯长度L＝20.0 cm，螺旋测微器测量笔芯的直径读数如图乙所示，则笔芯的直径d＝________mm.

(2)若待测电阻为几欧姆，乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻．

A．待测笔芯

B．电流表(0～0.6 A，内阻约1 Ω)

C．电流表(0～3 A，内阻约0.5 Ω)

D．电压表(0～3 V，内阻约6 kΩ)

E．电压表(0～15 V，内阻约30 kΩ)

F．滑动变阻器(0～10 Ω)

G．电源3 V

H．开关、导线若干

要进一步精确测量笔芯的电阻率，电流表应选________，电压表应选________．(只填代号字母)

(3)请根据实验要求在图甲中用笔画线代替导线(只配有两根导线)完成实物电路连接．

(4)实验测量过程中，电流表读数为U，电流表读数为I，则铅笔芯电阻率的计算式为ρ＝________(用以上各小题中字母表示)．

【答案】(1)1.200　(2)B　D　(3)如图　(4)

【解析】(1)由题图所示螺旋测微器可知，其示数为1 mm＋20.0×0.01 mm＝1.200 mm.

(2)电源电动势3 V，则电压表选择D；待测电阻约为几欧姆，则电路中可能出现的最大电流不超过0.6 A，则电流表选择B．

(3)由题意可知，待测电阻阻值很小，约为几欧姆，小于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器可以采用限流接法，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表采用外接法，实物电路图如图所示．

(4)根据欧姆定律R＝，又R＝ρ＝ρ＝，解得ρ＝.

4．(2021年淮南质检)为了测量某金属丝的电阻率：

(1)如图a所示，先用多用电表“×1 Ω”挡粗测其电阻为________Ω，然后用图b的螺旋测微器测其直径为________mm，再用图c的毫米刻度尺测其长度为__________cm.

(2)为了减少实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：

A．电压表V(量程3 V，内阻约为15 kΩ；量程15 V，内阻约为75 kΩ)

B．电流表A(量程0.6 A，内阻约为1 Ω；量程3 A，内阻约为0.2 Ω)

C．滑动变阻器R1(0～5 Ω，0.6 A)

D．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)

E．1.5 V的干电池两节，内阻不计

F．电阻箱

G．开关S，导线若干

为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用______(填“R1”或“R2”)；请在方框内设计最合理的电路图，并完成图d中的实物连线．

【答案】(1)8　2.095(2.095～2.098均可)　10.14(10.13～10.15均可)　(2)R1　如图甲　如图乙

【解析】(1)由图示多用电表可知，待测电阻阻值是8×1 Ω＝8 Ω；由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为0.01×9.5 mm＝0.095 mm，其读数为：2 mm＋9.5×0.01 mm＝2.095 mm；用毫米刻度尺测其长度为10.14 cm.

(2)滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)的阻值比待测金属丝阻值8 Ω大得太多，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选R1，最大阻值5 Ω.为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法．由于被测电阻阻值较小，则电流表应采用外接法，实验电路图如图甲所示．根据实验电路图连接实物电路图，如图乙所示．

甲                                    乙

综合提升练习

5．(2021年太原质检)某同学做“测定金属电阻率”的实验．

(1)需要通过实验直接测量的物理量有：____________________________________(写出名称和符号)．

(2)该同学采用伏安法测定一段阻值约为5 Ω的金属丝的电阻．有以下器材可供选择：(要求测量结果尽量准确)

A．电池组(3 V，内阻约1 Ω)

B．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω)

C．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)

D．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)

E．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)

F．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)

G．滑动变阻器(0～1 000 Ω，额定电流0.3 A)

H．开关，导线

甲　　　　　　 　　乙　　　　　　　　丙

实验时应选用的器材是__________(填写各器材的字母代号)．

请在虚线框甲中画出实验电路图．

该同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如乙所示．由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为__________Ω.

(3)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差．为了减少系统误差，有人设计了如图丙所示的实验方案．其中Rx是待测电阻，R是电阻箱，R1、R2是已知阻值的定值电阻．合上开关S，灵敏电流计的指针偏转．将R调至阻值为R0时，灵敏电流计的示数为零．由此可计算出待测电阻Rx＝______(用R1、R2、R0表示)．

【答案】(1)加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径D

(2)ACDFH　如图所示　5.2　(3)R0

【解析】(1)根据欧姆定律有R＝.电阻R＝，S＝πD2，可得电阻率ρ＝.可见，需要通过实验直接测量的物理量有：加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径D．

(2)因采用伏安法测定一段阻值约为5 Ω的金属丝的电阻，所以要求通过的电流不能太大，电流表应选C．又因电动势为3 V，电压表应选D．当然应选电源A．因滑动变阻器最大电阻大于待测电阻，考虑变阻器用限流式接法，由≥IA可求得外电路最小电阻为R≥7.5 Ω.故可选变阻器F.当然还应选H，电路图如图所示．

根据电表读数原理及要求可读出U＝2.40 V，I＝0.46 A，则R＝＝5.2 Ω .

(3)根据串并联电路特点及欧姆定律，若电流表示数为零，应满足I1(R1＋R2)＝I2(R0＋Rx)及I1R1＝I2R0，两式联立可得Rx＝R0.

6．某课题小组欲通过实验测量河水的电阻率．现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入水样品，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品．电路器材如表1所示，他们用伏安法多次测得的数据如表2所示(为实验处理方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)，实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图甲所示．

表1

表2

(1)玻璃管内径d的测量值为________cm.

(2)根据表1器材和表2数据确定测量电路中电流表应该________(填“内接”或“外接”)，电路的连接方式

应该采用________(填“分压电路”或“限流电路”)．

(3)用计算出的水柱长度L与水柱电阻R在图乙中描点，画出R－L图像(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)．

(4)计算出所测河水的电阻率为________Ω·m.

【答案】(1)2.26　(2)内接　分压电路　(3)如图所示

(4)80.2

【解析】(1)由游标卡尺直接读数得玻璃管内径为2.26 cm.

(2)电流表内阻远小于电压表内阻，故电流表采用内接法．待测电阻很大，滑动变阻器阻值较小，为操作方便，应该采用分压电路．

(3)由表二中数据可以计算出不同长度水柱的电阻，R1＝ Ω＝20 kΩ，R2＝40 kΩ，R3＝60 kΩ，R4＝80 kΩ，R5＝100 kΩ，在坐标系中描点得到的R－L图线如图所示．

(4)取L＝30 cm时，R3＝60 kΩ，d＝2.26 cm.由电阻定律R＝ρ得ρ＝＝.代入数据解得ρ＝80.2 Ω·m.