【步步高】2022高考物理大一轮复习 实验七 测定金属的电阻率

实验七　测定金属的电阻率1.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)这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如实图7－1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.实图7－1解析　(1)由R＝ρ、R＝得ρ＝.需要直接测量的物理量有U、I、l、d.(2)电压表读数是2.40V，电流表读数是0.46A，电阻R＝＝Ω≈5.22Ω.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)5.222．“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如实图7－2所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝．现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示．实图7－2编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.80.8B镍铬合金0.50.5C镍铬合金0.30.58\nD镍铬合金0.31.0E康铜合金0.30.5F康铜合金0.80.8(1)电路中四种金属丝应分别选用上表中的________(用编号表示)．(2)某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R与长度L、横截面积S的关系可用比例式R∝来表示．你认为是否正确，为什么？________________________________________________________________________.(3)在交流合作时，有位同学提出用如实图7－3所示的电路，只要将图中P端分别和1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价．实图7－3解析　(1)本实验采用的是控制变量法，分别选用导体材料相同、横截面积相同时，导体的长度不同，B、C符合要求；选用导体材料相同、长度相同时，导体的横截面积不同，C、D符合要求；选用导体横截面积相同、长度相同时，导体的材料不同，C、E符合要求．故选BCDE.答案　(1)BCDE　(2)不正确，因为它们的材料不完全相同．(3)不能探究出.①实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等；②电流表的内阻与金属丝相比不能忽略，对实验影响较大．3．在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如实图7－4所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．实图7－48\n(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A．电压表0～3V，内阻10kΩB．电压表0～15V，内阻50kΩC．电流表0～0.6A，内阻0.05ΩD．电流表0～3A，内阻0.01ΩE．滑动变阻器，0～10ΩF．滑动变阻器，0～100Ω①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)②实验中某同学的实物接线如实图7－5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．实图7－5错误1：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________错误2：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率ρ＝________.解析　(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180mm(或0.179mm)，所以该金属丝直径应为0.5mm＋0.180mm(或0.179mm)＝0.680mm(或0.679mm)．(2)①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3V，用3V量程的电压表A；因为电阻丝的电阻大约为5Ω，如果把3V的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6A，因此用量程是0.6A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5Ω，为了减小实验误差，应选10Ω的滑动变阻器E.(3)由R＝ρ可得：ρ＝.8\n答案　(1)0.680(或0.679)　(2)①A　C　E　②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上　错误2：采用了电流表内接法　(3)4．(1)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如实图7－6所示，该金属丝的直径是________mm.图7－3－6(2)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表(量程100μA，内阻约2kΩ)；B．电流表(量程500μA，内阻约300Ω)；C．电压表(量程15V，内阻约100kΩ)；D．电压表(量程50V，内阻约500kΩ)；E．直流电源(20V，允许最大电流1A)；F．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定功率1W)；G．开关和导线若干．电流表应选________，电压表应选________．(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，如实图7－7所示，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________.实图7－7解析　(1)D＝1mm＋0.5mm＋20.6×0.01mm＝1.706mm.(2)由于电源电压为20V，为测量精确应选电压表C，此时电路中电流表的最大电流Im＝＝0.6mA＝600μA，为保证安全，需选电流表B.≈，≈，故Rx是大电阻，故电流表应采用内接式接法．滑动变阻器最大阻值1kΩ，待测电阻约25kΩ，限流式接法变阻器调节范围很小，起不到应有作用，故应采用分压式接法．答案　(1)1.706(1.704～1.708均可)(2)B　C　①电流表应采用内接的方式　②滑动变阻器应采用分压式接法8\n5．如实图7－8所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：器　材规　格待测电阻Rx阻值在900Ω～1000Ω之间电源E具有一定内阻，电动势约9.0V电压表V1量程2.0V，内阻r1＝1000Ω电压表V2量程5.0V，内阻r2＝2500Ω电流表A量程3.0A，内阻r＝0.10Ω滑动变阻器R开关S、导线若干最大阻值约100Ω，额定电流0.5A为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代替导线，在所给的实验器材中选择合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路．实图7－8解析　由于待测电阻约1000Ω，滑动变阻器最大电阻为100Ω，要使电表读数发生变化，滑动变阻器必须使用分压式接法．当电源电动势全部加在待测电阻上时，流过的电流约为I＝＝A＝9mA<3.0A，显然不能用电流表来测电流，而应该把其中一个电压表V1当电流表来使用．根据比值法容易判断出待测电阻是大电阻，伏安法应使用内接法．答案　8\n6．为了测量电流表A1的内阻，某同学采用如实图7－9所示的实验电路．其中：实图7－9A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程是200μA；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关．(1)①实验中滑动变阻器采用________接法(填“分压”或“限流”)；②根据如实图7－9所示电路的实物图，请在下面方框中画出实验电路图．8\n(2)请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”)；将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调整滑动变阻器R2，使电流表A2的读数是150μA；②将开关S2扳到接点b处，________，使电流表A2的读数仍是150μA.③若此时电阻箱各旋钮的位置如实图7－10所示，则待测电流表A1的内阻Rg＝________Ω.实图7－10(3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用________．(填写阻值前相应的字母)A．200kΩB．20kΩC．15kΩD．150kΩ解析　(1)①该电路为限流接法　②电路图如答案图所示．(2)①闭合开关之前，应使滑动变阻器的阻值最大，滑片在最左端；本实验使用替代法测量电流表的内阻，因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同，开关接b时，需调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，读数为86.3Ω.(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时，电路中的电流不能超过两个电流表的量程，即I＝≤200×10－6A，解得R3≥20kΩ.答案　(1)①限流8\n②如图所示(2)①左端　②保持R2不变，调整变阻箱R1　③86.3(3)B8