高考物理一轮复习课练卷24实验测定金属的电阻率及解析.docx
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高考物理一轮复习课练卷24实验测定金属的电阻率及解析
2020高考物理一轮复习课练卷
24.【实验：
测定金属的电阻率】
实验：
测定金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线
1.[2019·广东省汕头市潮南实验学校摸底]测定一卷阻值约为30Ω的金属漆包线的长度，实验室提供下列器材：
A．电流表A：
量程0.6A，内阻RA约为20Ω
B．电压表V：
量程15V，内阻RV约为4kΩ
C．学生电源E：
可提供20V直流电压
D．滑动变阻器R1：
阻值范围0～10Ω
E．滑动变阻器R2：
阻值范围0～500Ω
F．电键S及导线若干
（1）为了较准确地测量该漆包线的电阻，滑动变阻器应选择________（选填“R1”或“R2”），并将图1方框中的电路图补画完整．
（2）根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的示数如图2和图3所示，则电压表的读数U为________V，电流表的读数I为________A.
（3）已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为ρ，则这一卷漆包线的长度L＝________（用U、I、d、ρ表示）．
答案：
（1）R1 电路图见解析
（2）13.5 0.46 （3）
解析：
（1）题目中给出的电源电压为20V，而给出的电压表量程为15V，为了便于控制，采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器选最大阻值较小的D；由于电流表的内阻与漆包线的阻值相差不多，测量电路应用电流表外接法，电路图如图所示；
（2）电压表量程为15V，故最小分度为0.5V，读数为13.5V，电流表量程为0.6A，最小分度为0.02A，则读数为0.46A；（3）由电阻公式可知：
RL＝
＝ρ
＝ρ
，得漆包线的长度L＝
.
2．[2019·河北省名校联盟一测]冬春季节降水量少，广东沿海附近江河水位降低，涨潮时海水倒灌，出现所谓的“咸湖”现象，因此沿海地区城市自来水的离子浓度增高，水质受到影响，为了研究“咸湖”出现的规律，某同学设计了一个检测河水电阻率的实验，他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图1所示，两电极相距L＝0.314m，其间充满待测的河水，安装前他用如图2所示的游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图3所示，他还选用了以下仪器：
量程15V、内阻约300kΩ的电压表；量程300μA、内阻约50Ω的电流表；最大阻值为1kΩ的滑动变阻器；电动势E＝12V、内阻r＝6Ω的电池，开关一只以及导线若干．图4坐标中包括坐标为（0,0）的点在内的8个点表示他测得的8组电流I、电压U的值，根据以上材料完成以下问题．
（1）测量玻璃管的内径时，应将图2中游标卡尺的A、B、C三部分中的________与玻璃管内壁接触（填代号）．
（2）玻璃管的内径d＝________mm.
（3）图5中的实物仪器有一部分已连线，将其他部分连接成能测出图4数据的实物连接图．
（4）河水的电阻率ρ＝________（结果保留两位有效数字）．
答案：
（1）A
（2）5.50 （3）见解析 （4）7.6Ω·m
解析：
（1）根据游标卡尺的使用方法可知，测量玻璃管内径时，应用题图2游标卡尺的A部分与玻璃管的内径接触．
（2）游标卡尺读数为d＝5mm＋10×0.05mm＝5.50mm.（3）在测量水柱的电阻时，滑动变阻器应用分压式接法，由题给数据知水柱的电阻远大于电流表内阻，所以电流表应用内接法，实物连线图如图1所示．（4）在坐标图中画出U—I图线如图2所示，由U—I图象可求出水柱电阻R＝
＝
Ω＝1×105Ω，再根据S＝
及R＝ρ
，可解得ρ＝
＝
Ω·m＝7.6Ω·m.
3．[2019·江苏省苏州调研]某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验过程中：
（1）小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则它们的读数依次是________mm、________A、______V.
（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约几十千欧，电源为干电池组（不宜在长时间、大功率状况下使用），电源电动势E＝4.5V，内阻较小，则A、B两电路图中，________（选填字母符号）电路为本次实验应当采用的电路，但用此电路测量的金属丝电阻会偏________（选填“大”或“小”）．
（3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA＝2.0Ω，那么能准确测量出金属丝电阻Rx的电路应是两电路图中的________（选填字母代号），使用该电路实验时，电流表示数为I、电压表示数为U，则金属丝电阻Rx＝________（用题中字母代号表示）．
答案：
（1）0.999（0.998～1.000） 0.42 2.27（2.25～2.29）
（2）A 小 （3）B
－RA
解析：
（1）螺旋测微器固定部分为0.5mm，可动部分可估读为49.9×0.01mm，故读数为：
0.5mm＋49.9×0.01mm＝0.999mm；电流表量程为0.6A，则最小刻度为0.02A，故读数为0.42A；电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，故读数为2.27V．
（2）因电源不能在大功率下长时间使用，则本实验中滑动变阻器应采用限流接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的阻值约为5Ω，故采用电流表外接法误差较小；在实验中电压表示数准确，但电流测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小．所以选A电路，此电路测量的金属丝电阻会偏小．（3）因已知电流表内阻的准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻，故应选B电路；待测电阻及电流表的总电阻R总＝
，则待测电阻Rx＝R总－RA＝
－RA.
4．[2019·四川省龙泉一中模拟]要测量某种合金丝的电阻率．
（1）若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率ρ＝________.用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为________mm.
（2）图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关．根据原理图在图丙中将实物图补充完整．
（3）闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U1＝1.35V，I1＝0.30A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U2＝0.92V，I2＝0.32A．根据以上测量数据判断，当S2处于位置__________（选填“a”或“b”）时，测量相对准确，测量值Rx＝__________Ω（结果保留两位有效数字）．
答案：
（1）
0.650
（2）实物图见解析 （3）b 2.9
解析：
（1）合金丝电阻：
R＝ρ
＝ρ
，则电阻率：
ρ＝
；由题图甲可知，其读数为：
0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm；
（2）实物图如图所示；（3）根据|
|＝
＝0.32，而
＝
＝0.07，可知，电压表变化较大，电流表内阻影响较大，因此电流表必须外接，即S2处于位置b，根据欧姆定律，则有：
Rx＝
Ω＝2.9Ω.
5．[2019·山西省忻州一中模拟]要测绘一个标有“3V 1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线，备有下列器材：
A．电压表（量程3V，内阻约6kΩ）；
B．电压表（量程15V，内阻约30kΩ）；
C．电流表（量程0.6A，内阻约0.5Ω）；
D．电流表（量程3A，内阻约0.1Ω）；
E．滑动变阻器（阻值范围0～5Ω）；
F．滑动变阻器（阻值范围0～100Ω）；
G．直流电源（3V，内阻不计）；
H．开关、导线若干．
（1）要求多次测量并使电压表读数从零开始连续可调，上述器材中电压表应选用____________；电流表应选用__________；滑动变阻器应选用____________．（以上均填写器材前字母）
（2）请将图甲中的实物电路图用笔画线代替导线补充完整．
（3）图乙为某同学根据正确的实验电路所测的几组数据画出的U—I图象，图象是一条曲线而不是直线的原因是______________________；从图象中可求得小灯泡电压为1.8V时小灯泡的实际功率为________W.
答案：
（1）A C E
（2）实物图连接见解析
（3）小灯泡的电阻会随温度的升高而增大 0.72
解析：
（1）灯泡额定电压为3V，故电压表应选择3V量程的A；由P＝
可知，I＝
＝
A＝0.5A，故电流表应选择C；本实验要求电流从零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法，故滑动变阻器应选用最大阻值较小的E.
（2）本实验采用滑动变阻器分压接法，同时因灯泡内阻较小，故应选用电流表外接法；如图所示．（3）灯泡电阻随温度的升高而增大，因此图象为曲线；当电压为1.8V时，电流为0.4A，则功率P＝UI＝1.8×0.4W＝0.72W.
6．[2019·河北省承德二中模拟]某同学描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验器材有：
电压表
：
量程为3V，内阻为3kΩ
电流表
：
量程为0.6A，内阻约为2Ω
定值电阻R0：
阻值为1kΩ
小灯泡L：
额定电压为3.8V
滑动变阻器R：
阻值范围为0～10Ω
电池E：
电动势为6V
开关S，导线若干．
该同学按如图甲所示的电路进行实验，通过正确实验操作和读数，得到了几组电压表的示数和电流表的示数，部分数据如下表：
电流（A）
0.085
0.155
0.212
0.235
0.278
0.315
电压（V）
0.17
0.60
1.20
1.50
2.10
2.70
（1）当电压表示数为1.20V时，小灯泡两端的电压为________V．（保留三位有效数字）
（2）在图乙中画出小灯泡的伏安特性曲线．
（3）若把这个小灯泡与电动势为3V、内阻为10Ω的干电池连接成闭合电路，此时小灯泡的电阻为________Ω，实际功率为________W．（结果保留两位有效数字）
答案：
（1）1.60
（2）见解析 （3）6.6 0.21
解析：
（1）由题图甲可知，电压表与定值电阻串联后并联接在灯泡两端，则灯泡的实际电压为电压表两端电压与定值电阻两端电压之和，则可知U1＝
（RV＋R0）＝
×（3＋1）V＝1.60V；
（2）根据表中数据利用描点法可得出对应的I—U图象，如图所示；（3）若把这个小灯泡与电动势为3V、内阻为10Ω的干电池连接成闭合电路，电池的路端电压与灯泡两端的电压相等，作出电源的伏安特性曲线，则两图线的交点表示灯泡的工作点，由图可知，灯泡的电压为1.18V，电流为0.18A；由欧姆定律可知，灯泡内阻RL＝
＝
Ω＝6.6Ω，灯泡的功率P＝UI＝1.18×0.18W＝0.21W.
课时测评
综合提能力 课时练 赢高分
1.[2018·全国卷Ⅲ]一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻（R0＝20.0Ω）；
可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：
（1）按照实验原理线路图（a），将图（b）中实物连线；
（2）将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；
（3）将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表
的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表
的示数U2.
（4）待测电阻阻值的表达式Rx＝________（用R0、U1、U2表示）．
（5）重复步骤（3），得到如下数据：
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
（6）利用上述5次测量所得
的平均值，求得Rx＝____Ω.（保留1位小数）
答案：
（1）实物连线如图
（4）
R0 （6）48.2
解析：
（1）根据原理图，沿电流的流向依次连接．
①先将E、R、S1连接起来，组成闭合回路．
②将R0、Rx与R连接起来．
③将
、S2与Rx连接起来．
（4）由于
为理想电压表，故S2接1、或接2时流过R0、Rx的电流相等．
根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得
＝
解得Rx＝
R0
（6）将各次的
代入Rx＝
R0得
Rx1＝48.8Ω Rx2＝48.6Ω Rx3＝47.8Ω Rx4＝48.0Ω Rx5＝47.8Ω
然后求平均值，即Rx＝
＝48.2Ω.
2．[2018·全国卷Ⅰ]某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：
置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25℃时的阻值）为900.0Ω；电源E（6V，内阻可忽略）；电压表
（量程150mV）；定值电阻R0（阻值20.0Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω）；电阻箱R2（阻值范围0～999.9Ω）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.
实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0℃.实验得到的R2－t数据见下表.
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到________（填“a”或“b”）端；
（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线；
（3）由图（b）可得到RT在25℃～80℃范围内的温度特性．当t＝44.0℃时，可得RT＝______Ω；
（4）将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图（c）所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.
答案：
（1）b
（2）如图所示
（3）450 （4）620.0 33.0
解析：
（1）闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．
（3）由图象可知t＝44.0℃时，电阻的阻值为450Ω.
（4）由图（c）可得电阻箱阻值为620.0Ω，由图象可得温度约为33.0℃.
3．[2019·吉林省长春一测]为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω），有以下器材可供选择：
电流表A1（量程为0～50mA，内阻约为10Ω）；
电流表A2（量程为0～3A，内阻约为0.12Ω）；
电压表V1（量程为0～3V，内阻很大）；
电压表V2（量程为0～15V，内阻很大）；
电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）；
定值电阻R（20Ω，允许最大电流为1.0A）；
滑动变阻器R1（0～10Ω，允许最大电流为2.0A）；
滑动变阻器R2（0～1kΩ，允许最大电流为0.5A）；
单刀单掷开关S一个，导线若干．
根据以上器材设计电路，要求测量范围尽可能大、测量精确度高．
（1）电流表应选____________，电压表应选____________，滑动变阻器应选____________（填写器材符号）．
（2）请在虚线框内画出测量电阻Rx阻值的实验电路图（并在电路图中标出所用元件的对应符号）．
（3）若电压表示数为U，电流表示数为I，则待测电阻Rx的表达式为Rx＝____________.
答案：
（1）A1 V1 R1
（2）如图所示 （3）
－R（
－20Ω也对）
解析：
（1）因电源电压约为3V，故电压表量程应选择0～3V，即选电压表V1；因待测电阻约为30Ω，则电路中的最大电流约为100mA,0～3A的电流表量程太大，应选用量程为0～50mA的电流表，故选电流表A1；根据题意可知，电路应采用分压式接法，滑动变阻器应选用最大阻值较小的R1.
（2）为了使测量范围尽可能大，同时为了提高实验的精确度，根据电压表和电流表量程、待测电阻阻值分析可知，需将定值电阻接入电路与待测电阻串联；电压表的内阻很大，分流较小，故采用电流表外接法．（3）由欧姆定律可知R＋Rx＝
，可得Rx＝
－R.
4．[2019·江苏省南京调研]图甲是用来测量某电阻丝（阻值约二十欧姆）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
电源E
电动势3.0V，内阻未知
B
电流表A1
量程0～100mA，内阻约为5Ω
C
电流表A2
量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω
D
电阻箱R
0～999.9Ω
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，按照图甲连接实验电路；
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乙所示，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，绘出了如图丙所示的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均可）
（2）B （3）
（4）无 见解析
解析：
（1）螺旋测微器的读数为：
d＝0.5mm＋23.0×0.01mm＝0.730mm；
（2）电阻丝的电阻在二十欧姆左右，电源电动势为3V，则电路中的电流约0.15A，所以电流表应选B；（3）根据闭合电路欧姆定律：
E＝Ig（R＋Rl＋r＋RA1），又Rl＝ρ
，联立解得：
R＝
－r－
－RA1，由题图丙可知：
＝
＝
，解得：
ρ＝
；（4）由（3）可知电流表的内阻对测量电阻丝的电阻率无影响．
5．[2019·山西重点中学联考]太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的I—U特性．所用的器材包括：
太阳能电池板，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干．
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的______（选填“a”或“b”）．
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I—U图象．由图乙可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池板的电阻__________（选填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池板的电阻为__________Ω.
（3）当有光照射时，太阳能电池板可视为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该太阳能电池板视为电源时的电动势为________V；若把它与阻值为1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，在该光照射情况下，该太阳能电池板的效率是________%.（结果保留三位有效数字）
答案：
（1）a
（2）很大 1000
（3）2.80 64.3（64.1～64.5之间均可）
解析：
（1）用题图甲中a电路可以在太阳能电池板上得到从零开始的电压，从而得到太阳能电池板的伏安特性曲线，故应选a.
（2）由题图乙可知，当电压小于2.00V时，通过太阳能电池板的电流为零，故太阳能电池板的电阻很大；当电压为2.80V时，电流为2.80mA，则太阳能电池板的电阻为R′＝
＝1000Ω.（3）U—I图线纵轴截距表示电源电动势，太阳能电池板视为电源时的电动势为2.80V；若把它与阻值为1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，则画出此电阻的U—I图线与太阳能电池板的U—I图线交于一点，读出U＝1.80V，I＝1.80mA，该太阳能电池板的效率是η＝
＝
×100%≈64.3%.
6．[2019·河南省豫南九校联考]为测绘一个标有“4V 2.4W”的小电风扇（线圈电阻恒定）的U—I图线，电风扇两端的电压需要从零逐渐增加到4V，并便于操作，实验室备有下列器材：
A．电池组（电动势为4.5V，内阻约为1Ω）
B．电压表（量程为0～6V，内阻约为4kΩ）
C．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表A2（量程为0～3A，内阻约为0.05Ω）
E．滑动变阻器R1（最大阻值20Ω，额定电流1A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）
G．开关和导线若干
（1）实验中所用的电流表应选________（选填“C”或“D”），滑动变阻器应选（选填“E”或“F”）．
（2）请用笔画线代替导线将实物图（图甲）连接成符合这个实验要求的电路．
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数大于0.5V时电风扇才开始转动，小电风扇的U—I图象如图乙所示，则电风扇的电阻为________Ω，正常工作时的机械功率为________W.
答案：
（1）C E
（2）见解析 （3）2.5 1.5
解析：
（1）电风扇的额定电流I＝
＝0.6A，从读数误差的角度考虑，电流表选择C，电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择最大阻值较小的E时误差较小，调节也方便；
（2）因为电压、电流需从零开始测量，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻约6.67Ω，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法，实物图的连接如图所示；（3）电压表示数小于0.5V时电风扇没转动，根据欧姆定律得R＝
＝
Ω＝2.5Ω，正常工作时电压为4V，根据图象知电流为0.6A，则电风扇发热功率P′＝0.36×2.5W＝0.9W，则机械功率P″＝（2.4－0.9）W＝1.5W.
7.
有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重1～2N，长约为30cm，电阻约为10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0.因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：
A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表（0～600mA,1.0Ω）
D．电流表（0～3A,0.1Ω）
E．电压表（0～3V,6kΩ）
F．滑动变阻器（0～20Ω，0.5A）
G．滑动变阻器（0～10kΩ，2A）
H．蓄电池（6V,0.05Ω）
I．开关一个，带夹子的导线若
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