专题66 测定金属的电阻率.docx
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专题66测定金属的电阻率
专题66测定金属的电阻率
规则验证:
2012年广东理综物理第34题、2012年山东理综第21题、2012年北京理综第21题
命题规律:
、伏安法测电阻率实验是高考考查的重点和热点,考查伏安法测电阻率实验的试题,综合性强、难度中等。
【典例分析】
1.(2012年广东理综物理第34题)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图15(a)和图15(b)所示,长度为_____cm,直径为_____mm。
②按图15(c)链接电路后,实验操作如下:
(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
(b)将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为_____Ω。
2.(2012年山东理综第21题)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:
Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:
V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表:
A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:
E1(电动势3V,内阻不计)
E2(电动势12V,内阻不计)
滑动变阻器:
R(最大阻值约20Ω)
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为mm。
②若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选、电源应选(均填器材代号),在虚线框中(问答题卡)完成电路原理图。
3.(18分)(2012年北京理综第21题)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准,待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图4甲所示,其读数应为m(该值接近多次测量的平均值)
(2)用伏安法测金属丝的电阻R。
实验所用器材为:
电源(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干。
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图4中的图(选填:
“乙”或“丙”)
(3)图3是测量R的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。
请根据
(2)所选的电路图,补充完成图4丁中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流变不至于被烧坏。
这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4戊所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。
图4戊中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U--I图线,由图线得到金属丝的阻值R=Ω(保留两位有效数字)。
(4)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率为(填选项钱的符号)。
A.1×10-2Ω·mB.1×10-4Ω·mC.1×10-6Ω·mD.1×10-8Ω·m
(5)任何实验测量都存在误差。
本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是(有多个正确选项)。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除测量仪表引起的系统误差
D.用U---I图像处理数据求金属丝电阻可以减少偶然误差
【名师点评】新课标教材在必修一中的学生实验3专门介绍了误差和有效数字,误差部分介绍了偶然误差和系统误差,绝对误差和相对误差。
2012高考大纲中要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要;不要求计算误差。
此题将测定金属电阻率与误差分析组合在一起,依纲扣本,考查电学实验及其相关知识。
4.(2010山东理综)在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图所示。
闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):
①若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是 (填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。
②若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障。
先将选择开关旋至 档(填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”),再将 (填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。
若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是 、 、 。
5.(2009·广东物理)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。
所用的器材包括:
输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等。
(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹上一个小金属夹,金属夹,金属夹可在金属丝上移动。
请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图14
(2)实验的主要步骤如下:
①正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;
②读出电流表的示数,记录金属夹的位置;
③断开开关,_________________,合上开关,重复②的操作。
(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图15的关系图线,其斜率为________A-1·m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了______的电阻之和。
(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图16所示。
金属丝的直径是______。
图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为___________(保留三位有效数字)。
6.(2008·重庆理综)某研究性学习小组设计了图3所示的电路,用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系.图中E为直流电源,K为开关,K1为单刀双掷开关,V为电压表,A为多量程电流表,R为滑动变阻器,Rx为待测稀盐水溶液液柱.
①实验时,闭合K之前将R的滑片P置于(填“C”或“D”)端;当用电流表外接法测量Rx的阻值时,K1应置于位置(填“1”或“2”).
②在一定条件下,用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图4所示(不计由于通电导致的化学变化).实验中Rx的横截面积为20cm2,长度为20cm,用内接法测量Rx的阻值是3500Ω,则其电阻率为Ω·m,由图中对应曲线(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为%(结果保留2位有效数字).
7(2012年3月四川南充市二模)某同学测定一根金属丝的电阻率.
①用螺旋测微器测量金属丝的直径如左下图所示,则该金属丝的直径为_____mm.
②先用多用电表粗测其电阻.将选择开关调到欧姆挡“×10”档位,测量时发现指针向右偏转角度太大,这时他应该:
a.将选择开关换成欧姆挡的“_____”档位(选填“×100”或“×l”)
b.调零后再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如右下图所示,则此段金属丝的电阻约为_____Ω。
③现要进一步较精确测量其阻值,实验室提供了以下各种器材:
4V的直流电源、3V量程的直流电压表、电键、导线等.还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用:
A.电流表A1(量程0.3A,内阻约1Ω)
B.电流表A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω)
C.滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω)
D.滑动变阻器R2(最大阻值为50Ω)
为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大.电流表应选_____滑动变阻器应选_____(填器材前面的字母)
8.(2012年3月福建莆田质检)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中,获得的金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图所示,则它们的值分别是mm、A、V.。
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20kΩ。
电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电动势E=4.5V,内阻很小。
则以下电路图中(填电路图下方的字母)电路为本次实验应当采用的最佳电路。
用此电路测得的金属丝电阻Rx比真实值(填“大”或“小”)。
若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω,那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的电路。
若此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Rx=。
(用题中各物理量符号表示)
9.(2012年4月广西南宁三模)
(1)某同学想利用所学知识测量某种材料的电阻率,由于不知其大约阻值,于是,他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻,经正确操作后,用“×100Q”挡时发现指针偏转情况如图所示,则他应该换用挡(填“×10
”或“×lk”)重新测量,换挡后,在测量前先要。
(2)要测出
(1)中所给材料样品的电阻率,必须精确测出该段样品的阻值.除了导线和开关外,实验室还备有以下器材可供选用:
电压表V1,量程6V,内阻R1,等于20kfl
电压表V2,量程10V,内阻R2。
约30k
滑动变阻器R1,0~20
,额定电流2A
滑动变阻器R2,0~2000
,额定电流1mA
电源E(电动势为12V,内阻r约2
)
①请选择合适的器材,设计出便于精确测量的电路图画在方框中.其中滑动变阻器应选___.
②若选用其中一组电表的数据,设该段圆柱形材料的长为L,直径为d,由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为____,式中符号的含义为___.
10.(2012湖南衡阳六校联考)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度.测量3次,求出其平均值l.其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为________cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为________mm.
(2)采用右图所示的电路测量金属丝的电阻.电阻的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”).最后由公式ρ=________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示).
11.(2012重庆期末测试)在“测金属丝电阻率”实验中,提供以下实验器材;
待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、直尺;
电源E(电动势约3V);电压表V(量程3V,内阻约5kΩ):
电流表A(量程0.6A、内阻为1.0Ω);
滑动变阻器、开关及导线若干.
某同学进行了如下操作:
①如题22-2图所示,用直尺测金属丝的长度L=m;
②如题22-3图所示,用螺旋测微器测金属丝直径d=m;
③按照实验设计进行了实物连接如题22-4图并进行了相应测量,利用电压表和电流表读数画出了如题22-5图的U—I图象。
由此得到金属丝电阻R=Ω
④根据以上测量,计算该金属丝的电阻率ρ=Ω·m.(计算结果保留两位有效数字)
12.(2012年2月深圳第一次调研)在测定一根粗细均匀合金丝Rx的电阻率的实验中.
Ⅰ.利用螺旋测微器测定合金丝的直径,示数如图(a)所示,则可读得合金丝的直径为___mm.
Ⅱ.待测合金丝Rx的电阻约为5Ω.提供的仪器有:
A.电压表V(内阻约为10kΩ,量程为3V)
B.电流表A1(内阻约为3Ω,量程为0.6A)
C.电流表A2(内阻约为0.1Ω,量程为3A)
D.滑动变阻器R(阻值为0~5Ω,额定电流为2A)
E.电源E(电动势为5V,内电阻为1Ω)
F.一个开关、若干导线
①要求较准确地测出其阻值,电流表应选.(填序号)
②某同学根据以上仪器,按图(b)连接实验线路,在实验中发现电流表示数变化范围较窄,现请你用笔在图(b)中画一条线对电路进行修改,使电流表示数的变化范围变宽.
③修改后的电路其测量结果比真实值偏___(填“大”或“小”).
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