2021年高考物理一轮复习考点26实验测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器测电阻课件

实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)测电阻考点26第1步狂刷小题·夯基础1．为了测量一未知电阻Rx的阻值(约150Ω)，提供了如下器材：A．电压表V1(量程0～1.5V，内阻约2kΩ)B．电压表V2(量程0～3V，内阻约3kΩ)C．电流表A(量程0～30mA，内阻约3Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω，允许通过的最大电流10A)E．滑动变阻器R2(0～200Ω，允许通过的最大电流1A)F．直流电源E(3V，内阻约1Ω)G．开关、导线若干答案图见解析(1)甲同学根据以上器材，设计了用伏安法测量电阻的电路，为了减小实验误差，请在图甲中虚线框内补画出合理的电路，在该电路中，电压表应选择________，滑动变阻器应选择________。(均填仪器前的字母代号)BE(2)乙同学设计了如图乙所示的电路，测量过程如下：①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R1、R2的滑片至适当位置，使电压表V1的示数恰好为电压表V2示数的一半；②断开开关S2，保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，读出电压表V1的示数U，电流表A的示数I，则待测电阻阻值Rx＝________；③通过改变滑动变阻器R1的滑片位置，可以进行多次测量。(3)比较甲、乙两同学的测量方案，你认为________同学的方案更有利于减小系统误差。UI乙解析(1)直流电源E＝3V，可知电压表应选择B；滑动变阻器用限流电路，则滑动变阻器选择与未知电阻Rx阻值相当的E；由RxRA＝1503RVRx＝3000150可知电流表应内接，电路图如图。(2)在步骤①中电压表V1的示数恰好为电压表V2示数的一半，可知Rx两端的电压等于R2两端的电压，且均为U；则待测电阻阻值Rx＝UI。(3)甲同学的方案中，由于电流表的分压作用，测得的电阻值偏大；乙同学的测量中没有系统误差，故乙同学的方案更有利于减小系统误差。解析2．用伏安法测电阻，不论是电流表内接法，还是电流表外接法，都有系统误差。(1)如图a所示，如果电压表和电流表的读数分别为UV和IA，待测电阻的测量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值；如果已知电压表的内阻为RV，则待测电阻的阻值Rx＝___________。小于RVUVRVIA－UV(2)由于电压表的内阻未知，小明设计了如图b所示的电路测量待测电阻阻值。具体步骤如下：①闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流计的读数为零；②记录电压表的读数U和电流表的读数I；③待测电阻的阻值Rx＝________。(3)小华设计了图c所示的电路测量待测电阻阻值。具体步骤如下：①断开开关S1，闭合S2，调节滑动变阻器R1、R2，使电流表A1的读数恰好为电流表A2的读数的一半；②闭合S1，并保持滑动变阻器R2的滑动触头位置不变，记录电压表的读数U′和电流表A1的读数I′；③待测电阻的阻值Rx＝________。UIU′I′解析(1)a图为电流表外接，由于电压表的分流作用，Rx中的电流小于电流表的示数，所以待测电阻的测量值小于真实值，由部分电路欧姆定律可知，Rx＝URxIRx＝UVIA－UVRV＝RVUVRVIA－UV。(2)由于电流计的示数为零，即IG＝0，说明I即为通过Rx的电流，即Ix＝I，电压表的读数U为电流计两端的电压UG和电阻Rx两端电压Ux之和，但UG＝IG·Rg＝0，故U＝Ux，由欧姆定律可知，Rx＝UxIx＝UI。(3)开关S1闭合前，调节R1、R2，使A1的读数恰好为A2的读数的一半，则R2＋RA1＝Rx，所以S1闭合后，流过待测电阻的电流为I′，待测电阻两端的电压为U′，所以Rx＝U′I′。解析3．利用如图甲所示电路可以测量电流表G1的内阻，可供选择的器材如下：①待测电流表G1：量程为0～5mA，内阻约为300Ω②电流表G2：量程为0～10mA，内阻为40Ω③定值电阻R1：阻值为10Ω④定值电阻R2：阻值为200Ω⑤滑动变阻器R3：阻值范围为0～1000Ω⑥滑动变阻器R4：阻值范围为0～20Ω⑦干电池E：电动势约为1.5V，内阻很小可忽略⑧开关S及导线若干(1)定值电阻R0应选________，滑动变阻器R应选________。(在空格内填写仪器前面的序号)(2)用笔画线代替导线，按图甲要求，在图乙中连接实物图。⑥④答案图见解析(3)实验步骤如下：①按电路图连接电路(为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端)；②闭合开关S，移动滑片P至某一位置，记录G1和G2的读数，分别记为I1和I2；③多次移动滑片P，记录各次G1和G2的读数I1和I2；④以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出相应图线，如图丙所示；⑤根据I1­I2图线的斜率k及定值电阻R0，得到待测电流表G1的内表达式为r1＝________。(用k、R0表示)1k－1R0解析(1)器材选择：因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍，定值电阻要和待测电流表内阻接近，故定值电阻选④；滑动变阻器采用分压式接法，要选阻值较小的，故滑动变阻器选⑥。(2)连接实物图如图所示。(3)由电路图可知：I2＝I1＋I1r1R0，即I1＝R0R0＋r1I2，所以I1­I2图象的斜率k＝R0R0＋r1，则r1＝1k－1R0。解析4．某实验小组利用所提供的如下器材测量某一金属丝Rx(电阻约为10Ω)的电阻率。使用刻度尺测得金属丝长度L＝0.825m，使用螺旋测微器测量金属丝的直径，可供选择的器材还有：电池组E(电动势为9.0V，内阻约1Ω)；电流表A1(量程0～100mA，内阻为5Ω)；电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.3Ω)；定值电阻R1＝55Ω；滑动变阻器R(0～5Ω)；开关一个、导线若干。(1)螺旋测微器示数如图甲所示，可知金属丝直径为________________________mm。0.998(0.997～0.999均可)(2)若想更加精确地测出金属丝的电阻，请设计出测量电路图，并标明所用器材符号。要求使用提供的全部器材，能够测量多组数据，测量尽量准确。(3)按照所设计出的测量电路，在某次测量中获得的数据如图乙所示，则电流表A1的示数为________mA，电流表A2的示数为________A。(4)由以上所测的数据可算得金属丝的电阻率为________。A．9.90×10－4Ω·mB．9.90×10－5Ω·mC．9.90×10－6Ω·mD．9.90×10－7Ω·m650.44C解析(1)螺旋测微器读数为0.5mm＋49.8×0.01mm＝0.998mm。(2)题中没有电压表，有两个电流表，其中电流表A1内阻已知，使A1与R1串联改装成量程为100mA×(55＋5)Ω＝6V的电压表，其内阻RV＝60Ω已知，所以采用电流表外接法来测Rx电阻。为了测量多组数据且测量准确，滑动变阻器应采用分压接法使测量电路的电流从0增大到最大值，电路图见答案。(4)根据(3)问I1＝0.065A，I2＝0.44A，可得Ix＝I2－I1＝0.375A，Rx＝UxIx＝I1R1＋RA1Ix＝10.4Ω，Rx的电阻率ρ＝Rx·SL＝Rx·πd24L≈9.90×10－6Ω·m，C正确。解析题组二高考真题5．(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是_________________________mm。(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。电源E(电动势10V，内阻约为10Ω)电流表A1(量程0～250mA，内阻R1＝5Ω)电流表A2(量程0～300mA，内阻约为5Ω)滑动变阻器R(最大阻值10Ω，额定电流2A)开关S及导线若干0.200(0.196～0.204均可)答案图见解析(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。相等I1R1I2－I1解析(1)d＝20.0×0.01mm＝0.200mm。(2)本题要测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的满偏电压UA1＝ImR1＝1.25V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时，通过Rx的电流为I＝I2－I1，Rx两端电压U＝I1·R1，故Rx＝UI＝I1R1I2－I1。不考虑读数误差，从设计原理看，测量值等于真实值。解析6．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图a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位置，闭合S1；答案图见解析(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：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留一位小数)U2U1－1R048.2解析开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I＝U1R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx＝UI＝U2－U1U1R0＝U2U1－1R0。5次测量所得U2U1的平均值为15(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，故Rx＝U2U1－1R0＝(3.41－1)×20.0Ω＝48.2Ω。解析7．(2018·天津高考)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1V，内阻约为10kΩ)B．电压表(量程0～10V，内阻约为100kΩ)C．电流表(0～1mA，内阻约为30Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻约为0.05Ω)E．电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计)F．电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________。(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________。BCF大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)解析(1)若选用电源1.5V，由于被测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源选用电动势为12V的，即F；则电压表就应该选取B；电路中的最大电流为Im＝1210000A＝1.2mA，故选用电流表C。(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10Ω，若采用滑动变阻器的限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法；由于RVRx＜RxRA，所以采用电流表内接法，电路图如答案所示。(3)由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流的测量值是准确的，根据Rx＝UI可知测量值偏大。解析8．(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图a所示的电路测量一微安表(量程为100μA，内阻大约为2500Ω)的内阻。可使用的器材