高考物理总复习实验8 测定金属的电阻率

第八章实验8
1．在把电流表改装成电压表的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，其主要操作步骤如下：
①接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度；
②保持R1不变，再接通S2，调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半；
③读出R2的阻值，即可认为电流表的内阻r g＝R2.
现备有如下器材：
A．电流表(量程0～100 μA，内阻约为100 Ω)
B．电阻箱(范围0～9.9 Ω)
C．电阻箱(范围0～999.9 Ω)
D．电阻箱(范围0～99 999 Ω)
E．电源(电动势3 V，内阻不计)
F．电源(电动势6 V，内阻不计)
G．开关和若干导线
(1)电路图中R1应选________，R2应选________，电源应选________．(填入所选器材的字母代号)
(2)实验中读得R2的阻值为100 Ω，若将此电流表改装成量程为 3 V的电压表，应________联一个阻值为________Ω的电阻．
解析(1)要减小测量误差，串联在干路中的R1应尽可能大，在R1尽可能大的情况下又保证电流表能半偏，所以电源电动势应该较大．接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度，此时电路中的电流为满偏电流，即100 μA，由电源电动势为6 V，则R1的阻值约为
6
100×10－6
Ω＝6×104Ω，故R1应选D；R2是用来显示电流表内阻的测量值，所以R2应选C；电源选F.
(2)实验中读得R2的阻值为100 Ω，则电流表内阻的测量值为100 Ω.若将此电流表改装
成量程为3 V的电压表，应串联一个阻值为3
100×10－6
Ω－100 Ω＝29 900 Ω的电阻．
答案(1)D C F(2)串29 900
2．(2019·河南许昌联考)一细而均匀的圆柱体形导电材料，长约为5 cm，电阻约为100 Ω，欲测量这种材料的电阻率ρ.现提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺；
B．螺旋测微器；
C．电流表A1(量程0～50 mA，内阻r1＝100 Ω)；
D．电流表A2(量程0～100 mA，内阻r2约为40 Ω)；
E．电压表V(量程0～15 V，内阻约为3 000 Ω)；
F．滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)；
G．直流电源E(电动势为3 V，内阻很小)；
H．上述导电材料R2(长约为5 cm，电阻约为100 Ω)；
I．开关一只，导线若干．
请回答下列问题：
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L＝________cm，用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数D＝________mm.
(2)在方框中画出尽可能精确测量该样品电阻率ρ的实验电路图，并标明所选择器材的物理量符号．
(3)实验中应记录的物理量有_________________________________(写出文字描述及字母符号)，用已知和所记录的物理量的符号表示这种材料的电阻率ρ＝________.
解析(1)游标卡尺的读数为50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm＝5.015 cm；螺旋测微器的读数为4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm.
(2)电压表的量程远大于电源的电动势，所以电压表不适用，两个电流表中，电流表A2
的满偏电流大于电流表A 1的满偏电流，又电流表A 1的内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将电流表A 1与样品并联后再与电流表A 2串联，滑动变阻器阻值较小，应用分压式接法，电路图如图所示．
(3)根据(2)中电路图可知，实验中应记录的物理量有：电流表A 1的示数I 1、电流表A 2
的示数I 2，根据电阻定律有R ＝ρL S ，样品横截面积S ＝14πD 2，根据欧姆定律可得R 2＝I 1r 1I 2－I 1，
联立可得ρ＝πI 1r 1D 2
4(I 2－I 1)L
.
答案 (1)5.015 4.700 (2)见解析图 (3)电流表A 1的示数I 1、电流表A 2的示数I 2 πI 1r 1D 2
4(I 2－I 1)L
3．(2016·全国卷Ⅱ·23)某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5 V 的电压表○V 的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R (最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E (电动势3 V)，开关1个，导线若干．
实验步骤如下：
甲
①按电路原理图甲连接线路；
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关S ；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V ，记下电阻箱的阻值．
回答下列问题：
(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R 1”或“R 2”)． (2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线．
乙
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．
A ．100 μA
B ．250 μA
C ．500 μA
D ．1 mA
解析 (1)由于电压表的总电阻较大，根据并联电路电压分配特点，只有当滑动变阻器电阻较小时，调节变阻箱电阻，才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变，即滑动变阻器应选阻值小的，即选R 1.
(2)实物图连线如图所示．
(3)电阻箱阻值为0时，电压表满偏电压U g ＝2.5 V ，电阻箱阻值R ＝630.0 Ω时，电压表的示数U V ＝2.00 V ，此时电阻箱两端的电压U R ＝U g －U V ＝0.5 V ，根据串联电路电压与电阻成正比可得U V U R ＝R g R
，
故R g ＝
U V U R R ＝2.000.5
×630.0 Ω＝2 520 Ω. (4)电压表的满偏电流为I g ，则I g R g ＝U g ， 故I g ＝
U g R g ＝2.52 520
A ≈1 mA ，故选项D 正确． 答案 (1)R 1 (2)见解析 (3)2 520 (4)D
4．(2018·全国卷Ⅲ·23)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R x 的阻值．图中R 0为标准定值电阻(R 0＝20.0 Ω)；○V 可视为理想电压表；S 1为单刀开关，S 2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甲，将图乙中实物连线．
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S 1.
(3)将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表○V 的示数U 1；
然后将S 2掷于2端，记下此时电压表○V 的示数U 2
. (4)待测电阻阻值的表达式R x ＝________(用R 0、U 1、U 2表示)． (5)重复步骤(3)，得到如下数据.
(6)利用上述5次测量所得U 2
U 1
的平均值，求得R x ＝________Ω.(保留1位小数)
解析 开关S 2掷于1端，由欧姆定律可得通过R x 的电流I ＝U 1
R 0
，将开关S 2掷于2端，
R 0和R x 两端电压为U 2，R x 两端电压为U ＝U 2－U 1，由欧姆定律可得待测电阻阻值R x ＝U
I ＝
U 2－U 1U 1R 0＝(U 2U 1－1)R 0.5次测量所得U 2U 1的平均值为1
5(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得R x ＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω.
答案 (1)实物连线如图 (4)(U 2
U 1
－1)R 0 (6)48.2。