2020年高考物理实验题强化专练-测电阻率含答案

2020年高考物理实验题强化专练-测电阻率含答案
实验题强化专练-测电阻率
一、实验题（本大题共5小题，共50.0分）
1.欲测量某种材料的电阻率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50mA，内阻r1=100Ω）；
D．电流表A2（量程100mA，内阻r2约为40Ω）；
E．滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）；
F．直流电源E（电动势为3V，内阻很小）；
G．导电材料R2（长约为5cm，电阻约为100Ω）；
H．开关一只，导线若干。

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）为尽可能精确地测量该样品电阻率ρ，某小组设计了如图丙、丁两种实验方案的电路中应选图______。

（3）某次实验中电流表A1和电流表A2的示数分别为I1和I2，用所测得的物理量符号和已知的物理量的符号表示这种材料的电阻率为ρ=______。

2.某同学要测定某金属丝的电阻率。

（1）如图1是用游标卡尺测量其长度，为______cm，如图2是用
螺旋测微器测量其直径，为______mm，如图3是用多用表×1挡粗测其电阻，为______Ω。

（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）；电压表V2（量程15V，内阻约为75kΩ）B．电流表A1（量程0.6A，内阻约为1Ω）；电流表A2（量程3A，内阻约为0.2Ω）C．滑动变阻器R1（0～5Ω，0.6A）
D．滑动变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）
E．1.5V的干电池两节，内阻不计
F．电阻箱
G．开关S，导线若干
为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用（填“R1”或“R2”）______。

（3）请设计合理的实验电路，将电路图完整地画在实线框中。

（4）用上面测得的金属丝的长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式
ρ=______算出所测金属的电阻率。

3.某同学欲测量一阻值大约为100Ω，粗细均匀的漆包金属线的电阻率。

（1）该同学用螺旋测微器测量金属线的直径，该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示然后测量金属线的直径时示数如图（b）所示，则该金属线的直径应该为
______mm
该同学拿来一块多用电表，表盘如图（c）所示。

若将多用电表的开关拨到欧姆档的×1K档，则欧姆表的内阻为______Ω．若用此多用电表的欧姆档测量待测金属线的电阻R，在测量之前，应该将多用电表的开关拨到欧姆档的______（填×10或×100）档位。

（2）若用欧姆表的红表笔接触金属线的左端点M，黑表辖接触金属线的右端点N，流经金属线的电流______
A．由M到N B．由N到M
（3）若该同学在测跫金属线直径时，没有完全去漆包线袤面的绝缘漆，这会使实验测得该金属线的电阻率与真实值相比______（填“偏大”或“偏小”）
4.长郡中学新进了一批电阻丝，每卷长度L=100m，阻值约为150Ω，高三物理兴趣小
组想尽量准确测岀其电阻率。

先用螺旋测微器测岀电阻丝的直径如图1所示，然后在实验室找来了下列器材，请协助完成。

待测电阻丝1卷
电源E（电动势4.5V，内阻r≈0.5Ω）
电流表A1（量程10mA，内阻R A1=50Ω）
电流表A2（量程30mA，内阻R A2≈30Ω）
滑动变阻器R1（最大阻值为20Ω）
滑动变阻器R2（最大阻值为50Ω）
定值电阻R3=100Ω
定值电阻R4=400Ω
开关一个、导线若干
（1）螺旋测微器测出电阻丝的直径d=______cm。

（2）滑动变阻器应选用______，定值电阻应选用______。

（3）请用笔画线代替导线，将已连接了三根导线的实物图补充成实验线路图。

（4）连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器，并记录下多组电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，以I1为横坐标，I2为纵坐标，描点作图并测得图象的斜率为k，则电阻丝的电阻率为______（用题中已给出的字母表示），此法测量出的电阻率较真实值______（填“偏大”“偏小”或“无系统误差”）。

5.某实验小组为了测定阻值R x约为20Ω导体丝的电阻率，先测定待测导体丝接入电
路部分的长度，接着进行了以下操作：
（1）用螺旋测微器测量导体丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为______mm；
（2）利用实验室提供的如下器材测量导体丝的电阻R x的值，要求测量时电表读数不得小于其量程的三分之一，且指针偏转范围较大．实验小组经过反复的讨论，设计了如图乙所示的电路来进行测量．A．电流表A1（150mA、内阻r1约10Ω）
B．电流表A2（20mA，内阻r2=30Ω）
C．电压表V（15V，内阻约为3kΩ）
D．定值电阻R0=100Ω
E．滑动变阻器R1（5Ω，额定电流2.0A）
F．滑动变阻器R2（5Ω，额定电流0.5A）
G．电源E，电动势E=4V（内阻不计）
H．电键S及导线若干
①在提供的两个滑动变阻器中，他们应该选择______（用器材前对应的序号字母填
写）；
②当电流表A2指针指在最大刻度时，电阻R x两端的电压值是______V；
③测得电流表A1和A2的多组示数I1和I2后，作出相应的I1-I2图象如图丙所示．若
求得图线的斜率为k，则导体丝电阻的表达式为R x=______．
答案和解析
1.【答案】（1）5.015；4.700；（2）丁；（3）
【解析】【分析】
（1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
（2）根据实验目的与实验所给器材选择实验器材，然后选择实验电路图；
（3）根据欧姆定律与电阻定律求出电阻率的表达式。

本题考查了游标卡尺与螺旋测微器读数、设计电路图、求电阻率表达式，要掌握常用器材的使用及读数方法；游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数，游标卡尺不需要估读；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数，螺旋测微器需要估读。

【解答】
解：（1）由图示游标卡尺可知，其读数为：50mm+3×0.05mm=50.15mm=5.015cm；
由图示螺旋测微器可知，其读数为：4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm。

（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A1的满偏电流，又电流表A1的内阻为定值，
根据欧姆定律与串并联知识，应将电流表A1与样品并联后再与电流表A2串联，
滑动变阻器阻值较小，应用分压式接法，应选择图丁所示电路图；
（3）根据图丁所示电路图可知，实验中应记录的物理量有：电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，
根据电阻定律有：R=ρ
样品横截面积：S=πD2
根据欧姆定律可得：R2=
解得：ρ=；
故答案为：（1）5.015；4.700；（2）丁；（3）。

2.【答案】（1）7.115 ；0.398 ；6
（2）R1
（3）电路如图所示
（4）
【解析】解：（1）游标卡尺的示数为主尺与游标尺的示数之和，故金属丝的长度
l=71mm+3×=71.15mm=7.115cm。

螺旋测微器的读数也是由固定刻度与可动刻度之
和，故金属丝的直径d=0mm+39.8×0.01mm=0.398mm。

欧姆表的读数是倍率与指针示数的积，故电阻R=6×1Ω=6Ω。

（2）滑动变阻器的选择应与待测电阻相当，若两者相差很大，则当移动滑片时，电表示数变化很明显，甚至超过测量范围，故选阻值较小的R1。

（3）金属丝电阻较小，故电流表采用外接法，由于题目明确要测
量多组数据，所以滑动变阻器采用分压接法，这样设计的电路图如图所示。

（4）由上述操作过程知：R=而R=，s=，联立可得：ρ=。

故答案为：（1）7.115 ；0.398 ；6
（2）R1
（3）电路如图所示
（4）
（1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，根据图示螺旋测微器读数；
（2）根据图示电路图连接实物电路图；
（3）根据图示图象应用欧姆定律求出金属丝的电阻阻值；
（4）偶然误差是由人为因素引起的，可以通过多次测量或利用图象来减小偶然误差，但不能消除误差；系统误差是由仪器本身因素或实验原理不精确引起的误差，系统误差可以通过采用精密仪器和完善实验原理来消除。

本题考查了螺旋测微器读数、实验数据处理与实验误差分析，螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读，读数时视线要与刻度线垂直；根据图示图象应用欧姆定律可以求出电阻丝的电阻阻值。

3.【答案】1.762 ；15000 ；×10 ；B；偏大
【解析】解：（1）螺旋测微器的读数为固定刻度的毫米数与可动刻度的n×0.01mm的和，由图示螺旋测微器可知，其直径为：1.5mm+（27.2-1）×0.01mm=1.762mm（相减的是图a的1格）；
欧姆表盘的中值电阻就是欧姆表的内内阻，所以欧姆表的内阻为15000Ω；
由于待测电阻大约只有100Ω，要使指针偏在中央左右，则倍率选×10；
（2）欧姆表的红表笔接的是内接电源的负极，所以当欧姆表的红表笔接触金属线的左端点M，黑表辖接触金属线的右端点N，流经金属线是从N到M，故选B；
（3）若该同学在测跫金属线直径时，没有完全去漆包线袤面的绝缘漆，这样导致直径
测量值偏大，截面积偏大，根据电阻定律R=得到：ρ=，电阻率的测量
也偏大；
故答案为：（1）1.762，15000，×10；（2）B；（3）偏大
（1）根据电阻定律列式求解；
（2）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
（3）根据欧姆定律粗算最大电流为：I=A=0.06A判断电流表的选择；根据大内小外
判断内外接法，根据实验要求判断滑动变阻器的接法从而设计电路；
（4）没有去除漆包线表面的绝缘漆，直径偏大，根据（1）中公式分析误差。

本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、电表的改装，电阻定律等。

螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读，读数时视线要与刻度线垂直。

4.【答案】0.3466 R1R4无系统误差
【解析】解：（1）螺旋测微器的读数由固定刻度和可
动刻度两部分组成，直径
d=3.0mm+46.6×0.01mm=3.466mm=0.3466cm。

（2）滑动变阻器尽量选择较小的且接近被测电阻，所
以选择R1；由于无电压表，则用电流表A1串联一个较
大的分压电阻作为电压表使用，所以变阻器选R4。

（3）滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，
实物连接如图所示。

（4）根据欧姆定律有：I2=I1+，变形得：I2=，结合图象的斜率为k=，所以求得R x=，再由电阻定律：R x=，所以电阻率ρ=．由于电流表的测量值与改装的电压表的测量值均是真实值，无系统
误差，则测得的电阻率的值无系统误差。

故答案为：（1）0.3466 （0.3464～0.3466均可）
（2）R1R4
（3）实物连接如图所示。

（4）无系统误差
（1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
（2）根据电源电动势选择电压表，根据电路最大电流选择电流表，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器；
（3）根据题意确定滑动变阻器的接法，根据待测电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后作出实验电路。

设计实验电路时要注意，当电压与电流从零开始变化时，滑动变阻器只能采用分压接法。

5.【答案】0.399；E；2.6；
【解析】解：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：0mm+39.9×0.01mm=0.399mm；（2）①两滑动变阻器最大阻值相同，额定电流不同，通过滑动变阻器的最大电流约为：
I===0.8A，位保护电路安全，滑动变阻器应选择E；
②由图示电路图可知，R x与R0和A2的串联电路并联，电流表指针到达最大刻度值，则R x两端电压：U x=I2最大（R0+r2）=0.020×（100+30）V=2.6V；
③由图示电路图可知：I1=I2+I X=I2+=（1+）I2，则I1-I2图象的斜率：k=1+，则：R x=；
故答案为：（1）0.399；（2）①E；②2.6；③．
（1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数．
（2）①从安全的角度分析选择滑动变阻器；
②根据图示电路图应用串并联电路特点与欧姆定律求出电阻两端电压值；
③根据电路图应用串并联电路特点与欧姆定律求出图象的函数表
达式，然后求出电阻阻值．
本题考查了螺旋测微器读数、实验器材的选择、求电压与电阻阻值问题；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读，读数时视线要与刻度线垂直．。