2019年高考物理一轮复习第8章 微专题61 实验：测定金属的电阻力

[方法点拨]伏安法测金属丝电阻时，电压不要求从0开始，仪器合适时滑动变阻器一般用限流式接法．金属丝电阻一般较小，电流表选用外接法．
1．(2018·陕西商洛质检)如图1中游标卡尺的读数是____mm，螺旋测微器的读数是____ mm.
图1
2．(2017·北京顺义区零模)用螺旋测微器测量金属丝直径如图2甲所示，则金属丝直径d＝____________ mm.用游标卡尺测量金属小球直径如图乙所示，则小球直径D＝______ mm.
图2
3．(2018·湖北黄冈模拟)如图3中游标卡尺读数为____ mm，螺旋测微器读数为________ mm.
图3
4．(2017·福建厦门3月质检)一根均匀的细长空心金属圆管，其横截面如图4甲所示，长度为L，电阻R约为5 Ω，这种金属的电阻率为ρ，因管线内径太小无法直接测量，某同学设计下列实验方案尽可能精确地测定它的内径d；
(1)用螺旋测微器测量金属管线外径D，图乙为螺旋测微器校零时的示数，用该螺旋测微器
测量的管线外径读数为5.200 mm，则所测金属管线外径D＝__________ mm.
图4
(2)为测量金属管线的电阻R，取两节干电池(内阻不计)、开关、若干导线及下列器材：A．电流表0～0.6 A，内阻约0.05 Ω
B．电流表0～3 A，内阻约0.01 Ω
C．电压表0～3 V，内阻约10 kΩ
D．电压表0～15 V，内阻约50 kΩ
E．滑动变阻器，0～10 Ω(额定电流为0.6 A)
F．滑动变阻器，0～100 Ω(额定电流为0.3 A)
为准确测出金属管线的阻值，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)
(3)如图丙所示，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．
(4)根据已知的物理量(长度L、电阻率ρ)和实验中测量的物理量(电压表读数U、电流表读数
I、金属管线外径D)，则金属管线内径的表达式d＝______________.
5．(2017·北京东城区模拟)实验室有一捆规格为“100 m,0.5 mm2”的铜导线，已经用去了一部分，一同学想用伏安法测量剩余导线的电阻．
(1)他查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m.他可以用公式____________计算出整捆导线的电阻为________ Ω；
(2)他从实验室借来如下器材，想分别用电流表内接法和外接法测量铜导线的电阻：
电流表：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；
电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；
滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；
滑动变阻器R2：最大阻值200 Ω；
电源：电动势4.5 V，内阻可不计；
开关、导线若干．
回答下列问题：
①请你用笔画线代替导线在图5中完成电路连线．要求用电流表外接、滑动变阻器分压式接法．
图5
②按①中所连电路实验时滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关前应将滑片移至________端(填“a”或“b”)．
③他将分别用电流表内接法和外接法得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图6所示．在图中由电流表外接法得到测量图线是________(填“甲”或“乙”)，你的判断依据是________________________________________________________________________．
图6
6．(2017·福建南平3月质检)为测定待测电阻R x的阻值(约为200 Ω)，实验室提供如下器材：电池组E：电动势3 V，内阻不计；
电流表A1：量程0～15 mA，内阻约为100 Ω；
电流表A2：量程0～300 μA，内阻为1 000 Ω；
滑动变阻器R1：阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A；
定值电阻R2，阻值为9 000 Ω，额定电流10 mA；
定值电阻R3，阻值为200 Ω，额定电流0.1 A；
开关S、导线若干．
实验中要求准确地测量R x的阻值，请回答下列问题：
(1)正确选取器材，在图7方框内画出测量R x阻值的电路图，并在图中标明所选器材的符号．
图7
图8
(2) 调节滑动变阻器R1，两表的示数如图8所示，可读出电流表A1的示数是_________ mA，电流表A2的示数是_________ μA，则待测电阻R x的阻值是________ Ω(计算结果保留一位小数)．
(3)仅从实验原理产生系统误差的角度分析，R x的测量值________真实值(选填“＞”“＝”或“＜”)．
7．在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材做“探究导体阻值与长度的关系”的实验．A．电压表V1，量程6 V，内阻900 Ω
B．电压表V2，量程15 V，内阻3 kΩ
C．电流表A1，量程为0.1 A，内阻1 Ω
D．电流表A2，量程3 A，内阻0.2 Ω
E．电源E1，电动势1.5 V，内阻0.2 Ω
F．电源E2，电动势6 V，内阻0.8 Ω
G．滑动变阻器R，最大阻值为10 Ω
H．粗细均匀、长度不同的同种电阻丝若干段(阻值约100～200 Ω)
J．开关、导线和刻度尺
(1)实验时电源应选________，电流表应选________；(填序号)
(2)在虚线框中画出实验原理图(电阻丝用R x表示)．
答案精析
1．9.60 5.695±0.002 2．1.775±0.002 22.6 3．52.35 1.990
解析 游标卡尺读数为52 mm ＋7×1
20 mm ＝52.35 mm ，螺旋测微器的读数为1.5 mm ＋
49.0×0.01 mm ＝1.990 mm.
4．(1)5.167(5.165～5.169均可) (2)A C E (3)如图所示
(4)
D 2－4ρIL πU
解析 (4)由欧姆定律得
R ＝U I ，又R ＝ρL S ＝ρL π[(D 2)2－(d 2)2]＝4ρL π(D 2－d 2)
，
则4ρL π(D 2－d 2)＝U
I ， d 2＝D 2－4ρLI πU ，
故d ＝
D 2－4ρLI πU
.
5．(1)R ＝ρL
S 3.4 (2)①见解析图 ②R 1 a ③乙 电流表外接时，测得的电阻值偏小
解析 (1)由公式R ＝ρL
S ，代入数值，解得导线的电阻R ＝3.4 Ω；
(2)①如图所示
②由于滑动变阻器采用分压式接法，所以滑动变阻器要选阻值比较小的，闭合开关前应将滑片移至a 端；
③因为电流表外接时，测得的电流值偏大，由R ＝U
I 可知测得的电阻值偏小．
6．(1)如图所示
(2) 8.0 150 191.1 (3)＝ 解析 (2)R x ＝U x I x
＝I 2(R 2＋R A2)
I 1－I 2
代入数据解得R x ＝191.1 Ω. 7．(1)F C (2)如图所示。