2019版高考物理一轮复习 精选题辑 课练24 实验 测定金属电阻率

课练24 实验测定金属电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除了标有“6 V 1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6 V(内阻不计)B．直流电流表0～3 A(内阻0.1 Ω以下)C．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω)D．直流电压表0～15 V(内阻约为15 kΩ)E．滑动变阻器“10 Ω 2 A”F．滑动变阻器“1 kΩ0.5 A”实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次．(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均用序号表示)(2)试按要求在虚线框(图甲)中画出电路图．(3)根据电路图将图乙中所示器材连成实验电路．答案：(1)C E(2)如图所示(3)如图所示解析：(1)小灯泡的额定电流为0.25 A，其电阻约为24 Ω，故为精确测量，电流表选C；为方便调节，滑动变阻器选E.(2)小灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，小灯泡两端的电压要求从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法．(3)实物图连接可以根据分压式接法先把滑动变阻器下面两个接线柱直接连在电源和开关两端，再考虑小灯泡和电流表串联的一端接在滑动变阻器的上接线柱上，另一端接在电源没有接开关的那个接线柱上，最后连接电压表．(要注意电流进出电表必须正进负出) 2．一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________(填“大于”“等于”或“小，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，原因可能是图中的________(填a、b(5)为了求元件Q在I－U图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率“乙”)同学的方法正确．答案：(1)如图甲所示(2)小于解析：(2)由电路图知电流的测量值偏大，根据R ＝U I 知电阻的测量值偏小，即小于真实值；(3)无论怎样移动变阻器滑片，总不能使电压表的示数调为零，是因为滑动变阻器的接法是限流式接法，故是导线f 断路．3．某同学研究小灯泡的伏安特性曲线，用实验得到下表的数据(I 和U 分别表示流过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压)，则：U /V 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00I /A 0 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38U /V 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20I /A 0.41 0.46 0.48 0.49 0.50(1)当U ＝1.40 V 时对应的电流表示数如图甲所示，其读数为________ A.(2)实验中所用的器材有：电压表(量程3 V ，内阻约为2 k Ω)；电流表(量程0.6 A ，内阻约为0.2 Ω)；滑动变阻器(0～5 Ω，1 A)；电源、待测小灯泡、开关、若干导线．请在图乙方框中画出该实验的电路图．(3)根据实验数据，在图丙中画出小灯泡的U －I 曲线．(4)如果把小灯泡接在一个电动势为1.5 V 、内阻为2.0 Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率是________W(结果保留两位有效数字)．答案：(1)0.44 (2)如图甲所示 (3)如图乙所示 (4)0.27(0.25～0.29都正确)解析：(2)估测小灯泡的电阻较小，故电流表要采用外接法；测小灯泡伏安特性曲线，电压要从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法，如图甲所示．(3)作小灯泡的U－I 曲线，要进行描点连线，连线要求舍去偏差比较大的点，并用平滑的曲线连线．(4)把小灯泡接在一个电动势为1.5 V、内阻为2.0 Ω的电池两端，此时小灯泡的实际电压、电流是小灯泡的U－I曲线与电源的U－I曲线的交点，如图丙所示，故其实际功率为交点对应的电流和电压的乘积．4．要描绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．已选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；开关一个、导线若干．(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填选项字母)．A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A)B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图________(填选项字母)．(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2 Ω的定值电阻R串联，接在电动势为1.5 V、内阻为1 Ω的电源两端，如图乙所示．每个小灯泡消耗的功率是________W.答案：(1)A (2)B (3)0.09解析：(1)由描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验原理可知，滑动变阻器应选总阻值较小的A.(2)由于小灯泡电阻较小，电流表应选外接法，滑动变阻器应接成分压式，故实验电路为B.(3)设小灯泡中的电流为I，电压为U，由U＝E－2I(R＋r)，代入数据可得U＝1.5－6I，作出小灯泡在图乙电路中的I－U关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点，该交点横、纵坐标的乘积即等于每个小灯泡消耗的功率，即P＝0.6 V×0.15 A＝0.09 W.5．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线．实验可供选择的器材有：A．小灯泡(规格为“2.5 V 1.2 W”)B．电流表A(量程为0～0.6 A，内阻为1 Ω)C．电压表V(量程为0～3 V，内阻未知)D．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流为1 A)E．滑动变阻器(0～5 Ω，额定电流为0.5 A)F．电源(E＝3 V，内阻不计)G．定值电阻R0(阻值为6 Ω)H．开关一个和导线若干(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量消除系统误差，在方框内画出实验电路图．(2)实验中，应该选用的滑动变阻器是________(填写器材前字母代号)．(3)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下(I是电流表A的示数，U是电压表V 的示数，U灯是小灯泡两端的实际电压)．请通过计算补全表格中的空格，然后在右图中画出小灯泡的U灯－I曲线.答案：(1)如图甲所示 (2)D (3)如下表I /A 0.05 0.10 U /V 0.08 0.15 U 灯/V 0.03 0.05 I /A 0.30 0.35 U /V 0.90 1.30 U 灯/V 0.60 0.95 解析：(1)要使小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，为测量和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示．由图读得圆柱体的直径为________mm ，长度为________cm.若流经圆柱体的电流为I ，圆柱体两端之间的电压为U ，圆柱体的直径和长度分别用、U 表示的电阻率的关系式为ρ＝________.4.250 (2)U πD 24LID 2，有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重已知这种金属的电阻率为ρ，密度为状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积在方框中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．实验中要测量的物理量有：________________________________的表达式为S0＝________.(1)ABCEFHI (2)如图所示、管线长度L、管线两端电压U、通过管线的电流本实验需要用伏安法测量电阻，根据欧姆定律有R＝求解截面积，故要用电压表测量电压，用电流表测量电流，用刻度尺测量长度，金属管线两端电压U ，用电流表测通过金属管线的电流I ，因此金属管线内部空间截面积S 0的表达式为S 0＝a 2－ρIL U. 8．如图甲所示(导线连线不完整)，某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各安装了一个电极(接触电阻不计)，两电极相距L ＝0.700 m ，其间充满待测的导电溶液．用如下器材进行测量：电压表V(量程15 V ，内阻约30 k Ω)电流表G(量程300 μA ，内阻约50 Ω)滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流1 A)电池组(电动势E ＝12 V ，内阻r ＝6 Ω)单刀单掷开关一个，导线若干．下表是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据．实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图乙所示．U /V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0I /μA 0 22 65 109 155 175 240根据以上所述请回答下面的问题：(1)玻璃管内径d 的测量值为________cm ；(2)根据表中数据在图丙坐标系中描点，请作出U －I 图象，根据图象求出电阻R ＝________Ω(保留两位有效数字)；(3)计算导电溶液的电阻率表达式是ρ＝________(用R 、d 、L 表示)，测量值为________Ω·m(保留两位有效数字)；(4)请画出测量导电溶液电阻的电路图，并在图甲中补画出未连接的导线．答案：(1)3.075 (2)如图甲所示 4.6×104(3)R πd 24L49 (4)如图乙、丙所示 解析：(1)对游标卡尺：主尺刻度为30 mm ，游标一共20个格，分度为0.05 mm ，且游标尺的第15个格与主尺刻线对齐，因此它的读数为30 mm ＋15×0.05 mm＝30.75 mm ＝3.075 cm.(2)连线时要让大多数点在一条直线上．作出U －I 图象如图甲所示．图线的斜率表示导电液柱的电阻，根据图线可得R ＝4.6×104 Ω.(3)由R ＝ρL /S ，S ＝π(d /2)2，则ρ＝R πd 24L＝49 Ω·m. (4)在本题中，由于待测导电溶液电阻值较大，故应采用电流表的内接法，从表中可看出电表示数从零开始，故应采用滑动变阻器的分压式接法．电路图与实物连接图如图乙、丙所示．．金属材料的电阻率通常随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率随温度的升高某同学需要研究某种导电材料的导电规律，他用该种导电材料制作成电阻较小的线中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．他应选用下图所示的________电路进行实验．的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据，可判断元件填“金属材料”或“半导体材料”).0.400.600.80 1.00 1.20 1.500.200.450.80 1.25 1.80 2.81用螺旋测微器测量线状元件Z的直径如图甲所示，则元件Z的直径是接入如图乙所示的电路中，当电阻R的阻值为R1＝2的阻值为R2＝3.6 Ω时，电流表的读数为0.80 A________V，内阻为________Ω.(不计电流表的内阻半导体材料(3)1.990(1.989～1.991都算对)两端电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应该用分压式接法，L1连接成如图甲所示的实验电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片位置端(填“左”或“右”)．各元件检查正常，闭合开关后，移动滑动变阻器发现电压表有示数，而电流表始终无示数，且灯L1不亮，则一定断路的导线是更换导线后，移动滑动变阻器滑片，得到灯L1的I—U图象如图乙中的图线①，则的电阻随电压增大而________(填“变大”“变小”或“不变”)．重做实验，得到其I—U图象如图乙中的图线②.将滑动变阻器的滑片移到合适位置固定，同时撤去导线2，接灯L2时电流表的读数为0.16 A，接灯L1时电流表的读数，灯被短路时，电流表的读数应为________A(结果保留两位有效数字6 (2)变小(3)0.22；电压表(；电流表(Ω)；电源(1)实验要求能够实现在0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E 0(电动势4 V ，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S ，在R 的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W ，最大功率为________W ．(结果均保留2位小数)答案：(1)实验电路原理图如图所示(2)增大 增大 (3)0.39 1.17解析：本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用．(1)先考虑测量电路，由于小灯泡的额定电压为3.8 V ，而电压表的量程只有3 V ，但其内阻已知，由给定器材规格可知，可串联固定电阻R 0将其改装为量程4 V 的电压表．因小灯泡的电阻较小，采用电流表外接法．再考虑控制电路，由于实验中电压需从0开始变化，故控制电路需采用分压式．(2)由R ＝UI知I －U 图线的斜率表示电阻的倒数，故随着电流的增加小灯泡电阻逐渐增大．再由R ＝ρL S 可知，在L 、S 不变的情况下，R 增大的原因只能是电阻率ρ增大．(3)当R 全部电阻接入电路时，通过灯泡的电流最小，灯泡实际消耗的功率最小．设此时灯泡两端电压为U 、通过的电流为I ，由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋I (R ＋r )，代入数据得I ＝0.4－0.1U ，在灯泡的伏安特性曲线坐标系中作出I ＝0.4－0.1U 的图线，两图线的交点坐标即为此时灯泡两端电压与通过灯泡的电流，有U ＝1.75 V 、I ＝225 mA ，故最小功率为P min＝IU＝0.39 W．当R接入电路中的阻值等于0时，电路中电流最大、灯泡实际消耗的功率最大．同理可得P max＝1.17 W.2．(2016·新课标全国卷Ⅱ)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(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R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(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：①按电路原理图(a)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(a)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“R1”或“R2”)．(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线．(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 μAC．500 μA D．1 mA答案：(1)R1(2)如图解析所示(3)2 520 (4)D解析：(1)为减小实验误差，要求滑动变阻器的阻值远远小于待测电压表的内电阻，这样才能保证调节电阻箱时，滑动变阻器上的分压几乎不变，所以滑动变阻器应选R1.(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部分连线图，待测电阻为图2中的R1，其阻值约为5 Ω.阻值的最优连接方式为导线①连接________(填“a”或“b”)、导线②连接”或“d”)．正确接线测得实验数据如下表，用作图法求得R1的阻值为________/V0.400.80 1.20 1.60 2.00 2.40/A0.090.190.270.350.440.53R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，的阻值，则最优的连线应选________(填选项)．，②连接c如图所示 4.5(4.4～4.7)≈5 Ω、R V≈3 kΩ、R A≈0.1 Ω，故R1属于小电阻，用电流表外，变阻器采用分压接法，因此导线②应连接图线如图所示．＝4.5 Ω，表面为正方形且长度为l请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功________W(保留两位小数)．(2)0.44 (3)4 2.28要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，因此滑动变阻器采用分压接法，小电珠的电阻较小，电流表要外接，连线如图．0.44 A．(3)当电源外接电阻等于内阻时，电源的输出，外接总电阻为1 Ω，由图丙可知，当小电珠电压为，因此此时小电珠的电阻为R＝UI＝1.50.38是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(”)是非线性元件．该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电，电路如图(b)所示．闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开2(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)．(1)10.0 b (2)增大(3)Y(4)3.2 0.50测量值＝读数×倍率，故测量结果为10.0×1 Ω＝10.0 Ω(3)选用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该圆柱体的阻值约为________Ω.(4)为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：电流表A 1(量程0～300 mA ，内阻约为2 Ω)；电流表A 2(量程0～150 mA ，内阻约为10 Ω)；电流表V 1(量程0～1 V ，内阻r 0＝1 000 Ω)；电流表V 2(量程0～15 V ，内阻约为15 k Ω)；定值电阻R 0＝3 000 Ω；滑动变阻器R 1(最大阻值为5 Ω)；滑动变阻器R 2(最大阻值为1 000 Ω)；电源E (电动势约为4 V ，内阻r 约为1 Ω)；开关，导线若干．为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的13，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________(填器材代号)．(5)根据你选择的器材，请在方框内画出实验电路图．答案：(1)50.15 (2)4.700 (3)22 (4)V 1 A 2 R 1 (5)如图所示解析：(1)游标卡尺的读数为50 mm ＋3×0.05 mm＝50.15 mm ；(2)螺旋测微器的读数为4.5 mm ＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm ；(3)欧姆表的读数：示数×倍率＝22×1 Ω＝22 Ω；(4)(5)用量程0～15 V 的电压表指针偏角太小，所以用电压表V 1，并进行改装，由电源电动势和内阻的值知电流最大约为I m ＝Er ＋R x ＝174 mA ，所以用电流表A 2，滑动变阻器用最”)，请设计合理的实验电路，将电路图完整地补画在虚线框中．根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的表盘示意图如图乙，可________Ω(结果保留三位有效数字)．已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为ρ________(用U、I、d、ρ、π表示④R1如图所示螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm，可动刻度为0.330 mm＝0.830 mm.30 V，为了安全起见，电压表应选择量程④.为了便的电压表测量小灯泡的电压，用多用电表的“250 mA”挡测量通过小灯泡的电流．在图甲电路中，需要将多用电表的两表笔连接到a、b两处，其中黑表笔应在”)连接．将得到的数据记录在表格中，当电压为1.50 V时，对应的多用电表指针指示如图乙________mA.根据表格中的其他数据，在图丙中绘制出I－U曲线．00.50 1.00 1.50 2.000115154188曲线可以看出，随电压、电流的增大，小灯泡的电阻实验后，某同学用多用电表的欧姆挡测量小灯泡的电阻，他将选择开关置于电阻“×1”挡，调零后将红、黑表笔接在小灯泡的两极上，已知多用电表内部欧姆挡所接电池如图所示(4)变大(5)D多用电表充当电流表时，应保证电流“红进黑出”；根据电路图可知，黑表实验探究，请按要求回答问题：小明按图甲连接好电路，闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，若D则该过程中它的电阻值的变化情况可能是( )．阻值一直为0．阻值先不变，后阶段变小．阻值恒定且远大于R2．阻值先不变，后阶段变大D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正负极在电路中当D的正极接高电势时，其i－u线如图乙中OC所示，当D的负极接高电势线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由此可判断图甲中________极(填“正”或“负”)．小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框部分是其内部等效电路，已知电源电动势E＝9 V，电表满偏电流I g＝3 mA.实验时小明先进行欧姆则调零后多用电表内部总电阻为________Ω；调零后按图丙连接元件D进行测量，恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为________Ω.(2)负(3)3 000(或3×103) 6 000(或6×103)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压不变，则知元件阻值先不变，后阶段变小，故B正确．(2)结合第元件黑色部分为负极．(3)由R总＝EI g，解得R总＝3 000 Ω；D压工作区时，其两端电压U＝6 V，而U＝ER0R总＋R0，解得R D＝6 000 Ω.．用下列器材测量电容器的电容：一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器(额定电压16 V)，定值电阻，定值电阻R2＝150 Ω，电流传感器、数据采集器和计算机，单刀双掷开关实验过程如下：实验步骤①用多用电表的“×10”挡测量电阻R1，指针偏转如图甲所示．说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同．请完成下列问题：由图甲可知，电阻R1的测量值为________ Ω.次实验中，电阻R1两端的最大电压U＝________ V．利用计算机软件测得曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电________ F.次实验中，电流随时间变化的i－t曲线应该是图丁中的虚线”)，判断依据是________．(2)9 4.7×10－3(3)c两次放电电荷量相等，图线与坐标轴围成的R2>R1，开关掷向2瞬间放电电流较小用多用电表的“×10”挡测量电阻R1，指针指在刻度10，则多用电表读数为100 Ω.(2)由题图丙可知最大电流i m＝0.09 A，根据U m＝i m Rt曲线和坐标轴所围的面积表示电容器的带电荷量Q＝42.3 mA·s，由电。