2017版高考物理二轮复习实验题专练(四)

实验题专练(四)
1.如图1甲为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现要测量该材料的电阻率.
图1
(1)首先用多用电表的欧姆挡(倍率为×100 Ω)粗测其电阻，指针位置如图乙所示，其读数为________ Ω.
(2)用螺旋测微器测量此新型导电材料的直径d，测量结果如丙图所示，则d＝ ________ mm. 用游标卡尺测量此新型导电材料的长度L，测量结果如丁图所示，则L＝__________ mm.
(3)采用以下器材用伏安法尽可能准确地测量其电阻
A.电流表：量程为0.6 A，内阻约为0.2 Ω
B.电压表：量程为3 V，内阻约为3 kΩ
C.滑动变阻器，最大阻值为20 Ω，额定电流1 A
D.电源E，电动势6 V
E.开关S，导线若干
请在方框中画出实验原理电路图
(4)某同学设计了如图2所示的实验电路，但是在实验过程中却发现导电材料棒电阻率的测量明显偏小，经检查发现实验中有一根导线连接错误，该导线是________.(用导线的序号表示)
(5)如果(3)问实验电路中电流表示数为I ，电压表示数为U ，并测出该棒的长度为L ，直径为
d ，则该材料的电阻率ρ＝________(用I 、U 、L 、d 表示)
答案 (1)2 000 Ω (2)3.206 mm 50.15 mm (3)如图所示
(4)⑤ (5)πUd
2
4IL
解析 (1)欧姆表的读数为R ＝20.0×100＝2000 Ω
(2)螺旋测微器的读数为d ＝3 mm ＋20.6×0.01 mm＝3.206 mm ，L ＝50 mm ＋3×1
20 mm ＝50.15
mm
(3)因为被测电阻较大，故采用电流表的内接法，如图所示
(4)电流表应该内接，故⑤错误；
(5)根据欧姆定律R ＝U
I
和电阻定律R ＝ρ
L π
d
2
2
，联立得ρ＝πUd
2
4IL .
2.为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，某小组使用DIS 位移传感器设计了如图3甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A 由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离.位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x 随时间t 的变化规律如图乙所示.
(1)根据上述图线，计算0.4 s 时木块的速度v ＝______ m/s ，木块加速度a ＝________ m/s 2
(结果均保留2位有效数字).
(2)为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是_________________(已知当地的重力加速度
g )；得出μ的表达式是μ＝____________.
答案 (1)0.40 1.0
(2)斜面倾角θ(或A 点的高度h 、底边长度d 、斜面长度L 等)
g sin θ－a g cos θ (或gh －La
gd
)
解析 (1)根据做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于它在中间时刻的瞬时速度，可得0.4 s 时木块的速度v ＝30－140.6－0.2×10－2
m/s ＝0.40 m/s.0.2 s 时木块的速度v ′
＝
32－240.4－0
×10－2
m/s ＝0.20 m/s.木块的加速度a ＝v －v ′
－
＝1.0 m/s 2
(2)由牛顿运动定律得，mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，解得：μ＝
g sin θ－a
g cos θ
.为了测定动摩
擦因数μ，还需要测量的量是斜面倾角θ(或A 点的高度h 、底边长度d 、斜面长度L 等) μ＝
g sin θ－a g cos θ(或gh －La
gd
)
3.某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究，现有如下器材： 电源E (电动势为4 V ，内阻约为1 Ω)；电流表A 1(量程5 mA ，内阻约为10 Ω)； 电流表A 2(量程0.6 A ，内阻约为1 Ω)；电压表V 1(量程3 V ，内阻约为1 k Ω)； 电压表V 2(量程15 V ，内阻约为3 k Ω)；滑动变阻器R 1(阻值0～2 Ω)； 滑动变阻器R 2(阻值0～20 Ω)；开关及导线若干. 他对电阻丝做了有关测量，数据如下表所示：
(1)他在某次测量中，用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图4甲所示，此示数为________ mm. (2)图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图，则该同学应选择电路________(选填“A”或“B”)进行测量.电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________.
(3)请你认真分析表中数据，写出电阻R 与L 、D 间的关系式R ＝________(比例系数用k 表示)，并求出比例系数k ＝______ Ω·m(结果保留两位有效数字).
答案 ①0.512(0.510～0.513均可) ②A A 2 V 1 R 2 ③ k L
D
2 1.3×10－6
解析 (1)螺旋测微器读数为
D ＝0.5 mm ＋1.2×0.01 mm＝0.512 mm ；
(2)因电阻丝电阻远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故选A ；电路中的最大电流I m
＝E R ＝48.16
A≈0.5 A，电流表选A 2，电源电压为4 V ，则电压表选V 1，滑动变阻器选择比被测电阻大2～5倍的，故选R 2.
(3)由电阻定律R ＝ρL S 及S ＝π(D 2)2得：R ＝4ρL πD 2，用比例系数k 表示为R ＝k L D 2，故k ＝
4ρ
π
，又由R ＝ρL S ，得ρ＝πD 2
R 4L 整理得k ＝RD 2
L
，将表格中的数据代入可得k ≈1.3×10－6
Ω·m.。