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2014挑战高考物理压轴题

实验 测定金属的电阻率

1.在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.

(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.

(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：

A.电压表0～3 V，内阻10 kΩ

B.电压表0～15 V，内阻50 kΩ

C.电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω

D.电流表0～3 A，内阻0.01 Ω

E.滑动变阻器，0～10 Ω

F.滑动变阻器，0～100 Ω

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________.(填序号)

②实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.

错误1：___________________________;错误2：________________________________________.

(3)若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率ρ=________.

2.甲、乙两位同学使用完全相同的器材，分别采用如图a、b所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值，已知电流表的内阻约10 Ω、电压表的内阻约3000 Ω.两位同学将测量得到的实验数据作成如图c、d所示的U-I图线.

(1)由图c得Rxc=__________________;由图d得Rxd=__________________.(结果保留2位有效数字)

(2)________(填“c”或“d”)是甲同学的实验图线.

(3)相比而言________(填“甲”或“乙”)同学测量结果较准确.

3. (1)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示，该金属丝的直径是________mm.

(2)某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：

A.电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ);

B.电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω);

C.电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ);

D.电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ);

E.直流电源(20 V，允许最大电流1 A);

F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W);

G.开关和导线若干.

电流表应选________，电压表应选________.(填字母代号)

该同学正确选择仪器后连接了以下电路，如下图所示，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：

①___________________________________________________;

②___________________________________________________.

4. (1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是____________、____________、____________.

(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10 Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 kΩ.电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势E=4.5 V，内阻很小.则以下电路图中________(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏________.

(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值为RA，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的________(填电路图下的字母代号)电路.此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx=________(用题中字母代号表示).

5.在测定一根合金丝Rx的电阻的实验中.待测合金丝Rx的电阻约为5 Ω.提供的仪器有：

A.电压表V(内阻约为10 kΩ，量程为3 V)

B.电流表A1(内阻约为3 Ω，量程为0.6 A)

C.电流表A2(内阻约为0.1 Ω，量程为3 A)

D.滑动变阻器R(阻值为0～5 Ω，额定电流为2 A)

E.电源(电动势为8 V，内阻2 Ω)

F.一个开关、若干导线

(1)要求较准确地测出其阻值，电流表应选________.(填序号)

(2)某同学根据以上仪器，按图连接实验线路，再闭合开关，把滑动变阻器的电阻调至最大，则流过电流表的电流约为________A.(保留2位有效数字)

(3)由(2)的结果发现这样的电路不能很好地完成实验，为此必须对电路进行补充，请用笔画线在图中补充.

(4)用此电路测量的结果仍然会比真实值偏________(填“大”或“小”).

6.为了测量电流表的内阻，某同学采用如图所示的实验电路.其中：

A1是待测电流表，量程为300 μA，内阻约为100 Ω;

A2是标准电流表，量程是200 μA;

R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9 Ω;

R2是滑动变阻器;

R3是保护电阻;

E是电池组，电动势为4 V，内阻不计;

S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关.

(1)①实验中滑动变阻器采用________接法(填“分压”或“限流”);

②根据如上图所示电路的实物图，请在下列方框中画出实验电路图.

(2)请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”);将开关S2扳到接点a处，接通开关S1;调整滑动变阻器R2，使电流表A2的读数是150 μA;

②将开关S2扳到接点b处，________，使电流表A2的读数仍是150 μA.

③若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，则待测电流表A1的内阻Rg=________ Ω.

(3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全.在下列提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用________.(填写阻值前相应的字母)

A.200 kΩ　　B.20 kΩ　　C.15 kΩ　　D.150 kΩ

1.解析：(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180 mm(或0.179 mm)，所以该金属丝直径应为0.5 mm+0.180 mm(或0.179 mm)=0.680 mm(或0.679 mm).

(2)①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 V，用3 V量程的电压表A;因为电阻丝的电阻大约为5 Ω，如果把3 V的电动势全加在电阻丝上，电流才0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小实验误差，应选10 Ω的滑动变阻器E.

(3)由R=ρ可得：ρ=.

答案：(1)0.680(或0.679)

(2)①A　C　E　②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上　错误2：采用了电流表内接法

(3)

2.解析：从图象求直线斜率得Rxc=1.0×103 Ω、Rxd=7.5×102 Ω;甲同学的(a)图是外接法，R测Rx，即乙同学测得的电阻值要大，而Rxc >Rxd，所以(d)是甲同学的实验图线.待测电阻是大电阻，要用内接法，所以乙同学的测量结果较准确.

答案：(1)(0.98～1.0)×103 Ω

(7.4～7.6)×102 Ω　(2)d　(3)乙

3.解析：(1)d=1+0.5+20.6×0.01=1.706 (mm).

(2)由于电源电压为20 V，为测量精确应选电压表C，此时电路中电流表的最大电流Im==0.6 mA=600 μA，为保证安全，需选电流表B.≈，≈，故Rx是大电阻，故电流表应采用内接式接法.滑动变阻器最大阻值1 kΩ，待测电阻约25 kΩ，限流式接法变阻器调节范围很小，起不到应有作用，故应采用分压式接法.

答案：(1)1.706(1.704～1.708均可)

(2)B　C　①电流表应采用内接的方式　②滑动变阻器应采用分压式接法

4.解析：(2)由于干电池不宜在长时间、大功率状况下使用，即要求电路消耗能量要小，故滑动变阻器采用限流接法，由于待测电阻为低阻，电流表采用外接法，电压表的分流使电流的测得值偏大，故电阻测量值偏小.(3)当已知电流表内阻时，可把电流表与待测电阻串联，故选B电路.测出串联电路电阻为，是准确的，故待测电阻Rx=-RA.

答案：(1)0.996～0.999 mm　0.42 A

2.25～2.28 V　(2)A　小　(3)B　-RA

5.答案：(1)B　(2)0.53　(3)如下图所示　(4)小

6.解析：(1)①该电路为限流接法　②电路图如答案图所示.

(2)①闭合开关之前，应使滑动变阻器的阻值最大，滑片在最左端;本实验使用替代法测量电流表的内阻，因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同，开关接b时，需调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，读数为86.3 Ω.

(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时，电路中的电流不能超过两个电流表的量程，即I=≤200×10-6 A，解得R3≥20 kΩ.

答案：(1)①限流

②如图所示

(2)①左端　②保持R2不变，调整变阻箱R1　③86.3　(3)B

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