创新02 实验目的拓展（二）-【实验攻略】备战2024年高考物理实验创新

创新02 实验目的拓展（二） 金属丝电阻率的测定是重要的电学实验。电路图如图所示。。本实验中电阻的测量有三个注意点：（1）由于金属丝的电阻较小，为了减小误差，常采用电流表外接法；（2）为了多测几组电压、电流的值，采用滑动变阻器分压的方式；（3）为了减小偶然误差，通过作U-I图像求直线的斜率的方法求电阻。 例（2023•全国乙卷）一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻R0（阻值10.0 Ω）、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图（a）是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空： （1）实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。 （2）将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I＝　　，金属丝的电阻r＝　　。（结果均用R0、U1、U2 表示） （3）继续微调R，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示： U1（mV） 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2（mV） 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 （4）利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2Ω。 （5）用米尺测得金属丝长度L＝50.00cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为d＝　　mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。 （6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝　　×10﹣7Ω•m。（保留2位有效数字） 2. （2023•辽宁高考真题）导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下： a．测得样品截面的边长a＝0.20cm； b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动； c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L； d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40A，读出相应的电压表示数U，断开开关S； e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U﹣L图像如图（b）所示，得到直线的斜率k。 回答下列问题： （1）L是丙到 　　（填“甲”“乙”或“丁”）的距离； （2）写出电阻率的表达式ρ＝　　（用k、a、I表示）； （3）根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝　　Ω•m（保留两位有效数字）。 在测量金属丝电阻率的基础上，创新的考法有：根据，测量导线的长度，或者测量导体的横截面积，基本的思路是：利用图像或者欧姆定律求出电阻，在根据欧姆定律测出导体的长度或者横截面积, 以及。由于电导率和电阻的倒数，所以，也可以利用测量电阻率的实验装置，来测量导体的电导率，即。 由于描绘小灯泡的伏安特性曲线的电路图与测量金属丝电阻率的电路图很相似（将金属丝换成小灯泡），所以，创新的考法是利用测量金属丝电阻率的电路图来描绘小灯泡的伏安特性曲线，通过测出灯泡上的电流和电压，作出U-I图象，利用图象求出某一工作状态下的电阻，和电功率P=UI。 再如“利用单摆测定重力加速度”的实验装置，可以测量不易测量的长度或深度。 （2023•甲卷）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6kΩ电流表内阻约为1.5Ω。实验中有图（a）和（b）两个电路图供选择。 （1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图（ 　　）（填“a”或“b”）。 （2）若选择另一个电路图进行实验，在图（c）上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。 1. （2022·高考广东物理）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下： （1）装置安装和电路连接 如图11（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图11（b）所示的电路中。 （2）导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。 ②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。 ③闭合S2，电压表的示数__________（选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=__________（用I1、I2和U表示）