专题05 《导体的电阻及电阻率的测量》压轴培优题型训练【七大题型】-2024-2025学年高中物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版2019必修第三册）

专题05 《导体的电阻及电阻率的测量》压轴培优题型训练【七大题型】 一．电阻定律的内容及表达式（共4小题） 二．线性元件及其伏安特性曲线（共3小题） 三．螺旋测微器的使用与读数（共5小题） 四．电压表、电流表的读数（共3小题） 五．导体电阻率的测量（共6小题） 六．伏安法测电阻（共8小题） 七．描绘小灯泡的伏安特性曲线（共7小题） 一．电阻定律的内容及表达式（共4小题） 1．用电器与电源相距L，线路上电流强度为I，为使输电线上的电压损失不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，那么输电线的横截面积最小值应是（　　） A． B． C． D． 2．（多选）一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，则（　　） A．通过导线的电流为原来的 B．通过导线的电流为原来的 C．导线中自由电子定向移动的速率为 D．导线中自由电子定向移动的速率为 3．A、B两根完全相同的金属裸导线，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，导线B对折后结合起来，则它们的电阻之比RA：RB为多少？然后分别加上相同的电压，相同时间内通过导线横截面的电荷量之比qA：qB为多少？ 4．在现代家庭装修中，首先是设计家庭电路结构，再根据电路结构购买材料，最后按照设计电路安装布置线路．张明同学在一次购买家装导线材料时发现，他购买的一圈铜导线长度刚好100米，售货员告诉他，该铜导线是2.5个截面积．张明想用最近学习的电阻定律计算这一圈铜导线的电阻值，可是他不明白2.5个截面积是什么意思，又忘记了铜的电阻率，于是上百度搜索，查询结果如下： ①通常说导线的粗细用截面积计算，1个截面积就是1mm2．市面上销售的导线有1.5mm2、2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2几种型号 ②铜导体材料在27℃时的电阻率为1.7×10﹣8Ω•m 请问：张明计算出这一圈导线的电阻值是多少？ 二．线性元件及其伏安特性曲线（共3小题） 5．两条长度相同、由同种材料制成的均匀电阻丝a、b，其伏安特性曲线分别如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电阻丝a的直径是b直径的0.3倍 B．将a、b并联后，其I﹣U图线位于a、b之间 C．将a、b串联后接入电路，a、b两端电压之比为10：3 D．将a、b并联后接入电路，通过a、b的电流之比为2.5 6．（多选）图甲为A、B两电学元件的伏安特性曲线，若把两元件串联并在两端加上电压U0，如图乙所示则有（　　） A．电路中电流I＝ B．电路中电流I＜ C．元件B分得电压UB＝ D．元件B分得电压UB＜ 7．（多选）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是（　　） A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ D．对应P点，小灯泡的电功率值等于图中阴影部分面积大小 三．螺旋测微器的使用与读数（共5小题） 8．如图，分别读出游标卡尺和螺旋测微器的读数． 如图1，　 　mm．如图2，　 　mm． 9．用游标为20分度的游标卡尺测量某小球的直径，示数如图甲所示，读数为 　 　 cm，用螺旋测微器测量某金属导线的直径，示数如图乙所示，读数为 　 　mm。 10．有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长约为6cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直接测量．现提供以下实验器材： A．20分度的游标卡尺 B．螺旋测微器 C．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ） D．电流表A1（量程50mA，内阻约20Ω） E．电流表A2（量程0.3A，内阻约1Ω） F．滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）[学科 G．直流电源E（约4V，内阻不计） H．导电材料样品Rx I．开关一只，导线若干 请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题： ①用游标卡尺测得该样品的长度为L；用螺旋测微器测得该样品的外径如图2所示，其示数D＝　 　mm． ②请选择合适的仪器，设计一个合理的电路图来 测量导电材料样品的电阻Rx．在图3方框内画出实验电路原理图，并标明所选器材的符号．这个实验电阻Rx的测量值将　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值． ③若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I，则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d＝　 　． 11．为了测量一根长约为3cm、电阻约为100Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下： 直流电源E（电动势约为8.0V，内阻可忽略不计）； 电流表A（量程为0～100mA，内阻r1＝100Ω）； 电压表V（量程为0～10V，内阻r2＝2000Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为50Ω）； 开关S，导线若干． （1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，示数为L＝　 　 mm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，示数为D＝　 　 mm． （2）为了在测量中尽量减小误差，并测多组数据，请画出实验电路图： （3）若某次测量中电流表A的示数为I，电压表V的示数为U，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝　 　．（用题目中字母表示即可） 12．在探究“决定导体电阻的因素”实验中，我们经常用到刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电压表、电流表等测量工具． （1）在一次实验中，如果提供了下列几个长度测量仪器： ①毫米刻度尺； ②10分度游标卡尺； ③20分度游标卡尺； ④螺旋测微器． 一个同学用其中一种仪器正确测量某工件的长度为3.125cm，则他所使用的仪器为 　 　（填仪器序号）．如图是用螺旋测微器测量的电阻丝直径的示意图，则该电阻丝的直径d＝　 　mm． （2）某研究性学习小组的同学想测量某电阻丝的电阻率． ①同学们截取了约1m长的电阻丝，首先利用多用电表的欧姆挡粗测其阻值，下列操作或说法中正确的是 　 　 A．测量前检查表针是否停在左端的“0”位置，如不在则要进行欧姆调零 B．若用欧姆表“×l”挡测量，指针恰好在刻度30～50的正中，则待测电阻为40Ω C．若用欧姆表“×10”挡测量，指针偏转角度过大，应换成“×1”挡 D．每次改变不同倍率的欧姆挡后都要重新进行欧姆调零 ②若同学们粗测得该段电阻丝的阻值约为3Ω，然后用伏安法测定电阻丝的阻值，再利用公式求得电阻丝的电阻率ρ．可供选择的器材如下： A．量程0.6A，内阻0.5Ω的电流表 B．量程3A，内阻0.1Ω的电流表 C．量程3V，内阻6kΩ的电压表 D．量程15V，内阻30kΩ的电压表 E．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器 F．阻值为0～10Ω，额定电流为1A的滑动变阻器 G．6V蓄电池 H．电键一个、导线若干 实验中要求金属丝的发热功率不超过0.75W，电流表应选用 　 　；电压表应选用 　 　；滑动变阻器应选用 　 　．（请填写备选器材前的字母） 四．电压表、电流表的读数（共3小题） 13．（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直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则金属丝的直径的读数是 　 　． （2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E＝4.5V，内阻很小．则图丁电路图中 　 　（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 　 　．（填“大”或“小”） （3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA＝2.0Ω，那么准确测量金属丝电阻Rr的最佳电路应是图丁中的 　 　电路（填电路图下的字母代号）．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rr＝　 　（　用题中字母代号表示）． 14．如图所示为正在使用中的多用电表表盘，如果是用×10Ω挡测量电阻，则读数为 　 　Ω．如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为 　 　mA．如果是用直流5V挡测量电压，则读数为 　 　V． 15．现有一个电压表、一个电阻箱、一个开关及导线若干，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节干电池的电动势和内电阻。 （1）在方框中画出电路图。 （2）实验过程中，将电阻箱拨到45Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到图甲所示，可以读出电阻箱的阻值为 　 　Ω，电压表的读数如图乙所示，读数为 　 　V。 （3）根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E＝　 　V，内电阻r＝　 Ω．（保留三位有效数字） （4）电动势的测量值 　 　真实值，内电阻的测量值 　 　真实值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 五．导体电阻率的测量（共6小题） 16．如图甲所示，一根细长而均匀的合金管线样品，横截面为环形．此合金管线长度用L表示，外径用D表示，电阻约为5Ω．已知这种合金的电阻率为ρ，且ρ受温度的影响很小，可以忽略．因管线内中空部分内径太小，无法直接测量．某实验小组设计了一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，他们已选器材如下： A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表A（300mA，1.0Ω） D．电压表V1（15V，约10kΩ） E．电压表V2（3V，约6kΩ） F．滑动变阻器R1（2kΩ，0.5A） G．滑动变阻器R2（10Ω，2A） H．标准电阻（R0＝5Ω） I．蓄电池（3V，约0.05Ω） J．开关一个，带夹子的导线若干 （1）小组同学用螺旋测微器测量该管线的外径D，示数如图乙所示，管线的外径等于 　 　mm； （2）上列器材中，电压表和滑动变阻器分别应选 　 　（只填代号字母，如ABC）． （3）请在如图丁方框中将该小组设计方案的实验电路图补充完整，要求电压表与电流表的示数均能过半，并能测量多组数据，合金管线电阻用Rx表示． （4）小组将测得的多组U、I数据绘制成U﹣I图象如图丙所示，并计算出图象的斜率为 K，同时用刻度尺测量出了管线的长度L．计算合金管线内部空间截面积S0的表达式为 　 　（用已知量和所测物理量的符号如L、D、ρ、K、R0表示） 17．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx（阻值约为4Ω，额定电流约0.5A）； 电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）； 电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）； A2（量程3A，内阻约0.05Ω）； 电源：E1（电动势3V，内阻不计）； E2（电动势12V，内阻不计）； 滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为 　 　mm。 （2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 　 　，电源应选 　 　（均填器材代号） （3）选择图2电路图 　 　。（选择甲或者乙图） 18．如图1所示，为一段粗细均匀的圆柱形新型导电材料棒，阻值约为1kΩ，现测量该材料的电阻率． （1）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的直径和长度，某次测量的示数如图2甲和图乙所示，直径为 　 　mm，长度为 　 　cm． （2）在下列器材中选用合适器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻，应选 　 　（填序号）． A．电流表A1：量程为10mA，内阻约为10Ω B．电流表A2：量程为3A，内阻约为0.1Ω C．电压表V1：量程为15V，内阻约为30kΩ D．电压表V2：量程为6V，内阻约为15kΩ E．滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1A F．低压直流电源：电压6V，内阻忽略 G．电键K，导线若干 （3）请在图3虚线框中画出完整的实验电路图． （4）由于实验中使用的电表不是理想电表，会对实验结果造成一定的影响，则该小组同学实验测出的电阻值 　 　Rx的真实值．（填“＞”“＜”或“＝”） （5）如果实验中电流表示数为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＝　 　（用测出的物理量的符号表示） 19．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1所示，用米尺测量金属丝的长度l＝1.010m．金属丝的电阻大约为4Ω．先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． （1）从图1中读出金属丝的直径为 　 　mm； （2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材： 直流电源：电动势约3V，内阻很小； 电流表A1：量程0～0.6A，内阻约为0.125Ω； 电流表A2：量程0～3.0A，内阻约为0.025Ω； 电压表V：量程0～3V，内阻约为3kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值10Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值50Ω； 开关、导线等．在可供选择的器材中，应该选用的电流表是 　 　，应该选用的滑动变阻器是 　 　； （3）为减小实验误差，应选用如图2中 　 　（选填“甲”或“乙”）为该实验的电路原理图； （4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx＝4.2Ω，则这种金属材料的电阻率为 　 　Ω•m．（保留二位有效数字） 20．在“测定金属的电阻率”的实验中，测定阻值约为3～5Ω的金属丝的电阻率，实验中所用的电压表规格：量程0～3V、内阻3kΩ：电流表规格：量程0～0.6A、内阻0.1Ω；还有其他一些器材： （1）在给定的方框内画出实验电路图； （2）实验中应测出的物理量有　 　；电阻率的计算公式为ρ＝　 　．（用上一空中所填写的字母表示） 21．在做测定金属电阻率的实验中，待测金属的阻值约为5Ω． （1）实验室准备用来测量该电阻值的实验器材除开关若干及导线外，还有： 电压表V1 （量程0～3V，内电阻约15kΩ）； 电压表V2 （量程0～15V，内电阻约75kΩ）； 电流表A1 （量程0～3A，内电阻约0.2Ω）； 电流表A2 （量程0～600mA，内电阻约3Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为100Ω，额定电流为0.6A）； 直流电源、电池组E（电动势为3V、内电阻约为0.3Ω）； 正常实验中为减少测量误差，且电表读数从零开始变化，并能多测几组电流、电压值，以便画出电流﹣电压的关系图线，则电压表应选用　 　（填实验器材的代号），电流表应选用　 　（填实验器材的代号），实验电路图选用图1中的　 　图． （2）这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图2所示，由图中电流表、电压表的读数可计算出待测金属的电阻为　 　Ω．（结果精确到小数点后一位） 六．伏安法测电阻（共8小题） 22．（1）某同学先用一个有四个倍率的多用电表粗略测量某合金材料制成的导体的电阻，四个倍率分别是×1、×10、×100、×1000．用×100挡测量该导体电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到 　 　挡。 （2）用游标卡尺测量该导体的长度如图所示，可知其长度为 　 　mm。 （3）若通过多用电表测得该导体的电阻约为8000Ω，现该同学想通过伏安法测定该导线的阻值Rx．现有电源（3V，内阻可不计），滑动变阻器（0～10Ω，额定电流2A），开关和导线若干以及下列电表： A．电流表（0～0.5mA，内阻约0.125Ω） B．电流表（0～0.6A，内阻约0.025Ω） C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ） D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 　 　，电压表应选用 　 　（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的 　 　（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。 23．如图1所示的电路为欧姆表内部电路图。电源电动势E＝6.0V，内阻r＝2.0Ω，电流表满偏电流Ig＝0.6A，电流表电阻RA＝0.5Ω，A、B为接线柱。 （1）用一段导线把A、B直接连起来，此时应把可变电阻R1调节为　 　Ω才能使电流表恰好达到满偏电流？ （2）电表满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个电阻为10Ω的定值电阻R2，此时电流表的指针指在　 　A刻度的位置。 （3）保持R1阻值不变，把可变电阻Rx接在A、B之间，则电流表读数Ix与Rx的关系式是　 　。 （4）根据Ix与Rx关系式，求出Rx＝5Ω时对应的Ix值，填在表格内的横线上。（Rx＝0、10Ω、20Ω、50Ω、100Ω、1kΩ、∞时对应的Ix值已标出） Rx/Ω 0 5 10 20 50 100 1k ∞ Ix/A 0.6 0.3 0.2 0.1 0.05 0.006 0 然后在如图2所示的表盘上，标出所求Ix值对应的Rx。 24．如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材的实物图，现有器材规格如下： 待测电阻Rx（约100Ω） 直流电流表A1（量程0～50mA，内阻约50Ω） 直流电流表A2（量程0～0.6A，内阻约5Ω） 直流电压表V1（量程0～3V，内阻约5kΩ） 直流电压表V2（量程0～15V，内阻约10kΩ） 直流电源（输出电压4V，内阻不计） 滑动变阻器R（阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A） 电键1个、导线若干 （1）实验时电流表选择　 　；电压表选择　 　．（填仪器字母代号） （2）在方框内画出电路图． 25．在用伏安法测定金属丝的电阻（约5欧）时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材： A．直流电源：电动势约4.5V，内阻很小； B．电流表A1：量程0～0.6A，内阻0.125Ω； C．电流表A2：量程0～3.0A，内阻0.025Ω； D．电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ； E．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω； F．滑动变阻器R2：最大阻值50Ω； G．开关、导线等． （1）在可供选择的器材中，应该选用的电流表是　 　，应该选用的滑动变阻器是　 　． （2）用螺旋测微器测量电阻丝直径如图，由图可知其直径为　 　mm． 26．现要测量阻值约为30Ω待测电阻Rx的阻值，实验室提供器材如下： A．电源E（电动势6V，内阻不计） B．电流表A1（量程150mA，内阻约为10Ω） C．电流表A2（量程30mA，内阻r2＝50Ω） D．电压表V（量程15V，内阻约为3000Ω） E．定值电阻R0＝100Ω F．滑动变阻器R1，最大阻值为10Ω，额定电流为2.0A G．滑动变阻器R2，最大阻值为10Ω，额定电流为0.5A H．电键S及导线若干 （1）为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不得小于其量程的三分之一，某小组经再三合计，设计了如图所示的电路。请你分析帮他们从所给的器材中选择合适的器材：滑动变阻器应选　 　；电表①应选　 　；电表②应选　 　；（选填仪器前的字母代号） （2）若表①的示数为D1、表②的示数为D2，则待测电阻的表达式为Rx＝　 　（用题中所给字母表示，不代入数据）。 27．某实验小组用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值（阻值粗测为190Ω），实验室提供如下器材： 电池组E：电动势3V，内阻不计 电流表A1：量程0～15mA，内阻约为100Ω 电流表A2：量程0～3mA，内阻为100Ω 变阻器R1：阻值范围0～20Ω，额定电流2A 电阻箱R2，阻值范围0～9999Ω，额定电流1A 电键S、导线若干 要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下面问题： （1）为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表A2与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到 　 　Ω，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表； （2）在图1方框中画出测量Rx阻值的完整电路图，并在图中标明器材代号； （3）调节滑动变阻器R1，两表的示数如图2所示，可读出电流表A1的示数是 　 　mA，电流表A2的示数是 　 　mA，则精确得到待测电阻Rx的阻值是 　 　Ω。 28．如图中是测量电阻Rx的电路示意图，A、B、C、D为滑动变阻器的四个接线柱． （1）请你把线头E、F与滑动变阻器的接线柱连接起来，要求做到电键K闭合后，将滑片P向右移动时，电压表的示数变大． 答：F接　 　，E接　 　． （2）上述实验中，滑动变阻器的作用是：用改变接入电路中的电阻丝长度来减小电路中电阻的方法以增大电路中的　 　从而使Rx两端的　 　增大． 29．如图所示，用伏安法测电阻Rx的值时，M、N接在恒压电源上，当S接a时电压表示数11.00V，电流表示数0.20A；当S接b时，电压表示数为12.00V，电流表示数0.12A．即电压表的变化为1V，电流表的变化为0.08A，为了较准确地测量Rx的值，请你判断： （1）S应接在　 　点 （2）Rx的测量值为　 　． （3）Rx的真实值为　 　． （4）产生这一测量误差的原因是　 　． 七．描绘小灯泡的伏安特性曲线（共7小题） 30．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I﹣U图线．现有下列器材供选用： A．电压表（0～5V，内阻约10kΩ） B．电压表（0～15V，内阻约20kΩ） C．电流表（0～3A，内阻约1Ω） D．电流表（0～0.6A，内阻约0.4Ω） E．滑动变阻器（10Ω，2A） F．滑动变阻器（500Ω，1A） G．学生电源（直流6V）、开关、导线若干 （1）实验中所用电压表应选　 　，电流表应选用　 　，滑动变阻器应选用　 　． （2）在虚线框内画出实验电路图，并根据所画电路图进行实物连接． （3）利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图（乙）所示，分析曲线说明小灯泡电阻变化的特点：　 　． （4）若把电器元件Z和小灯泡接入如图（丙）所示的电路中时，通过Z的电流为0.22A，已知A、B两端电压恒为2.5V，则此时灯泡L的功率约为　 　W（保留两位有效数字） 31．为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值并描绘该电珠的伏安特性曲线，可供选择的器材有： A．电流表（0～3A，内阻约0.04Ω） B．毫安表（0～300mA，内阻约4Ω） C．电压表（0～10V，内阻10KΩ） D．电压表（0～3V，内阻10KΩ） E．电源（额定电压6V，最大允许电流2A） F．电源（额定电压9V，最大允许电流1A） G．可变电阻（阻值范围0～10Ω，额定电流1A） H．可变电阻（阻值范围0～50Ω，额定功率0.5W） I．导线若干根，电键一个． （1）为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是　 　．（用字母代号填写） （2）请在方框中画出电路图． 32．用下列器材，描绘小灯泡的伏安特性曲线。 A．待测小灯泡：额定电压3.0V，额定功率约为1.5W； B．电流表：量程0.6A，内阻约为0.5Ω； C．电压表：量程3V，内阻RV＝5.0kΩ； D．滑动变阻器R1：最大阻值为10Ω，额定电流1A； E．滑动变阻器R2：最大阻值为100Ω，额定电流1A； F．电源：电动势6V，内阻很小； G．开关一个，导线若干。 （1）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用　 　。（填写器材序号） （2）实验中某次测量如图1，则电压表的读数为　 　V，电流表的读数为　 　A。 （3）用笔画线代替导线，将图2中的实验仪器连成完整的实验电路。 （4）该同学描绘出的I﹣﹣U图象和图3中的　 　形状最接近。 （5）某同学做完该实验后，发现手头还有一个额定电压5.0V，额定功率约为2.8W的小灯泡，为了描绘其伏安特性曲线，该同学又找到一个阻值R0＝5.0kΩ的定值电阻。请利用现有器材设计实验方案，在下面画出实验电路图　 　。 33．为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材： 电源：12V，内阻不计； 电流表：0～0.6A，0～3A，内阻可忽略； 电压表：0～3V，0～15V，内阻很大； 滑动变阻器；阻值范围0～20Ω，允许最大电流1A； 开关一个，导线若干。 实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V。 （1）请在图1框中画出实验电路图； （2）按画出的电路图，在图2实物图上连接； （3）某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图3所示。某次测量时，电流表指针位置如图4所示，电流表读数为 　 　A，此时小灯泡的实际功率为 　 　W。 34．现在要测量一只额定电压U＝3V的小灯泡L的额定功率P（约为0.3W）．实验室备有如下器材： 电流表（量程为200mA，内阻r1＝10Ω） 电流表（量程为300mA，内阻约为5Ω） 定值电阻R（10Ω） 滑动变阻器R1（0～100Ω，0.5A） 电源E（E＝5V，r≈1Ω） 单刀开关一个、导线若干 （1）请设计出实验电路，并画在虚线框内． （2）请补充下列没给出的实验操作步骤： ①按设计好的电路图连接好电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大的位置． ②　 　． ③断开开关S，拆除电路、整理器材． （3）实验中计算灯泡额定功率的表达式为　 　．[用题中给定的符号及（3）中设计的记录符号来表示]． 35．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“0.3A，1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有： A．直流电源6V（内阻不计） B．直流电流表0～300mA（内阻约为5Ω） C．直流电压表0～15V（内阻内阻约为20KΩ） D．直流电压表0～6V（内阻约为15kΩ） E．滑动变阻器 10Ω，0.2A F．滑动变阻器 20Ω，2A G．滑动变阻器1kΩ，2A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量． （1）实验中电压表应选用　 　，滑动变阻器应选用　 　（均用序号表示）． （2）请完成实验电路图． （3）按照（2）中接好电路后，闭合开关，发现电压表有读数，而电流表无读数，两电表量程合适，且只有一处故障，发生故障的原因是　 　 A、电流表断路 B、灯泡灯丝烧断 C、滑动变阻器断路 D、电压表短路 （4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图所示的U﹣I图线．由图可知小灯泡通过0.2A电流时的实际电功率是　 　． （5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是　 　． 36．把一个“2V 0.5W”的小灯泡A和一个电阻不为零的未知电阻Rx串联接到某一电压不变的电源上，如图所示，小灯泡A实际消耗的功率是0.5W． （1）若将一个“2V 2W”的小灯泡B与A串在此电路中，则灯A、B哪个灯较亮？请简要说明理由． （2）辨析题：若将“2V 2W”的小灯泡B替换掉灯A，灯B和该未知电阻Rx串联后接到此电源上，则小灯泡B实际消耗的电功率有没有可能等于0.5W？ 某同学分析如下：小灯泡A实际消耗的功率是0.5W，说明小灯泡A两端电压为2V，现将“2V 2W”的小灯泡B换上，小灯泡B两端电压是2V，B能正常工作，实际功率是2W，所以小灯泡B的实际功率不会等于0.5W． 你认为该同学的分析正确吗？若正确，请求出它的实际电流；若不正确，请计算说明理由，并求出满足条件的Rx及电源电压． 网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 《导体的电阻及电阻率的测量》压轴培优题型训练【七大题型】 一．电阻定律的内容及表达式（共4小题） 二．线性元件及其伏安特性曲线（共3小题） 三．螺旋测微器的使用与读数（共5小题） 四．电压表、电流表的读数（共3小题） 五．导体电阻率的测量（共6小题） 六．伏安法测电阻（共8小题） 七．描绘小灯泡的伏安特性曲线（共7小题） 一．电阻定律的内容及表达式（共4小题） 1．用电器与电源相距L，线路上电流强度为I，为使输电线上的电压损失不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，那么输电线的横截面积最小值应是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：根据欧姆定律得，R＝， 根据电阻定律R＝2，解得S＝，故B正确，A、C、D错误。 故选：B。 2．（多选）一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，则（　　） A．通过导线的电流为原来的 B．通过导线的电流为原来的 C．导线中自由电子定向移动的速率为 D．导线中自由电子定向移动的速率为 【答案】BC 【解答】解：AB、将金属导线均匀拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积变为原来的倍，其长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝分析得到，电阻变为原来的16倍，电压变为原来的2U；根据欧姆定律I＝可知，电流I变为．故A错误，B正确。 CD、电流的微观表达式I＝nevS，其中n、e不变，电流I为原来的，横截面积S变为原来的倍，则自由电子定向移动的平均速率为．故C正确，D错误。 故选：BC。 3．A、B两根完全相同的金属裸导线，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，导线B对折后结合起来，则它们的电阻之比RA：RB为多少？然后分别加上相同的电压，相同时间内通过导线横截面的电荷量之比qA：qB为多少？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来的2倍，则横截面积为原来的1/2，设A、B导线原长为L，横截面积为S，电阻为R，则 L′A＝2L，S′A＝，L′B＝，S′B＝2S ，R′A＝p＝4p＝4R R′B＝p＝P＝ 则R′A：R′B＝16：1 （2）根据I＝，q＝It＝（此步推导的方向是利用不变量U和已知量R、t）， 由题意知：UA＝UB，tA＝tB，则qA：qB＝R′B：R′A＝1：16 答：它们的电阻之比RA：RB为16：1，相同时间内通过导线横截面的电荷量之比qA：qB为1：16 4．在现代家庭装修中，首先是设计家庭电路结构，再根据电路结构购买材料，最后按照设计电路安装布置线路．张明同学在一次购买家装导线材料时发现，他购买的一圈铜导线长度刚好100米，售货员告诉他，该铜导线是2.5个截面积．张明想用最近学习的电阻定律计算这一圈铜导线的电阻值，可是他不明白2.5个截面积是什么意思，又忘记了铜的电阻率，于是上百度搜索，查询结果如下： ①通常说导线的粗细用截面积计算，1个截面积就是1mm2．市面上销售的导线有1.5mm2、2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2几种型号 ②铜导体材料在27℃时的电阻率为1.7×10﹣8Ω•m 请问：张明计算出这一圈导线的电阻值是多少？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：根据电阻定律，则＝＝0.68Ω； 答：这一圈导线的电阻值是0.68Ω 二．线性元件及其伏安特性曲线（共3小题） 5．两条长度相同、由同种材料制成的均匀电阻丝a、b，其伏安特性曲线分别如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电阻丝a的直径是b直径的0.3倍 B．将a、b并联后，其I﹣U图线位于a、b之间 C．将a、b串联后接入电路，a、b两端电压之比为10：3 D．将a、b并联后接入电路，通过a、b的电流之比为2.5 【答案】C 【解答】解：A．根据图线的斜率表示电阻的倒数，可得电阻之比为 根据电阻定律 其中 由于长度相同，材料相同，可得电阻丝a的直径与b直径之比为 故A错误； B．由上可知 Ra＞Rb 将a、b并联后，因为并联以后的总电阻小于任意一个支路的电阻，所以其并联电阻小于Rb，所以I﹣U图线的斜率最大，其位于b的左侧，故B错误； C．将a、b串联后接入电路，根据串联电流相等，根据欧姆定律知道电阻两端的电压与电阻成正比，所以有 Ua：Ub＝Ra：Rb＝10：3 即a两端电压是b两端电压的，故C正确； D．将a、b并联后接入电路，根据并联电压相等，根据欧姆定律知道通过a、b的电流大小与电阻成反比，通过a、b的电流之比为 故D错误。 故选：C。 6．（多选）图甲为A、B两电学元件的伏安特性曲线，若把两元件串联并在两端加上电压U0，如图乙所示则有（　　） A．电路中电流I＝ B．电路中电流I＜ C．元件B分得电压UB＝ D．元件B分得电压UB＜ 【答案】D 【解答】解：AB、两元件串联并在两端加上电压U0，依据两电学元件的伏安特性曲线，可知，电路中电流I＞，故AB错误； CD、因电流I＞，因此元件A的电压UA＞，那么元件的电压UB＜，故C错误，D正确； 故选：D。 7．（多选）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是（　　） A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ D．对应P点，小灯泡的电功率值等于图中阴影部分面积大小 【答案】AC 【解答】解：A、图线上的点与原点连线的倒数等于电阻大小，由数学知识可知，随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大。故A正确。 B、此电阻是非线性元件，其电阻不等于图象切线斜率的倒数，所以小灯泡的电阻为R≠．故B错误。 C、根据电阻的定义式可知，对应P点，小灯泡的电阻为R＝．故C正确 D、由恒定电流的功率公式P＝UI，推广可知，对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积。故D错误。 故选：AC。 三．螺旋测微器的使用与读数（共5小题） 8．如图，分别读出游标卡尺和螺旋测微器的读数． 如图1，　30.6　mm．如图2，　2.509　mm． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：1、游标卡尺的主尺读数为30mm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为6×0.1mm＝0.6mm，所以最终读数为：30mm+0.6mm＝30.6mm． 2、螺旋测微器的固定刻度为2.5mm，可动刻度为0.9×0.01mm＝0.009mm，所以最终读数为2.5mm+0.009mm＝2.509mm． 故答案为：30.6，2.509 9．用游标为20分度的游标卡尺测量某小球的直径，示数如图甲所示，读数为 　0.740　cm，用螺旋测微器测量某金属导线的直径，示数如图乙所示，读数为 　1.105　mm。 【答案】0.740、1.104～1.106. 【解答】解：20分度的游标卡尺，精确度是0.05mm，游标卡尺的主尺读数为7mm，游标尺上第8个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为0.05×8mm＝0.40mm， 所以最终读数为：7mm+0.40mm＝7.40mm＝0.740cm； 螺旋测微器的精确度是0.01mm，其固定刻度读数为1.0mm，可动刻度读数为0.01×10.5mm＝0.105mm，所以最终读数为：1.0mm+0.105mm＝1.105mm。 故答案为：0.740、1.104～1.106. 10．有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长约为6cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直接测量．现提供以下实验器材： A．20分度的游标卡尺 B．螺旋测微器 C．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ） D．电流表A1（量程50mA，内阻约20Ω） E．电流表A2（量程0.3A，内阻约1Ω） F．滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）[学科 G．直流电源E（约4V，内阻不计） H．导电材料样品Rx I．开关一只，导线若干 请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题： ①用游标卡尺测得该样品的长度为L；用螺旋测微器测得该样品的外径如图2所示，其示数D＝　6.122　mm． ②请选择合适的仪器，设计一个合理的电路图来 测量导电材料样品的电阻Rx．在图3方框内画出实验电路原理图，并标明所选器材的符号．这个实验电阻Rx的测量值将　小于　（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值． ③若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I，则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d＝　　． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：①由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为6mm，可动刻度示数为12.2×0.01mm＝0.122mm，螺旋测微器示数D＝6mm+0.122mm＝6.122mm． ②由所给实验器材可知，应采用伏安法测电阻阻值，由于待测电阻阻值约为100Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；电路最大电流约为I＝＝＝0.03A＝30mA，电流表应选A1，电流表内阻约为20Ω，电压表内阻约为3000Ω，相对来说电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示；电流表采用外接法，由于电压表分流，电流测量值大于真实值，电阻测量值小于真实值． ③由欧姆定律可知，样品电阻：R＝，由电阻定律可知：R＝ρ＝ρ， 解得：d＝； 故答案为：①6.122；②电路图如图所示；小于；③． 11．为了测量一根长约为3cm、电阻约为100Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下： 直流电源E（电动势约为8.0V，内阻可忽略不计）； 电流表A（量程为0～100mA，内阻r1＝100Ω）； 电压表V（量程为0～10V，内阻r2＝2000Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为50Ω）； 开关S，导线若干． （1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，示数为L＝　30.35　 mm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，示数为D＝　3.206　 mm． （2）为了在测量中尽量减小误差，并测多组数据，请画出实验电路图： （3）若某次测量中电流表A的示数为I，电压表V的示数为U，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝　　．（用题目中字母表示即可） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图示游标卡尺可知，其示数为：30mm+7×0.05mm＝30.35mm； 由图示螺旋测微器可知，其示数为：3mm+20.6×0.01mm＝3.206mm． （2）由题意可知，待测电阻阻值大于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器应采用分压接法， 电压表与电流表内阻已知，电流表既可以采用内接法，也可以采用外接法，电路图如图所示： （3）待测电阻阻值：R＝，由电阻定律可知：R＝ρ＝ρ，电阻率：ρ＝； 故答案为：（1）30.35；3.206；（2）电路图如图所示；（3）． 12．在探究“决定导体电阻的因素”实验中，我们经常用到刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电压表、电流表等测量工具． （1）在一次实验中，如果提供了下列几个长度测量仪器： ①毫米刻度尺； ②10分度游标卡尺； ③20分度游标卡尺； ④螺旋测微器． 一个同学用其中一种仪器正确测量某工件的长度为3.125cm，则他所使用的仪器为 　③　（填仪器序号）．如图是用螺旋测微器测量的电阻丝直径的示意图，则该电阻丝的直径d＝　1.020　mm． （2）某研究性学习小组的同学想测量某电阻丝的电阻率． ①同学们截取了约1m长的电阻丝，首先利用多用电表的欧姆挡粗测其阻值，下列操作或说法中正确的是 　CD　 A．测量前检查表针是否停在左端的“0”位置，如不在则要进行欧姆调零 B．若用欧姆表“×l”挡测量，指针恰好在刻度30～50的正中，则待测电阻为40Ω C．若用欧姆表“×10”挡测量，指针偏转角度过大，应换成“×1”挡 D．每次改变不同倍率的欧姆挡后都要重新进行欧姆调零 ②若同学们粗测得该段电阻丝的阻值约为3Ω，然后用伏安法测定电阻丝的阻值，再利用公式求得电阻丝的电阻率ρ．可供选择的器材如下： A．量程0.6A，内阻0.5Ω的电流表 B．量程3A，内阻0.1Ω的电流表 C．量程3V，内阻6kΩ的电压表 D．量程15V，内阻30kΩ的电压表 E．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器 F．阻值为0～10Ω，额定电流为1A的滑动变阻器 G．6V蓄电池 H．电键一个、导线若干 实验中要求金属丝的发热功率不超过0.75W，电流表应选用 　A　；电压表应选用 　C　；滑动变阻器应选用 　F　．（请填写备选器材前的字母） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）因3.125cm＝31.25mm，米尺是毫米刻度尺，只能估读到0.1mm；10分度游标卡尺可以读到0.1mm；20分度游标卡尺可以读到0.05mm，末尾为0或5；50分度游标卡尺可以读到0.02mm，末尾为0或2或4或6或8；螺旋测微器又称千分尺，可以估读到0.001mm；故3.125cm是50分度游标卡尺读数得到． 由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数：1.0mm；可动刻度读数0.01mm×2.0＝0.020mm；故螺旋测微器读数为：1.020mm； （2）①解：A、测量前检查表针是否停在左端的“0”位置，如不在则要进行机械校零．故A错误， B、若用欧姆表“×l”挡测量，指针恰好在刻度30～50的正中，则待测电阻不为40Ω因为欧姆刻度盘不均匀，故B错误． C、表针偏转过大，说明电阻挡选择过大，应换小挡位进行测量；故C正确； D、运用欧姆表测量电阻时，不是每次测量都要重新调零，而是在换挡后要重新调零．故D正确． 故选：CD； ②该段电阻丝的阻值约为3Ω，发热功率不超过0.75W，根据I2＝，可知，电阻丝的最大电流为0.5A，因此电流表选用：量程0.6A，内阻0.5Ω的电流表，即为A；根据电阻与电流可确定电压表的量程为3V，内阻6kΩ的电压表，即为C； 因电阻丝的阻值约为3Ω，所以阻值为0～10Ω，额定电流为1A的滑动变阻器，故滑动变阻器选择F； 故选：A，C，F． 故答案为：（1）③；1.020； （2）①CD；②A，C，F． 四．电压表、电流表的读数（共3小题） 13．（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直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则金属丝的直径的读数是 　1.000mm　． （2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E＝4.5V，内阻很小．则图丁电路图中 　A　（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 　小　．（填“大”或“小”） （3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA＝2.0Ω，那么准确测量金属丝电阻Rr的最佳电路应是图丁中的 　B　电路（填电路图下的字母代号）．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rr＝　﹣RA　（　用题中字母代号表示）． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5mm+50.0×0.01mm＝1.000mm； （2）因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流接法；同时电压表内阻较大， 由以上读数可知，待测电阻的内阻约为R＝＝＝5.4Ω，故采用电流表外接法误差较小，故选A； 在实验中电压表示数准确，但电流测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小； ③因已知电流表准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻；故应选B电路；待测电阻及电流表总电阻： R＝，则待测电阻RX＝R﹣RA＝﹣2.0Ω； 故答案为：（1）1.000；（2）A；小；（3）B；﹣RA． 14．如图所示为正在使用中的多用电表表盘，如果是用×10Ω挡测量电阻，则读数为 　220　Ω．如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为 　4.0　mA．如果是用直流5V挡测量电压，则读数为 　2.00　V． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：欧姆挡在最上面的一排数据读取，读数为22×10Ω＝220Ω； 电流挡取10mA，故测量时应读取中间的三排数据的最底下一排数据，最小分度为0.2；不需估读；故读数为4.0A； 同样直流电压挡测量读取中间的三排数据的中间一排数据，最小分度为0.1V；需要估读；故读数为2.00V； 故答案为：220；4.0；2.00． 15．现有一个电压表、一个电阻箱、一个开关及导线若干，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节干电池的电动势和内电阻。 （1）在方框中画出电路图。 （2）实验过程中，将电阻箱拨到45Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到图甲所示，可以读出电阻箱的阻值为 　110　Ω，电压表的读数如图乙所示，读数为 　1.10　V。 （3）根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E＝　1.30　V，内电阻r＝　20.0　Ω．（保留三位有效数字） （4）电动势的测量值 　小于　真实值，内电阻的测量值 　小于　真实值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）电路图如图 （2）电阻箱读数为R＝1×100+1×10＝110Ω，电压表读数为U＝1.10V （3）由闭合电路欧姆定律有E＝ 及E＝U2+， 两式联立代入数据解得E＝1.30V r＝20.0Ω （4）当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的U﹣I图象如图所示，由图象可知，电源电动势的测量值小于真实，内阻等于斜率的值，则内阻测量值偏小。 故答案为：（1）电路图如图所示。 （2）110 1.10（3）1.30 20.0（4）小于，小于 五．导体电阻率的测量（共6小题） 16．如图甲所示，一根细长而均匀的合金管线样品，横截面为环形．此合金管线长度用L表示，外径用D表示，电阻约为5Ω．已知这种合金的电阻率为ρ，且ρ受温度的影响很小，可以忽略．因管线内中空部分内径太小，无法直接测量．某实验小组设计了一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，他们已选器材如下： A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表A（300mA，1.0Ω） D．电压表V1（15V，约10kΩ） E．电压表V2（3V，约6kΩ） F．滑动变阻器R1（2kΩ，0.5A） G．滑动变阻器R2（10Ω，2A） H．标准电阻（R0＝5Ω） I．蓄电池（3V，约0.05Ω） J．开关一个，带夹子的导线若干 （1）小组同学用螺旋测微器测量该管线的外径D，示数如图乙所示，管线的外径等于 　1.510　mm； （2）上列器材中，电压表和滑动变阻器分别应选 　E、G　（只填代号字母，如ABC）． （3）请在如图丁方框中将该小组设计方案的实验电路图补充完整，要求电压表与电流表的示数均能过半，并能测量多组数据，合金管线电阻用Rx表示． （4）小组将测得的多组U、I数据绘制成U﹣I图象如图丙所示，并计算出图象的斜率为K，同时用刻度尺测量出了管线的长度L．计算合金管线内部空间截面积S0的表达式为 　﹣　（用已知量和所测物理量的符号如L、D、ρ、K、R0表示） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）螺旋测微器的固定刻度为1.5mm，可动刻度为1.0×0.01mm＝0.010mm，所以最终读数为1.5mm+0.010mm＝1.510mm； （2）由于电源电压为3V，故电压表选择E；由于采用分压接法，为方便实验操作应选择最大阻值减小的滑动变阻器，故滑动变阻器选用小电阻G； （3）本题中应用分压式接法，为了保证电压表读数时能过半，串联一定值电阻，电压表接在待测电阻与定值电阻两端；故电路如图所示． （4）根据欧姆定律，有R+R0＝k； 根据电阻定律，有R＝ρ ，故截面积为：S＝； 故合金管线内部空间截面积S0的表达式为：S0＝﹣； 故答案为：（1）1.510；（2）E、G；（3）电路图如图所示；（4）﹣． 17．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx（阻值约为4Ω，额定电流约0.5A）； 电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）； 电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）； A2（量程3A，内阻约0.05Ω）； 电源：E1（电动势3V，内阻不计）； E2（电动势12V，内阻不计）； 滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为 　1.775　mm。 （2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 　A1　，电源应选 　E1　（均填器材代号） （3）选择图2电路图 　甲　。（选择甲或者乙图） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图示螺旋测微器可知，其读数为：1.5mm+27.5×0.01mm＝1.775mm。 （2）待测电阻额定电流约为0.5A，则电流表应选择A1；待测电阻额定电压约为：U＝IRX＝0.5A×4Ω＝2V，电源应选择E1。 （3）由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，应选择图甲所示电路图。 故答案为：（1）1.775；（2）A1；E1；（3）甲。 18．如图1所示，为一段粗细均匀的圆柱形新型导电材料棒，阻值约为1kΩ，现测量该材料的电阻率． （1）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的直径和长度，某次测量的示数如图2甲和图乙所示，直径为 　13.540　mm，长度为 　11.155　cm． （2）在下列器材中选用合适器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻，应选 　ADEFG　（填序号）． A．电流表A1：量程为10mA，内阻约为10Ω B．电流表A2：量程为3A，内阻约为0.1Ω C．电压表V1：量程为15V，内阻约为30kΩ D．电压表V2：量程为6V，内阻约为15kΩ E．滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1A F．低压直流电源：电压6V，内阻忽略 G．电键K，导线若干 （3）请在图3虚线框中画出完整的实验电路图． （4）由于实验中使用的电表不是理想电表，会对实验结果造成一定的影响，则该小组同学实验测出的电阻值 　＞　Rx的真实值．（填“＞”“＜”或“＝”） （5）如果实验中电流表示数为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＝　　（用测出的物理量的符号表示） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）螺旋测微器读数：13.5mm+4.0×0.01mm＝13.540mm；游标卡尺读数：111mm+11×0.05mm＝11.155cm． （2）因为电源电压为6V，所以电压表选V2，电路中最大电流I＝＝＝0.006A＝6mA，故电流表选A，所以选用的器材为ADEFG． （3）因被测电阻R＝1kΩ，远大于电流表内阻和滑动变阻器的最大阻值， 所以电流表内接，滑动变阻器用分压接法，电路图如图所示： （4）由图示电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压的测量值偏大，由欧姆定律可知，电阻测量值大于真实值． （5）电阻：R＝，R＝ρ＝ρ，电阻率：ρ＝． 故答案为：（1）13.540；11.155；（2）ADEFG；（3）电路图如图所示；（4）＞；（5）． 19．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1所示，用米尺测量金属丝的长度l＝1.010m．金属丝的电阻大约为4Ω．先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． （1）从图1中读出金属丝的直径为 　0.520　mm； （2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材： 直流电源：电动势约3V，内阻很小； 电流表A1：量程0～0.6A，内阻约为0.125Ω； 电流表A2：量程0～3.0A，内阻约为0.025Ω； 电压表V：量程0～3V，内阻约为3kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值10Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值50Ω； 开关、导线等．在可供选择的器材中，应该选用的电流表是 　A1　，应该选用的滑动变阻器是 　R1　； （3）为减小实验误差，应选用如图2中 　乙　（选填“甲”或“乙”）为该实验的电路原理图； （4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx＝4.2Ω，则这种金属材料的电阻率为 　8.8×10﹣7　Ω•m．（保留二位有效数字） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图示螺旋测微器可知，金属丝的直径：d＝0.5mm+0.01mm×2.0＝0.520mm； （2）因为金属丝的电阻大约为4Ω，电源电压为3V，则电路中可能出现的最大电流约为：I＝＝＝0.75A，故电流表选A1；为方便实验操作，滑动变阻器应选择R1； （3）由题意可知：＝＝750，＝＝32，＞，故电路选择安培表外接，应选择图乙所示电路． （4）由电阻定律有：RX＝ρ＝ρ，电阻率为：ρ＝＝≈8.8×10﹣7Ω•m； 故答案为：（1）0.520；（2）A1，R1；（3）乙；（4）8.8×10﹣7． 20．在“测定金属的电阻率”的实验中，测定阻值约为3～5Ω的金属丝的电阻率，实验中所用的电压表规格：量程0～3V、内阻3kΩ：电流表规格：量程0～0.6A、内阻0.1Ω；还有其他一些器材： （1）在给定的方框内画出实验电路图； （2）实验中应测出的物理量有　电阻丝的长度L，电阻丝两端的电压U，流过电阻的电流I　；电阻率的计算公式为ρ＝　　．（用上一空中所填写的字母表示） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）因为＞，故选择电流表外接法． （2）根据电阻定律，有 R＝ρ 根据欧姆定律，有 R＝ 由上述两式解得 ρ＝． 实验中还应测出的物理量是电阻丝的长度L，电阻丝两端的电压U，流过电阻的电流I． 故答案为：（1）见上图； （2）电阻丝的长度L，电阻丝两端的电压U，流过电阻的电流I，． 21．在做测定金属电阻率的实验中，待测金属的阻值约为5Ω． （1）实验室准备用来测量该电阻值的实验器材除开关若干及导线外，还有： 电压表V1 （量程0～3V，内电阻约15kΩ）； 电压表V2 （量程0～15V，内电阻约75kΩ）； 电流表A1 （量程0～3A，内电阻约0.2Ω）； 电流表A2 （量程0～600mA，内电阻约3Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为100Ω，额定电流为0.6A）； 直流电源、电池组E（电动势为3V、内电阻约为0.3Ω）； 正常实验中为减少测量误差，且电表读数从零开始变化，并能多测几组电流、电压值，以便画出电流﹣电压的关系图线，则电压表应选用　V1　（填实验器材的代号），电流表应选用　A2　（填实验器材的代号），实验电路图选用图1中的　C　图． （2）这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图2所示，由图中电流表、电压表的读数可计算出待测金属的电阻为　5.2　Ω．（结果精确到小数点后一位） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：①由图看出20分度的游标卡尺知，0刻线前漏出了31mm，且第14条刻线对齐，故读数为：D＝31mm+14×0.05mm＝31.70mm＝3.170cm，千分尺固定刻度漏出了3mm，中轴线对齐为0.471mm，所以螺旋测微器的读数为：d＝3mm+47.0×0.01mm＝3.471mm ②因电动势E为3V，所以为了测量准确宜用电压表电V1；若3V电压全部加在待测电阻上，其电流为I＝＝＝0.6A，所以电流表应选A2； 又题中要求电表读数从零开始变化，并能多测几组电流、电压值，故宜选用分压式电路；由于，所以电流表应用外接法接法， 所以电路图应选C． ③电流表读数为I＝0.46A，电压表读数为U＝2.40V，所以待测电阻R＝＝5.2Ω 故答案为：（1）V1、A2、C；（2）5.2． 六．伏安法测电阻（共8小题） 22．（1）某同学先用一个有四个倍率的多用电表粗略测量某合金材料制成的导体的电阻，四个倍率分别是×1、×10、×100、×1000．用×100挡测量该导体电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到 　×1000　挡。 （2）用游标卡尺测量该导体的长度如图所示，可知其长度为 　13.55　mm。 （3）若通过多用电表测得该导体的电阻约为8000Ω，现该同学想通过伏安法测定该导线的阻值Rx．现有电源（3V，内阻可不计），滑动变阻器（0～10Ω，额定电流2A），开关和导线若干以及下列电表： A．电流表（0～0.5mA，内阻约0.125Ω） B．电流表（0～0.6A，内阻约0.025Ω） C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ） D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 　A　，电压表应选用 　C　（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的 　丁　（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）用×100挡测量该导体电阻时，表头指针偏转角度很小，说明所选挡位太小，为了较准确地进行测量，应换到×1000挡。 （2）由图示游标卡尺可知，其示数为：13mm+11×0.05mm＝13.55mm。 （3）通过待测电阻的最大电流约为：I＝＝＝0.000375A＝0.375mA，电流表选A； 电源电动势为3V，电压表应选择C；由题意可知，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法， 待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，由此可知，应选择图丁所示实验电路。 故答案为：（1）×1000；（2）13.55；（3）A；C；丁。 23．如图1所示的电路为欧姆表内部电路图。电源电动势E＝6.0V，内阻r＝2.0Ω，电流表满偏电流Ig＝0.6A，电流表电阻RA＝0.5Ω，A、B为接线柱。 （1）用一段导线把A、B直接连起来，此时应把可变电阻R1调节为　7.5　Ω才能使电流表恰好达到满偏电流？ （2）电表满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个电阻为10Ω的定值电阻R2，此时电流表的指针指在　0.3　A刻度的位置。 （3）保持R1阻值不变，把可变电阻Rx接在A、B之间，则电流表读数Ix与Rx的关系式是　　。 （4）根据Ix与Rx关系式，求出Rx＝5Ω时对应的Ix值，填在表格内的横线上。（Rx＝0、10Ω、20Ω、50Ω、100Ω、1kΩ、∞时对应的Ix值已标出） Rx/Ω 0 5 10 20 50 100 1k ∞ Ix/A 0.6 0.3 0.2 0.1 0.05 0.006 0 然后在如图2所示的表盘上，标出所求Ix值对应的Rx。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）根据闭合电路欧姆定律可得：； （2）根据闭合电路欧姆定律可得：； （3）根据闭合电路欧姆定律可得：； （4）由（3）根据可得：Rx＝5Ω时，Ix＝0.4A； 那么，将点描到图2中可得： ； 故答案为：（1）7.5；（2）0.3；（3）；（4）0.4；5。 24．如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材的实物图，现有器材规格如下： 待测电阻Rx（约100Ω） 直流电流表A1（量程0～50mA，内阻约50Ω） 直流电流表A2（量程0～0.6A，内阻约5Ω） 直流电压表V1（量程0～3V，内阻约5kΩ） 直流电压表V2（量程0～15V，内阻约10kΩ） 直流电源（输出电压4V，内阻不计） 滑动变阻器R（阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A） 电键1个、导线若干 （1）实验时电流表选择　A1　；电压表选择　V1　．（填仪器字母代号） （2）在方框内画出电路图． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由题意可知，电源为必选的，其电压为4V，故考虑准确性，电压表只能选择3V量程；则电路中的电流I＝＝30mA，故电流表只能选择A1，电压表只能选择V1； （2）由于滑动变阻器电阻最大只有15Ω，而待测电阻100Ω，待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，同时＞，故电流表应选用外接法，电路图如图所示： 故答案为：（1）A1；R1；（2）电路图如图所示． 25．在用伏安法测定金属丝的电阻（约5欧）时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材： A．直流电源：电动势约4.5V，内阻很小； B．电流表A1：量程0～0.6A，内阻0.125Ω； C．电流表A2：量程0～3.0A，内阻0.025Ω； D．电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ； E．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω； F．滑动变阻器R2：最大阻值50Ω； G．开关、导线等． （1）在可供选择的器材中，应该选用的电流表是　B　，应该选用的滑动变阻器是　E　． （2）用螺旋测微器测量电阻丝直径如图，由图可知其直径为　4.700　mm． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）电源电动势为4.5V，电压表量程为3V，通过电阻丝的最大电流约为：I＝＝＝0.6A，则电流表应选择B，为方便实验操作，滑动变阻器应选择E． （2）由图示螺旋测微器可知，其示数为：4.5mm+20.0×0.01mm＝4.700mm； 故答案为：（1）B；E；（2）4.700． 26．现要测量阻值约为30Ω待测电阻Rx的阻值，实验室提供器材如下： A．电源E（电动势6V，内阻不计） B．电流表A1（量程150mA，内阻约为10Ω） C．电流表A2（量程30mA，内阻r2＝50Ω） D．电压表V（量程15V，内阻约为3000Ω） E．定值电阻R0＝100Ω F．滑动变阻器R1，最大阻值为10Ω，额定电流为2.0A G．滑动变阻器R2，最大阻值为10Ω，额定电流为0.5A H．电键S及导线若干 （1）为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不得小于其量程的三分之一，某小组经再三合计，设计了如图所示的电路。请你分析帮他们从所给的器材中选择合适的器材：滑动变阻器应选　F　；电表①应选　C　；电表②应选　B　；（选填仪器前的字母代号） （2）若表①的示数为D1、表②的示数为D2，则待测电阻的表达式为Rx＝　　（用题中所给字母表示，不代入数据）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由题意可知，两滑动变阻器的最大阻值相等而额定电流不同，为保护电路滑动变阻器应选择F；实验没有给出电压表，可以用已知内阻的电流表A2与定值电阻R0串联改装成电压表测电压，另一电流表测电路，由图示电路图可知，电表①应选择C，电表②应选择B。 （2）由图示电路图可知，待测电阻阻值：RX＝＝； 故答案为：（1）F；C；B；（2）。 27．某实验小组用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值（阻值粗测为190Ω），实验室提供如下器材： 电池组E：电动势3V，内阻不计 电流表A1：量程0～15mA，内阻约为100Ω 电流表A2：量程0～3mA，内阻为100Ω 变阻器R1：阻值范围0～20Ω，额定电流2A 电阻箱R2，阻值范围0～9999Ω，额定电流1A 电键S、导线若干 要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下面问题： （1）为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表A2与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到 　900　Ω，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表； （2）在图1方框中画出测量Rx阻值的完整电路图，并在图中标明器材代号； （3）调节滑动变阻器R1，两表的示数如图2所示，可读出电流表A1的示数是 　9.5　mA，电流表A2的示数是 　1.50　mA，则精确得到待测电阻Rx的阻值是 　87.5　Ω。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表A1电阻箱串联组成电压表； 改装后电压表量程是3V，则电阻箱阻值R＝＝900Ω； （2）滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压接法， 待测电阻阻值约为190Ω，电流表A1内阻约为100Ω，电压表内阻为RV＝100Ω+900Ω＝1000Ω，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，电路图如图所示。 （3）由图示可知，电流表A1的示数为9.5mA，电流表A2的示数是1.50mA； 待测电阻两端电压U＝I2RV＝1.50×10﹣5A×1000Ω＝1.5V， RxA2＝＝187.5Ω； 由于电流表A2：量程0～3mA，内阻为100Ω 那么测得待测电阻Rx＝187.5﹣100＝87.5Ω。 电故答案为：（1）900； （2）电路图如右图； （3）9.5；1.50；87.5 28．如图中是测量电阻Rx的电路示意图，A、B、C、D为滑动变阻器的四个接线柱． （1）请你把线头E、F与滑动变阻器的接线柱连接起来，要求做到电键K闭合后，将滑片P向右移动时，电压表的示数变大． 答：F接　C或D　，E接　B　． （2）上述实验中，滑动变阻器的作用是：用改变接入电路中的电阻丝长度来减小电路中电阻的方法以增大电路中的　电流　从而使Rx两端的　电压　增大． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图示电路图可知，待测电阻与滑动变阻器串联，电压表与待测电阻并联，测待测电阻两端电压； 滑片向右移动，电压表示数变大，说明待测电阻分压变大，滑动变阻器分压变小， 滑动变阻器右半部分电阻丝接入电路，则F接C或D接线柱，E接B接线柱． （2）用改变接入电路中的电阻丝长度来减小电路中电阻的方法以增大电路中的电流，从而使Rx两端的电压增大． 故答案为：（1）C或D；B；（2）电流；电压． 29．如图所示，用伏安法测电阻Rx的值时，M、N接在恒压电源上，当S接a时电压表示数11.00V，电流表示数0.20A；当S接b时，电压表示数为12.00V，电流表示数0.12A．即电压表的变化为1V，电流表的变化为0.08A，为了较准确地测量Rx的值，请你判断： （1）S应接在　b　点 （2）Rx的测量值为　100Ω　． （3）Rx的真实值为　95Ω　． （4）产生这一测量误差的原因是　电流表分压　． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由题意可知，＝＝，＝＝，＞，由此可知，电压表分流对实验影响较大，电流表应采用内接法，故S应接在b点． （2）电阻的测量值：RX＝＝＝100Ω； （3）S接a时，U＝U1+I1RA，即：U＝11+0.2A×RA ① S接b时，U＝I2（RX+RA），即：U＝0.12×（RX+RA） ② 由电路图及实验步骤可知，S接b时电压表示数为MN间电压，即：U＝12V， 由①②解得：Rx＝95Ω． （4）电流表采用内接法时，由于电流表的分压作用，电压测量值偏大，电阻测量值大于真实值． 故答案为：（1）b；（2）100Ω；（3）95Ω；（4）电流表分压． 七．描绘小灯泡的伏安特性曲线（共7小题） 30．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I﹣U图线．现有下列器材供选用： A．电压表（0～5V，内阻约10kΩ） B．电压表（0～15V，内阻约20kΩ） C．电流表（0～3A，内阻约1Ω） D．电流表（0～0.6A，内阻约0.4Ω） E．滑动变阻器（10Ω，2A） F．滑动变阻器（500Ω，1A） G．学生电源（直流6V）、开关、导线若干 （1）实验中所用电压表应选　A　，电流表应选用　D　，滑动变阻器应选用　E　． （2）在虚线框内画出实验电路图，并根据所画电路图进行实物连接． （3）利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图（乙）所示，分析曲线说明小灯泡电阻变化的特点：　小灯泡电阻随温度的升高而增大　． （4）若把电器元件Z和小灯泡接入如图（丙）所示的电路中时，通过Z的电流为0.22A，已知A、B两端电压恒为2.5V，则此时灯泡L的功率约为　0.31　W（保留两位有效数字） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）：根据小灯泡的规格“4V，2W”可知，电压表应选A，电流I＝，所以电流表应选D； 由于描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零调，所以变阻器应用分压式接法，应选阻值小的变阻器E． （2）：由于小灯泡电阻较小，满足，所以电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，所以电路图和实物连线图如图所示： （3）：根据I＝可知，小灯泡电阻与I﹣U图象上各点与原点连线的斜率倒数成正比，所以小灯泡电阻随温度的升高而增大． （4）：由I﹣U图象可知，I＝0.22A时对应的电压U＝1.4V，所以小灯泡的功率为：P＝UI＝1.4×0.22W＝0.31W 故答案为：（1）A，D，E （2）如图，如图 （3）小灯泡电阻随温度的升高而增大 （4）0.31 31．为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值并描绘该电珠的伏安特性曲线，可供选择的器材有： A．电流表（0～3A，内阻约0.04Ω） B．毫安表（0～300mA，内阻约4Ω） C．电压表（0～10V，内阻10KΩ） D．电压表（0～3V，内阻10KΩ） E．电源（额定电压6V，最大允许电流2A） F．电源（额定电压9V，最大允许电流1A） G．可变电阻（阻值范围0～10Ω，额定电流1A） H．可变电阻（阻值范围0～50Ω，额定功率0.5W） I．导线若干根，电键一个． （1）为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是　BCFGI　．（用字母代号填写） （2）请在方框中画出电路图． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）：由小灯泡规格“6.3V，1W”可知，额定电流为：I＝＝＝0.16A＝160mA，所以电流表应选B； 由于额定电压为6.3V，所以电压表应选C；电源电动势应选F； 由于测定小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零调，所以变阻器应用分压式接法，而采用分压式接法时，变阻器的电阻越小调节越方便，所以变阻器应选G； 显然还需要选择I，所以应选用的器材是BCFGI． （2）：由于小灯泡电阻较小，满足，所以电流表应用外接法，即电路应是“分压外接法”，电路图如图所示： 故答案为：（1）BCFGI （2）如图 32．用下列器材，描绘小灯泡的伏安特性曲线。 A．待测小灯泡：额定电压3.0V，额定功率约为1.5W； B．电流表：量程0.6A，内阻约为0.5Ω； C．电压表：量程3V，内阻RV＝5.0kΩ； D．滑动变阻器R1：最大阻值为10Ω，额定电流1A； E．滑动变阻器R2：最大阻值为100Ω，额定电流1A； F．电源：电动势6V，内阻很小； G．开关一个，导线若干。 （1）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用　D　。（填写器材序号） （2）实验中某次测量如图1，则电压表的读数为　2.30　V，电流表的读数为　0.42　A。 （3）用笔画线代替导线，将图2中的实验仪器连成完整的实验电路　　。 （4）该同学描绘出的I﹣﹣U图象和图3中的　B　形状最接近。 （5）某同学做完该实验后，发现手头还有一个额定电压5.0V，额定功率约为2.8W的小灯泡，为了描绘其伏安特性曲线，该同学又找到一个阻值R0＝5.0kΩ的定值电阻。请利用现有器材设计实验方案，在下面画出实验电路图　　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选择D。 （2）电压表量程为3V，由图示表盘可知，其分度值为0.1V，示数为2.30V； 电流表量程为0.6A，由图示表盘可知，其分度值为0.2A，其示数为0.42A。 （3）描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由题意可知，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示： （4）灯泡电阻随温度升高而增大，I﹣U图象斜率的倒数等于灯泡电阻，I﹣U图象斜率随U的增大而减小，由图示图象可知，图B所示图象正确，故选：B。 （5）灯泡额定电压为5V，电压表量程为3V，应给电压表串联定值电阻，把其量程扩大到6V，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，实验电路图如图所示： 故答案为：（1）D；（2）2.30；0.42；（3）；（4）B；（5）。 33．为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材： 电源：12V，内阻不计； 电流表：0～0.6A，0～3A，内阻可忽略； 电压表：0～3V，0～15V，内阻很大； 滑动变阻器；阻值范围0～20Ω，允许最大电流1A； 开关一个，导线若干。 实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V。 （1）请在图1框中画出实验电路图； （2）按画出的电路图，在图2实物图上连接； （3）某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图3所示。某次测量时，电流表指针位置如图4所示，电流表读数为 　0.40　A，此时小灯泡的实际功率为 　2.40　W。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）：根据小灯泡规格“12V，5W”可知额定电流I＝，所以电流表应选0～0.6A量程； 由于额定电压为12V，电压表应选0～15V量程； 由于实验要求电压从零调，所以变阻器应采用分压式接法； 又由于小灯泡电阻较小满足，所以电流表应用外接法，电路图如图所示： （2）：实物连线图如图所示： （3）：电流表量程是0.6A，每小格电流是0.02A，应估读到0.01A，所以电流表读数为：I＝0.40A； 根据I﹣U图象可知I＝0.40A时对应的电压U＝6.0V，所以小灯泡消耗的实际功率为：P＝UI＝6.0×0.40W＝2.40W 故答案为：（1）如图 （2）如图 （3）0.40，2.40 34．现在要测量一只额定电压U＝3V的小灯泡L的额定功率P（约为0.3W）．实验室备有如下器材： 电流表（量程为200mA，内阻r1＝10Ω） 电流表（量程为300mA，内阻约为5Ω） 定值电阻R（10Ω） 滑动变阻器R1（0～100Ω，0.5A） 电源E（E＝5V，r≈1Ω） 单刀开关一个、导线若干 （1）请设计出实验电路，并画在虚线框内． （2）请补充下列没给出的实验操作步骤： ①按设计好的电路图连接好电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大的位置． ②　闭合开关S，移动滑片P，读出电流表的示数为150mA，同时记下此时电流表的示数　． ③断开开关S，拆除电路、整理器材． （3）实验中计算灯泡额定功率的表达式为　P＝U（　．[用题中给定的符号及（3）中设计的记录符号来表示]． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）：根据P＝IU可求出小灯泡的额定电流为I＝，可知电流表应选； 由于没有电压表，考虑将电流表与定值电阻R串联进行改装，由欧姆定律可得改装后的电压表量程为：U＝，略大于小灯泡的额定电压，所以可行； 根据闭合电路欧姆定律，电路中需要的最大电阻应为：＝，变阻器可采用限流式接法，电路图如图所示： （2）：②：闭合开关S，移动滑片P，（根据小灯泡的额定电压为3V可知，电流表的示数应是：），读出电流表的示数为150mA，同时记下此时电流表的示数； （3）：根据串并联规律可知，通过小灯泡的额定电流为I＝，所以小灯泡的额定功率为P＝UI＝U（； 故答案为：（1）如图 （2）②闭合开关S，移动滑片P，读出电流表的示数为150mA，同时记下此时电流表的示数 （3）P＝U（） 35．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“0.3A，1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有： A．直流电源6V（内阻不计） B．直流电流表0～300mA（内阻约为5Ω） C．直流电压表0～15V（内阻内阻约为20KΩ） D．直流电压表0～6V（内阻约为15kΩ） E．滑动变阻器 10Ω，0.2A F．滑动变阻器 20Ω，2A G．滑动变阻器1kΩ，2A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量． （1）实验中电压表应选用　D　，滑动变阻器应选用　F　（均用序号表示）． （2）请完成实验电路图． （3）按照（2）中接好电路后，闭合开关，发现电压表有读数，而电流表无读数，两电表量程合适，且只有一处故障，发生故障的原因是　B　 A、电流表断路 B、灯泡灯丝烧断 C、滑动变阻器断路 D、电压表短路 （4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图所示的U﹣I图线．由图可知小灯泡通过0.2A电流时的实际电功率是　0.5W　． （5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是　灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大　． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）灯泡额定电压：U＝＝＝5V，电压表应选D；电源电动势为6V，为保证安全且方便实验操作，滑动变阻器应选F； （2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时的电阻R＝＝≈16.67Ω，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻约为15kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示： （3）电流表无读数，说明灯泡所在支路存在断路，电压表有读数，说明电压表与电源两极相连，在电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的灯泡断路，故选B． （4）由图示图象可知，0.2A对应的电压为2.5V，灯泡实际功率P＝UI＝2.5×0.2＝0.5W． （5）由于灯泡电阻受温度影响，阻值随温度升高而增大，灯泡阻值不是定值，灯泡两端电压与通过灯泡的电流不成正比，因此图线是曲线而不是过原点的直线． 故答案为：（1）D；F；（2）电路图如图所示；（3）B；（4）0.5W；（6）灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大． 36．把一个“2V 0.5W”的小灯泡A和一个电阻不为零的未知电阻Rx串联接到某一电压不变的电源上，如图所示，小灯泡A实际消耗的功率是0.5W． （1）若将一个“2V 2W”的小灯泡B与A串在此电路中，则灯A、B哪个灯较亮？请简要说明理由． （2）辨析题：若将“2V 2W”的小灯泡B替换掉灯A，灯B和该未知电阻Rx串联后接到此电源上，则小灯泡B实际消耗的电功率有没有可能等于0.5W？ 某同学分析如下：小灯泡A实际消耗的功率是0.5W，说明小灯泡A两端电压为2V，现将“2V 2W”的小灯泡B换上，小灯泡B两端电压是2V，B能正常工作，实际功率是2W，所以小灯泡B的实际功率不会等于0.5W． 你认为该同学的分析正确吗？若正确，请求出它的实际电流；若不正确，请计算说明理由，并求出满足条件的Rx及电源电压． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）根据Pe＝，小灯泡A的电阻为8Ω，小灯泡B的电阻为2Ω； 将一个“2V 2W”的小灯泡B与A串在此电路中，电流相同，根据P＝I2R，灯泡A的亮度大； （2）将电压不变的电源和电阻Rx看成一个等效电源，设其电动势为E，内阻为r，故外电阻R的功率为： P＝（E﹣Ir）I＝﹣rI2+EI 当I＝时，P有最大值； 当功率一定时，电流有两个解，说明有两个不同的外电阻值，设为R1、R2； 根据闭合电路欧姆定律，有：； 解得：r2＝R1•R2 故当时，消耗的功率是可能相等的； 此时电压E＝IRx＝． 答：（1）若将一个“2V 2W”的小灯泡B与A串在此电路中，则灯B较亮，理由如上； （2）该同学的分析不正确；满足条件的Rx为4Ω，电源电压为3V． 网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$