内容正文:
假期必刷3 实验:导体电阻率的测量
1.伏安法测金属丝电阻时,若电压不要求从0
开始,仪器合适时滑动变阻器一般用限流式
接法.若要求电压调节范围尽量大,需用分
压式接法.
2.金属丝电阻一般较小,电流表选用外接法.
1.小明用电学方法测量电线的长度,首先小明
测得电线铜芯的直径为100mm,估计其长
度不超过50m,(已知铜的电阻率为175×
10-8Ωm),现有如下实验器材:①量程为
3V、内阻约为3kΩ 的电压表;②量程为
06A、内阻约为01Ω的电流表;③阻值为
0~2Ω的滑动变阻器;④内阻可忽略,输出
电压为3V 的电源;⑤阻值为R0=430Ω
的定值电阻,开关和导线若干.小明采用伏
安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节
滑动变阻器,电流表的示数从0开始增加,
当示数为05A 时,电压表示数如图甲所示
读数为 V,根据小明测量的信息,
图乙中P 点应该 (选填“接a”“接
b”“接c”或“不接”),Q 点应该 (选
填“接a”“接b”“接c”或“不接”),小明测得
的电线长度为 m.
2.在“测量金属丝的电阻率”的实验中,某同学
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属
丝的有效长度,测量3次,求出其平均值L,
用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的
位置测量3次,求出其平均值d.
(1)采用如图甲所示的电路测量金属丝的电
阻.电阻的测量值比真实值 (选填
“偏大”或“偏小”).
(2)已知被测金属丝的电阻约为5Ω,实验
所用电源的电压为3V,电流表内阻约为
01Ω,电压表内阻约为15kΩ.请你根据电
路图在图乙中进行实物连线.
(3)若测出金属丝的电阻为R,则金属丝的
电阻率ρ= .
3.(2024山东卷)某学习小组对两种型号铅
笔芯的电阻率进行测量.实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表 V(量程3V,内阻未知);
电流表 A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开
关 K,导线若干.
甲 乙
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次
测量结果如图甲所示,该读数为 mm;
5
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合
开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左
调节到合适位置,将单刀双掷开关 K 分别
掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流
表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应
将 K掷到 (填“1”或“2”)端.
(3)正确连接电路,得到 Y 型号铅笔芯IGU
图像如图丙所示,求得电阻RY= Ω
(保留3位有效数字);采用同样方法得到 X
型号铅笔芯的电阻为1.70Ω.
(4)使用游标卡尺测得 X、Y 型号铅笔芯的
长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺
旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相
等,则X型号铅笔芯的电阻率 (填
“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率.
丙
4.(2024江苏卷)某同学在实验室测定金属
块的电阻率,电路如图1所示,除被测金属
块(图2)外,还有如下实验器材可供选择:
A.直流电源:电动势约为3V,内阻可忽略不计;
B.电流表A1:量程0~100mA,内阻约为1Ω;
C.电流表A2:量程0~10mA,内阻约为4Ω;
D.电压表 V:量程0~3V,内阻约为3kΩ;
E.滑动变阻器R1∶0~10Ω;
F.滑动变阻器R2∶0~50Ω;
G.开关、导线等.
(1)用多电电表欧姆挡粗测金属块电阻,测
得A、B 端电阻RAB=4Ω,测C、D 端电阻时
的示数如图3所示,则RCD= Ω.
(2)测C、D 端电阻时滑动变阻器应选
(填实验器材前字母序号).
(3)实物连线如图4所示,其中4个区域,连
错的部分是 .
(4)连通电路时,滑动变阻阻滑片应置于最
端(选填“左”或“右”).
(5)实验中测量A、B 间电阻时选用电流表
A1,测量C、D 间电阻时选用电流表 A2,经过
一系列测量后得到金属块的电阻率ρAB和ρCD.
ρAB ρCD
102 106
小明认为A、B 间测得的电阻计算电阻率更
准确,因为测量A、B 间电阻时所用的电流
表 A1 的内阻更小,你认为小明的说法是否
正确,说明你的理由 .
6
5.BC [当滑动变阻器的滑片P 从a 端向b端滑动时,变阻器
接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆
定律分析得知,干路电流增大,通过灯 L2 的电流变大,则灯
L2 变亮;电源的内电压和 L2 的电压增大,路端电压减小,则
并联部分电压减小,电压表读数变小,通过灯 L1 的电流变
小,灯 L1 变暗.故B、C正确,A、D错误.]
6.BD [开关S掷于a端,R1 与R2 串联,R2 两端的电压U2=
E
R1+R2
R2,当R1 的滑片向下滑动时,R1 接入电路中的电
阻值变小,R2 两端电压变大,A 错误,B正确.开关掷于a端
时,电容器C右极板带正电,开关从a掷向b,电容器C 左极
板带正电,所以电容器先放电后充电,电流方向为c→d,C
错误;流 过 R3 的 电 荷 量 Q=CΔU=C(
E
R1+R2
R2 +
E
R1+R2
R1)=45×10-6C,D正确.]
7.B [若①接电压表,②接小灯泡,由电路图可知,电路为R2
与R3 串联后与灯泡并联,再与R1 串联,电路中的总电阻为
8
3r
;而若将①接小灯泡,②接电压表,灯泡与R3 并联,再与
R2 串联,最后与R1 串联,此时电路中的总电阻为
7
2r.
当总
电阻最小时,电路中总电流最大,故电源总功率最大,因此
①接电压表,②接小灯泡,A正确,不符合题意;当内、外电阻
相等时,输出功率最大,而外阻越接近内阻,输出功率越大,
故当①接电压表,②接小灯泡时,输出功率较大,B错误,符
合题意;而外电阻越大,电源的输出电压越大,故①接小灯
泡,②接电压表,路端电压较大,C正确,不符合题意;路端电
压越大,电源的效率越高,故①接小灯泡,②接电压表,D 正
确,不符合题意.]
8.C [电源输出功率为P=IE,则P-I图像是过原点的直
线,选项 A、B错误;根据P=E
2
R
,则P-R 图像为等轴双曲
线的一支,选项 C正确,D错误.]
9.A [小灯泡与电源1连接时的电阻为R1=
U1
I1
=35 Ω
,小灯
泡与电源2连接时的电阻为R2=
U2
I2
=56 Ω
,所以在这两种
连接状态下,小灯泡的电阻之比是18∶25,A 错误,符合题
意;小灯泡与电源1连接时小灯泡消耗的功率为P1=U1I1
=3×5W=15W,小灯泡与电源2连接时小灯泡消耗的功
率为P2=U2I2=5×6 W=30 W,所以在这两种连接状态
下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2,B正确,不符合题意;电
源1的内阻为r1=
ΔU1
ΔI1
= 0-107-0 Ω=
10
7 Ω
,电源2的内阻为r2=
ΔU2
ΔI2
= 0-1011-0 Ω=
10
11Ω
,所以电源1和电源2的内阻之比是11∶7,C正确,不符
合题意;由图像可得电源1和电源2的电动势都为10V,则电
源1和电源2的电动势之比是1∶1,D正确,不符合题意.]
10.CD [由电路图可知,U1、U2 分别是R1、R2 两端的电压,电
流表测的是通过这个电路的总电流,U3 是路端电压,由欧
姆定律可知R1=
U1
I =
ΔU1
ΔI
(因R1 是定值电阻),故选项 A
错误;由欧姆定律可知R2=
U2
I
,因R2 变大,故
U2
I
变大;U2
=E-I(R1+r)(因E、R1、r均是定值),则
ΔU2
ΔI =R1+r
不
变,故选项B错误,C正确;
U3
I =R1+R2
,因R2 变大,则
U3
I
变大;由U3=E-Ir,可知
ΔU3
ΔI =r
不变,故 D正确.]
11.D [电路故障分为断路和短路,故障只有一处,假设发生
了短路,如果是某盏灯短路,该灯熄灭,而另一盏灯应该变
亮,如果是两盏灯以外的元件(除电源)短路,则两盏灯均变
亮,故假设不成立.电路故障应为断路.电压表并联在cd两
端有示数,说明cd间发生了断路,故 A 错误;电压表并联
在ac两端示数为0,说明ac部分以外的电路发生了断路,
而ac间电路完好,故B错误;电流表并联在ac两端示数为
0,说明ac部分以外的电路发生了断路,而ac间电路完好,
无法说明cd间情况,故 C 错误;电压表并联在ad 两端有
示数,说明ad段发生了断路,并联ac两端示数为0,说明
ac部分以外的电路发生了断路,故综合以上两点,应是cd
间断路,故 D正确.]
素养培优
12.A [本题考查闭合电路欧姆定律.S2 接a时,电流表示数
为I1=10A,根据闭合电路欧姆定律,近光灯的电阻R1=
E
I1
-r,可 得 R1 =1 Ω,此 时 近 光 灯 L1 的 功 率 为
P0=I1
2R1=100W,接通近光灯L1 同时闭合S1,此时外电
压为U2=E-I2r=2V,L1 的功率为 P2=
U2
2
R1
=4W,故
ΔP=96W,通过 L1 的电流为I1′=
P2
U2
=2A,则通过电动
机的电流为48A,电动机两端电压为2V,电动机未转动时
可视为纯电阻元件,所以r电 =
2
48Ω=
1
24Ω
,故 A 正确,B、
D错误;S2 接b时,L2 的功率为P3=
E
r+R2( )
2
R2=1152W,
故 C错误.]
假期必刷3
素养训练
1.解析:由题图可得电压表量程为3V,最小精度01V,有效
数字应该保留到001V,示数应为250V;被测量电阻属于
小电阻,电流表应该外接,P 点接b,题中要求电流表能从0
开始变化,所以采取分压接法,Q 点应接a,根据电阻定律R
=ρ
l
S
,代入数据可得长度为314m.
答案:250 接b 接a 314
2.解析:(1)电阻的测量值R测 =
U测
I测
,由图甲可知,U测 为真实
值,而I测 因电压表的分流作用比真实值偏大,所以R测 比真
实值偏小.
(2)由于电源电压为3V,所以电压表选择0~3V量程,被测金
属丝的电阻约为5Ω,流过金属丝的最大电流约为06A,所以
电流表选0~06A量程,连线如图所示.
(3)由 公 式ρ=
RS
L
和S=πd
2
4
,可 得 金 属 丝 的 电 阻 率ρ
=πd
2R
4L .
答案:(1)偏小 (2)见解析图 (3)πd
2R
4L
3.解析:(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为d=2mm
+0.01×45.0mm=2.450mm.
(2)由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此
电流表应 采 用 外 接 法,即 测 量 铅 笔 芯 电 阻 时 应 将 K 掷 到
1端.
(3)根据图丙的IGU 图像,结合欧姆定律有RY=
2.50V
1.31A=
1.91Ω.
(4)根据电阻定律R=ρ
l
S
,
可得ρ=
RS
l
,
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知ρX>ρY.
答案:(1)2450 (2)1 (3)191 (4)大于
801
素养培优
4.解析:(1)由图可得,多用电表欧姆挡选用“×100”倍率,则
C、D 端电阻RCD =33×100Ω=330Ω.
(2)由图1可得,滑动变阻器采用限流式接入电路,为了多次
测量时电压表、电流表数据有明显变化,应该接入阻值和C、
D 端电阻接近的滑动变阻器R2,即选F.
(3)电压表测量金属块和电流表两端的电阻,连接错误的区
域是②区域,目前电压表测量电流表两端的电压,应将电压
表的右边接线柱(+接线柱)连接到电阻的右端.
(4)接通开关前,滑动变阻阻滑片应放在阻值最大的最右端
位置.
(5)金属块 A、B间的电阻约为4Ω,若用内阻约为4Ω 的微
安表测量,其误差要比内阻约为1Ω 电流表测量较大,测量
值的相对误差约为1
4×100%=25%
;测量金属块C、D 间约
330Ω电阻,测量值得相对误差约为 4330×100%=12%
,误
差更小,测得的电阻计算电阻率更准确,则小明的说法错误.
答案:(1)330 (2)F (3)② (4)右 (5)错误;理由见
解析
假期必刷4
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1.解析:(1)电表使用前要旋转机械调零旋钮S进行机械调零,
使指针对准电流的0刻线;
(3)将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动欧姆调零旋钮
T,使指针对准电阻的0刻线;
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏角过小,则电
阻阻值大,说明所选挡位太小,为了得到比较准确的测量结
果,应换用大倍率挡进行测量,应将 K旋转到欧姆挡“×1k”
的位置,然后将两表笔短接,旋动合适的部件,使指针指在电
阻零刻度处,再将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根
引线相接,因此合理的实验步骤顺序是 ADC;
(5)如果是用直流10V 挡测量电压,由题中图示表盘可知,
其分度值为02V,读数为66V或67V均可,如果用“×
100”挡测电阻,则读数为8×100Ω=800Ω.
答案:(1)S (3)T 0刻线 (4)ADC (5)①66(或67)
②800
2.解析:(4)黑表笔内部接电源的正极,则测二极管正向电阻
时,将黑表笔接二极管正极,将红表笔接二极管负极.
(5)测量发现指针偏角过大,说明倍率挡选择过大,为使测量比
较精准,应将选择开关旋转到“×1”的倍率挡位后,再次测量.
(6)最后应将选择开关拨向 OFF位置.
(7)以上实验过程,缺少的实验步骤是:换挡后,必须重新进
行欧姆调零.
答案:(4)黑 (5)×1 (6)OFF (7)换挡后,必须重新进行
欧姆调零
3.解析:(1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍率为
“×100”,读数为15×103 Ω;测20×104 Ω 的电阻时应选
“×1k”的欧姆挡.
(2)选50mA电流挡,则每一小格表示1mA,测量的精确度为
1mA,应估读到01mA,指针对应的读数为250mA;选择量程
为250mA的电流挡,则每一小格表示5mA,测量的精确度为
5mA,应估读到1mA,指针对应的读数为125mA.
(3)选择10V电压挡,则每一小格表示02V,测量的精确
度为02V,应估读到01V,指针对应的读数为50V.
答案:(1)15×103 ×1k (2)250(249~251均正确)
125 (3)50
4.解析:(1)应用多用电表判断电路故障,首先要正确使用多用
电表,对多用电表而言,电流应从红表笔流入该表内,由题图
能看出c点电势高于d 点电势,知红表笔应接触c点.由表1
可知d、f间有示数,则d-c-a-电池-b-f 间无断路,C
错误;若仅灯 A短路或灯B短路,不会造成 A、B灯都不亮,
A、B错误;若df段断路,则与测试结果相符,D正确.
(2)由表2可知,c、d间有一定的电阻但不是很大,灯 A 既不
短路也不断路,A、C错误;d、e间存在大电阻,表明d、e间导
线断路,D正确;e、f间电阻为零,则灯B短路,B正确.
答案:(1)c D (2)BD
素养培优
5.解析:(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻.首先应选择
欧姆挡即 C选项:将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”
位置;接着将红、黑表笔短接即 A 选项;进行欧姆调零即 B
选项:调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆.故首先操作顺
序为 C、A、B.
多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知:测量电阻时电
源在多用电表表内,故将多用电表的红、黑表笔分别与待测
电压表的“负极、正极”相连.
读数时欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示,偏转角度
较小即倍率选择过小,为了减少测量误差,应将选择开关旋
转到欧姆挡倍率较大处,而根据表中数据可知选择“×1k”
倍率又过大,故应选择欧姆挡“×100”的位置;
测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该
电压表内阻为R=160×100Ω=16kΩ.
(2)图(b)所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式连接,为
了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1;为保护
电路,测量电路的分压从零开始,闭合开关S前,滑动变阻器
的滑片应置于a端.
(3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同为I
=
U1-U
R0
,
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为RV=
U
I =
UR0
U1-U
.
(4)测量得到U1=420V,U=278V,代入待测电压表的
阻值 表 达 式 RV =
UR0
U1-U
,则 待 测 电 压 表 内 阻 RV =
2.78×800
4.20-2.78Ω≈1566Ω≈157kΩ.
答案:(1)CAB 负极、正极 ×100 16 (2)R1 a
(3)
UR0
U1-U
(4)157
假期必刷5
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1.解析:(1)一节干电池电动势约为15V,则电压表应选用的
量程为0~3V;
电路最大电流约为0.5安,电流表应选用的量程为0~06A;
为方便实验操作,且外电压明显变化,滑动变阻器应选R1.
(2)伏安法测电源电动势和内阻实验,电压表测路端电压,电
流表测电路电流,实验电路图如图所示.
(3)根据 坐 标 系 内 描 出 的 点,作 出 电 源 的U-I 图 像 如 图
所示.
由电源的U-I图像可知,图像与纵轴交点坐标值为15V,则
电源电动势E=1.5V,电源内阻为r= ΔUΔI =
1.5-1.0
1.0 Ω=
050Ω.
答案:(1)0~3V 0~06A R1 (2)实物电路图见解析
(3)图像见解析 15 050
2.解析:(1)①由题图2可知,电压表读数为U=0.60V,电流
表读数为I=0.58A,
根据欧姆定 律 可 得 电 流 表 内 阻 为 RA =
U
I =
0.60
0.58 Ω≈1.
0Ω.
901