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课时跟踪检测(五十) 测量金属丝的电阻率
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400035021
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1.(9分)(2025·莆田高三质检)某实验小组想精准测量一段粗细均匀、长度为L=1 m的合金丝的电阻率,该实验小组想用如图甲所示的电路测量合金丝的阻值,实验室提供的实验器材有:
A.电源(电动势约为3 V,内阻不计)
B.电流表A1(0~100 mA,内阻为20 Ω)
C.电流表A2(0~0.6 A,内阻为10 Ω)
D.电压表V1(0~3 V,内阻约为2 kΩ)
E.电压表V2(0~15 V,内阻约为10 kΩ)
F.滑动变阻器R1(0~5 Ω)
G.滑动变阻器R2(0~20 Ω)
H.开关、导线若干
(1)为了多测量几组实验数据并尽可能准确地测量合金丝的阻值,电流表选用 ,电压表选用 ,滑动变阻器选用 (均填实验器材前的字母序号);
(2)正确连接电路,闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电流表的示数I和对应的电压表示数U,并描绘出合金丝的伏安特性曲线如图乙所示,可知合金丝的阻值为 Ω(结果保留3位有效数字);
(3)用螺旋测微器测量合金丝的直径,结果如图丙所示,则合金丝的直径为 mm;
(4)最终算得合金丝的电阻率约为 Ω·m(结果保留3位有效数字)。
2.(8分)(2025·福鼎模拟)某同学正在实验室测量一根弹性导电绳的电阻率。如图甲所示,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的导线接入图乙所示的电路中。
(1)实验中需要用螺旋测微器测量导电绳的直径,某次测量的示数如图丙所示,则该次测量时导电绳的直径D= cm。
(2)实验中先闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器R,使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置,记录两表的示数U0和I0。然后断开开关S2,电流表的示数将 (填“变大”“变小”或“不变”),调节滑动变阻器R的滑片,使电流表的示数为I0,记下此时电压表的示数U,则此时导电绳的电阻Rx= (用U、U0和I0表示),并记录此时金属夹A、B间的距离L和导电绳的横截面积S。
(3)多次拉伸导电绳,重复上面的实验,利用获得的多组数据绘制的⁃图像如图丁所示,则弹性导电绳的电阻率ρ= (用a、b和c表示)。
3.(8分)(2025·银川模拟)实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8 Ω·m,再利用如图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。
可供使用的器材有:
电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 Ω;
电压表:量程3 V,内阻约9 kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值5 Ω;
滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω;
定值电阻:R0=3 Ω;
电源:电动势6 V,内阻可不计;
开关、导线若干。
回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应选 (填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至 端(填“a”或“b”)。
(2)在实物图乙中,已正确连接了部分导线,请根据电路图完成剩余部分的连接。
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表读数如图丙所示,读数为 V。
(4)导线实际长度为 m(保留两位有效数字)。
4.(10分)一段粗细均匀、中空的圆柱形导体,其横截面及中空部分横截面均为圆形,如图1所示。某同学想测量中空部分的直径大小,但由于直径太小无法直接精准测量,他设计了实验进行间接测量。
实验步骤如下:
(1)用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D,如图2所示,则直径D的测量值为 mm,然后又用游标卡尺测得该导体的长度L。
(2)使用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值,以下说法正确的是 。
A.每换一次挡位,不必重新进行欧姆调零
B.指针在刻度盘中央附近时,测量误差较小
C.在外电路中,电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔
D.测量时,若指针偏角较小,说明这个电阻的阻值较大,应换倍率更大的挡位来测量
(3)正确使用多用电表“×10”挡位测得电阻如图3所示,为了精确测量这段导体两端面之间的电阻值,尽可能减小实验误差,且使电表示数范围较大,除待测导体Rx外,实验室还提供了下列器材:
A.电流表A1(量程为20 mA,内阻r=5 Ω)
B.电流表A2(量程为50 mA,内阻未知)
C.滑动变阻器RP(0~10 Ω)
D.定值电阻R1=220 Ω
E.定值电阻R2=2 000 Ω
F.电源(电动势E=4.5 V,内阻可以忽略)
G.开关S、导线若干
根据以上器材和粗测的导体电阻值的情况,在方框中画出测量电路原理图,并标出所选器材的符号。
(4)为了减小误差,改变滑动变阻器滑片的位置,多测几组I1、I2的值,作出I2⁃I1关系图像如图4所示。若读出图线上某点对应的坐标值分别为a和b,则可知这段导体两端面间电阻的测量值Rx= (用图4中的标注字母和题中给出的物理量符号表示)。
(5)该同学查出这段导体材料的电阻率为ρ,则中空部分直径大小的测量值为d= (用Rx和题中给出的物理量符号表示)。
5.(8分)某物理兴趣小组在物理实验室测量一根粗细均匀的合金丝的电阻率,实验室里有一半径为10 cm的量角器,但是缺少刻度尺。该小组首先取一段合金丝绕在该量角器上,并接入如图1所示的电路中,通过改变金属夹所夹位置来改变合金丝接入电路的长度,接入电路的合金丝所对应的圆心角θ可以由量角器读出。实验时多次改变金属夹所夹位置,通过调节滑动变阻器的阻值,使每次电流表的读数I达到一相同值时记录电压表的读数U,从而得到多组U、θ的值,作出U⁃θ图像如图2所示。
(1)在实验开始前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“左端”或“右端”)。
(2)实验中电流表指针位置如图3所示,则读数I= A。
(3)在实验时,b端应与 相连接。
A.d端 B.e端 C.g端 D.c端
(4)已知合金丝的横截面积为4.0×10-8 m2,则合金丝的电阻率为 Ω·m(结果保留2位有效数字)。
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