实验组合训练（六）-2027届高三物理一轮复习同步练习

实验组合训练（六）-2027届高三物理一轮复习同步练习 姓名： 班级： 学号： 实验：测量金属丝的电阻率 1.（10分）（2025山东聊城模拟）某实验小组测量某金属细杆（如图甲所示）的电阻率，应用了学生电源E、定值电阻R0、电压表V1和V2、电阻箱R等器材，操作步骤如下： （1）用刻度尺测量金属细杆的长度L，用游标卡尺在不同部位测量金属细杆横截面的直径D，如图乙所示，示数为　　　　 cm；  （2）按图丙连接电路，a、b间器件表示金属细杆，闭合开关，调节电阻箱，记录两块电压表和电阻箱的读数，绘制出图丁所示的图像，可计算出金属细杆的阻值R'＝　　　　 Ω，用L、D、R'表示出该金属细杆的电阻率ρ＝　　　　；  （3）从系统误差角度看，由图丁计算出的阻值R'　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 2.（14分）（2025福建泉州检测）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，某同学选择一根粗细均匀、阻值约为5 Ω的电阻丝进行了测量。 甲 （1）在测量电阻丝的长度之后，该同学用螺旋测微器测量电阻丝的直径，测量结果如图甲所示，直径D＝　　　 mm。  （2）现有电源（电动势E为3.0 V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材： A.电流表（量程0~0.6 A，内阻约0.2 Ω）； B.电压表（量程0~3 V，内阻约3 kΩ）； C.滑动变阻器（0~5 Ω，额定电流2 A）； D.滑动变阻器（0~200 Ω，额定电流1 A）。 为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器应选　　　　（选填器材前的字母），然后用笔画线代替导线，补充完成图乙中实物图的连接。  乙 （3）关于上述实验，下列说法正确的是　　　　。  A.用螺旋测微器多次测量金属丝直径并取平均值可以减小系统误差 B.用U－I图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 C.只考虑电表内阻引起的误差，电压表分流会导致电阻测量值偏小 D.只考虑电表内阻引起的误差，电流表分压会导致电阻测量值偏大 （4）电导率是电阻率的倒数，用希腊字母δ表示，常用单位是西门子/厘米（S/cm），即1 S/cm＝1（Ω·cm）－1。电导率是反映水质的一项重要指标。资料显示某种饮用水的电导率约为1.0×10－3 S/cm，将该饮用水灌满一个绝缘性能良好、高约12 cm、容积约240 mL的薄壁圆柱形塑料筒（如图丙所示），筒的两端用两个略小于筒底面积的固定金属圆片电极密封，经计算，该塑料筒中饮用水的电阻值约为　　　 Ω（结果保留到小数点后1位）。  若用上面灌满该饮用水的圆筒替换掉原来的电阻丝，进一步用图乙中的电路（不增减器材）较为精确地测量该饮用水的电导率，则需对电路结构的改进措施是　　　　　　。 丙 3.（16分）（2025河北邢台模拟）某实验小组测一根金属丝的电阻率时，先用多用电表粗测其电阻，再采用“伏安法”较准确地测量其电阻。实验室提供了下列可选用的器材： A.电流表（量程为0~300 mA，内阻约为1 Ω）； B.电流表（量程为0~3 A，内阻约为0.3 Ω）； C.电压表（量程为0~3 V，内阻约为3 kΩ）； D.电压表（量程为0~15 V，内阻约为5 kΩ）； E.滑动变阻器（最大阻值为10 Ω）； F.滑动变阻器（最大阻值为500 Ω）； G.电源（电压为4 V）； H.开关、导线若干。 （1）如图甲所示，用20分度游标卡尺测量其长度L＝　　　　 cm；如图乙所示，用螺旋测微器测量其直径D＝　　　　 mm。  （2）用多用电表的电阻挡“×1”倍率进行测量时，表盘示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为　　　　 Ω。  （3）为了尽可能提高测量准确度，采用“伏安法”较准确地测量电阻，电压表应选　　　　，电流表应选　　　　，滑动变阻器应选　　　　。（均填器材前面的字母）  （4）若本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电阻为Rx，则该金属丝的电阻率的计算式为ρ＝　　　　。（用题中所给物理量符号表示）  4.（10分）一学习小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、刻度尺、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。图甲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。 甲 （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＝14.2 Ω。 （5）用刻度尺测得金属丝长度l＝50.00 cm。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乙所示，该读数为d＝　　　 mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。  乙 （6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝　　　　×10－7 Ω·m。（结果保留2位有效数字）  答案： 1.答案 （1）1.07　（2）2.6　　（3）大于 解析 （1）游标卡尺的分度值为0.1 mm，根据游标卡尺读数规则可知，示数为10 mm＋7×0.1 mm＝10.7 mm＝1.07 cm。 （2）由题意及电路图可得，得＝1＋，图线斜率即为金属细杆的电阻大小，即R'＝＝2.6 Ω，由题意可得，R'＝ρ＝ρ＝ρ，金属细杆的电阻率为ρ＝。 （3）由电路图分析和图丁计算出的金属细杆两端的电压准确，通过的电流比真实值小，忽略了通过电压表V1的电流，因此由图丁计算出的阻值大于真实值。 2.答案 （1）0.672（0.671、0.673均可）　（2）C　见解析图　（3）BC　（4）600.0　电流表改为内接法 解析 （1）根据题意，由题图甲可知，电阻丝的直径为D＝0.5 mm＋17.2×0.01 mm＝0.672 mm。 （2）为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器采用分压接法，则选最大阻值小的滑动变阻器，则选C。 待测电阻约为5 Ω，阻值较小，电流表采用外接法，实物图的连接如图所示。 （3）用螺旋测微器多次测量金属丝直径并取平均值可以减小偶然误差，A错误；用U－I图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差，B正确；只考虑电表内阻引起的误差，本实验采用电流表外接，误差来源于电压表分流会导致电流的测量值较大，则电阻测量值偏小，C正确，D错误。 （4）根据题意，由电阻定律可得，电阻约为R＝＝600.0 Ω，电阻较大，电压表分流明显，不能精确地测量该饮用水的电导率，需要把电流表改为内接法。 3.答案 （1）10.025　4.488（4.487~4.489均可）　（2）12　（3）C　A　E　（4） 解析 （1）由题图甲可知，长度为L＝100 mm＋5×0.05 mm＝100.25 mm＝10.025 cm，由题图乙可知，直径为D＝4 mm＋48.8×0.01 mm＝4.488 mm。 （2）如题图丙所示，电阻的阻值为12×1 Ω＝12 Ω。 （3）由于电源电动势为4 V，根据电表的选取原则，电表读数要超过其量程的三分之一，以及在选择电压表时应尽量选择最大测量值与电源电动势相近的电表，而在所提供的电压表中，最大测量值分别是3 V与15 V，因此应选择最大测量值为3 V的电压表，故选C；电路中的电流最大值I＝ A＝0.33 A＝330 mA，可知，根据电表的选取原则，以及在选取电流表时应选择最大测量值与电路中最大电流相近的电表，而在所提供的电流表中，最大测量值分别为3 A与300 mA，因此应选择最大测量值为300 mA的电流表，故选A；待测电阻的阻值大约为12 Ω，若选用最大阻值为500 Ω的滑动变阻器，则待测电阻阻值与其相差太大，首先不适合用分压式接法，调节灵敏度低且待测电阻的分压会很小，其次也不适合限流式接法，由于阻值过大，调节时灵敏度太低，电表示数变化不明显，不方便实验操作，综合分析可知，滑动变阻器应选择最大阻值小的，故选E。因此为了提高测量准确度，滑动变阻器应采用分压式接法，电流表外接法，电路图如图所示。 （4）由以上分析，根据电阻定律可得Rx＝ρ，其中S＝π，代入可得ρ＝。 4.答案 （2）R0　（5）0.150　（6）5.0 解析 （2）K与1端相连，此时电压表测量的是金属丝两端的电压U1，K与2端相连，电压表测量的是金属丝和定值电阻二端的电压U2；因为电压表内阻非常大，可视为理想电压表，所以K与1端相连和K与2端相连不改变电路中电流，因此I＝，r＝R0。 （5）螺旋测微器的读数d＝15.0×0.01 mm＝0.150 mm。 （6）根据电阻定律r＝ρ得，ρ＝ Ω·m＝5.0×10－7 Ω·m。 实验：电阻测量的常用方法 5.（8分）（2025湖南长沙模拟）某实验小组用伏安法测电阻Rx的阻值（约1 kΩ），设计了如图甲所示电路图（电流表和电压表未画出），已知电源（电动势12 V，额定电流2 A，内阻约10 Ω），滑动变阻器的最大阻值R0＝50 Ω，电流表（量程0~10 mA，内阻30 Ω），电压表（量程0~10 V，内阻约10 kΩ）。 （1）为使测量尽可能准确，则电流表应采用　　　　（选填“内接法”或“外接法”）。  （2）若采用图甲及（1）问的连接方式得到电压表、电流表示数如图丙、丁所示，则Rx＝　　　 Ω（结果保留1位小数）。  （3）若实验时某同学操作不当，连成了如图乙所示的电路图，电流表、电压表按（1）问连接，则测量值　　　　（选填“>”“＝”或“<”）真实值。  6.（10分）在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表V1（量程0~3 V，内阻r1＝3.0 kΩ），电压表V2（量程0~5 V，内阻r2＝5.0 kΩ），滑动变阻器R（额定电流1.5 A，最大阻值100 Ω），待测定值电阻Rx，电源E（电动势6.0 V，内阻不计），单刀开关S，导线若干。 回答下列问题： （1）实验中滑动变阻器应采用　　　　（选填“限流”或“分压”）接法；  （2）将虚线框中的电路原理图补充完整； （3）根据下表中的实验数据（U1、U2分别为电压表V1、V2的示数），在下图给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制U2－U1图像； 测量次数 1 2 3 4 5 U1/V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 U2/V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82 （4）由U2－U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx＝　　　　 Ω（结果保留3位有效数字）。 7.（10分）（2025河北沧州高三模拟）“点亮未来”科技爱好小组从某电器上拆下一个金属铂电阻，在查阅资料后得知，这种电阻在0~100 ℃范围内阻值Rt与摄氏温度t的关系为Rt＝R0（1＋αt），其中R0为其在0 ℃时的阻值，t为摄氏温度，α为铂电阻温度系数（为正值）。该小组决定测量该金属铂电阻的R0和α值。实验室有一新型智能恒流源，能稳定输出大小为I0（已知）的电流，小组成员又找来了一块电流表A（量程略小于I0，内阻未知但很小）、电阻箱R、导线若干、温度计以及沸水和冷水各一杯。该小组设计了如图甲所示的测量电路并进行如下操作。 （1）正确连接好电路，为了保证电流表的安全，闭合开关前应将电阻箱R的阻值调到一个　　　　（选填“较大”或“较小”）的阻值。  （2）在断开开关S的情况下将该金属铂电阻Rt置于沸水中。 （3）闭合开关S，通过改变电阻箱R的阻值，使电流表A的示数为I0，记下此时电阻箱的示数R和水的温度t。 （4）多次将冷水倒一点到热水中，重复步骤（3），可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。 （5）以电阻箱的示数R为纵轴，温度t为横轴，作出的R－t图像如图乙所示，则该金属铂电阻在0 ℃时的阻值R0＝　　　　 Ω，温度系数α＝　　　　 ℃－1。（结果均用a、b、c表示） （6）测量后该小组对实验原理及过程进行反思，由于电流表内阻的影响，R0的测量值　　　，温度系数α的测量值　　　　。（均选填“偏大”“偏小”或“无影响”）  8.（10分）（2025江苏南京模拟）现要尽量准确地测量量程为0~0.6 A、内阻约为2 Ω的电流表A1的内阻RA，实验室提供的其他器材如下：电流表A2（量程0~3 A，内阻r＝10 Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω，最大电流3.5 A）；电阻箱R2（阻值0~999 Ω）；电源E（电动势30 V，内阻约0.5 Ω）；开关、导线若干。 选用上述的一些器材，两个同学分别设计了如图甲、乙所示的电路图。 （1）在图甲的电路中，下列电阻箱R2的取值最合理的是　　　　。  A.5 Ω　　　　B.50 Ω　　　　C.500 Ω （2）在图甲的电路中，测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，电阻箱的示数为R2，则电流表A1的内阻RA的测量值为　　　　　　　　。（用所给物理量表示）  （3）按图乙的电路进行如下操作： ①先将滑动变阻器R1的滑片移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到　　　　（选填“最大”或“最小”）。  ②闭合开关S、S1，调节滑动变阻器R1的滑片，使两电流表的指针有较大幅度偏转，记录电流表A2的示数I。 ③断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数　　　　，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1的内阻RA＝　　　　。  9.（12分）（2026江西新余模拟）为测量甲醛浓度，某研究小组利用一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻R进行测量，该气敏电阻说明书给出的气敏电阻R的阻值随甲醛浓度η变化的曲线如图甲所示。 （1）为检验该气敏电阻的参数是否与图甲一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图乙所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为8×10－8 kg/m3时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下： A.电池（电动势6 V，内阻不计） B.电压表（量程0~6 V，内阻约10 kΩ） C.毫安表（量程0~5 mA，内阻约2 Ω） D.滑动变阻器R1（最大阻值20 Ω） E.滑动变阻器R2（最大阻值1 000 Ω） F.开关、导线若干 ①参照图甲中的参数，滑动变阻器RP应选用　　　　（选填“R1”或“R2”）；  ②单刀双掷开关应接　　　（选填“1”或“2”）。  （2）实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.7 V和2.3 mA，则此时气敏电阻的阻值约为　　　　 kΩ（保留2位有效数字）。  （3）已知国家室内甲醛浓度标准是η≤0.1 mg/m3，探究小组利用该气敏电阻设计了如图丙所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。电源电动势为E＝5.0 V（内阻不计），电路中D1、D2分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管D1的启动（导通）电压为2.0 V，即发光二极管两端电压U1≥2.0 V时点亮，绿色发光二极管D2的启动电压为3.0 V，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻R3和R4中，　　　　是定值电阻，其阻值为　　　　 kΩ。  10.(16分)李华同学查阅资料:某金属在0~100 ℃内电阻值Rt与摄氏温度t的关系为Rt=R0(1+αt),其中R0为该金属在0 ℃时的阻值,α为温度系数(为正值)。李华同学设计如图甲所示的电路以测量该金属0 ℃时的电阻R0和α值。可提供的实验器材有: 甲 乙 A.干电池(电动势约为1.5 V,内阻不计) B.定值电阻R1(阻值为1 kΩ) C.定值电阻R2(阻值为800 Ω) D.滑动变阻器RP1(阻值范围0~40 Ω) E.滑动变阻器RP2(阻值范围0~4 kΩ) F.电流计G(量程0~200 μA,内阻约500 Ω) G.电阻箱R(最大阻值为9 999.9 Ω) H.摄氏温度计 I.沸水和冷水各一杯 J.开关两个及导线若干 请回答下列问题: (1)滑动变阻器应选用　　　　(选填“RP1”或“RP2”),开关S1闭合前,滑动变阻器的滑片应移到　　　　(选填“a”或“b”)端。  (2)将电阻箱的阻值调为500 Ω,闭合开关S1,读出电流计G的示数,再闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,直至闭合S2前、后电流计G的示数相同,此时电阻箱的示数为360 Ω,则电流计G的内阻为　　　　 Ω。  (3)利用上述电流计G及电路测量该金属的电阻R0和α值的步骤如下: ①断开开关S1、S2,将R2取下换成该金属电阻,并置于沸水中; ②闭合开关S1,读出电流计G的示数;闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,直至闭合开关S1前、后电流计G的示数相同,记下此时电阻箱的示数R和温度t; ③多次将冷水倒一点到热水中,重复步骤②,可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。 (4)以电阻箱的示数R为纵轴,温度t为横轴,作出图像如图乙所示,则该金属电阻在0 ℃时的阻值为　　　 Ω,温度系数为　　　 ℃-1。(结果用a、b、c表示)  答案 5.答案 （1）内接法　（2）1 002.3　（3）＝ 解析 （1）电流表的内阻已知，可得电流表分得的电压和Rx两端的电压，所以为使测量尽可能准确，电流表应采用内接法。 （2）由题图丙可知U＝9.6 V，由题图丁可知I＝9.3 mA，则Rx＝－RA＝ Ω－30 Ω＝1 002.3 Ω。 （3）题图甲中滑动变阻器是分压式接法，题图乙中滑动变阻器与被测电阻并联，移动滑动变阻器的滑片改变阻值，外电阻改变，则也能改变被测电阻两端的电压，电流表、电压表按（1）问连接，电流表是内接法，由于电流表内阻已知，由Rx＋RA＝知测量值等于真实值。 6.答案 （1）分压　（2）见解析图甲　（3）见解析图乙　（4）1.82×103（1.80×103~1.84×103均可） 解析 （1）电压表V1和Rx串联再和V2并联，并联的总电阻远大于滑动变阻器电阻，为了调节滑动变阻器时，电压表示数变化明显，且能获得更多组数据，应选择分压接法。 （2）完整的电路图，如图甲所示。 甲 （3）根据表中的实验数据，绘制的U2－U1图像，如图乙所示。 乙 （4）根据实验电路图，则有Rx＝，变形得U2＝U1，则图像的斜率为k＝，根据U2－U1图像可得斜率k＝＝1.605，则有1.605＝，代入r1＝3.0 kΩ，解得Rx＝1.82×103 Ω。 7.答案 （1）较大　（5）2a　　（6）偏小　无影响 解析 （1）要使电流表不烧坏，开关闭合时通过电流表的电流应较小，故电阻箱R的阻值应调到较大阻值。 （5）根据欧姆定律及并联电路的特点可知Rt＝R，又因为Rt＝R0（1＋αt），整理可得R＝R0（1＋αt），结合题图乙中的图像可知R0＝2a，R0α＝，则α＝ ℃－1。 （6）若考虑到电流表的内阻，则Rt＝（R＋RA），整理可得R＋RA＝R0（1＋αt），对应图像应平行上移，如图中虚线所示，由图可知，R0测量值偏小，温度系数α的测量值无影响。 8.答案 （1）B　（2）　（3）①最大　②仍为I　③R0 解析 （1）为了减小测量误差，题图甲中两个电流表应同时偏转较大角度，当通过A1的电流为0.6 A时，A1所在支路的总电阻约R总＝＝50 Ω，则电阻箱R2的阻值应为50 Ω。故选B。 （2）在题图甲的电路中，测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，电阻箱的示数为R2，则电流表A1两端的电压为UA1＝I2r－I1R2，故电流表A1电阻的测量值为RA＝。 （3）实验前电阻箱R2的阻值应该调节到最大，以保证电表安全；替代法最简单的操作是让A2的示数不变，仍为I，则可直接从R2的读数得到电流表A1的内阻，即RA＝R0。 9.答案 （1）①R1　②1　（2）2.5　（3）R4　3.9 解析 （1）①根据题图乙可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的R1； ②由题图甲可知，甲醛浓度为8×10－8 kg/m3的气敏电阻的阻值R约为2.5 kΩ，由于R>，因此电流表应采用内接法，即单刀双掷开关接1。 （2）根据欧姆定律可得气敏电阻的阻值约为R＝ Ω＝2.5×103 Ω＝2.5 kΩ。 （3）R3、R4串联，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值R增大时，红色发光二极管D1两端电压升高，所以R3为气敏电阻，R4为定值电阻。根据电阻与电压成正比，有，红色发光二极管D1处于点亮的临界状态，由题图甲可知η＝0.1 mg/m3＝1×10－7 kg/m3时，气敏电阻的阻值R3＝2.6 kΩ，故可得定值电阻R4＝3.9 kΩ。 10. 答案 (1)RP2　a　(2)450　(4)a　 解析 (1)S1闭合、S2断开时,干路中的最大电流约为I=Ig+=575 μA,滑动变阻器两端的电压最小值约为1.5 V-(1 kΩ+0.5 kΩ)×0.2 mA=1.2 V,滑动变阻器的最小电阻约为Rmin=≈2 kΩ,滑动变阻器应选用RP2;为了保护电流计G不被损坏,开关S1闭合前,应将滑动变阻器的滑片向下移动到a端。 (2)闭合S2前、后电流计G的示数相同,则电流计G中的电流与R1的电流相等,R中的电流与R2中的电流相等,R1与R2两端的电压相等,电流计G与R两端的电压相等,可得电流计的内阻Rg=R=×360 Ω=450 Ω。 (4)将R2取下换成该金属电阻的情况下,同理可得Rt=R=R,由图乙得R=t+a,即Rt=t+a,又Rt=R0(1+αt)=R0αt+R0,则R0α=、R0=α,解得α=。 学科网（北京）股份有限公司 $