专题30 重点实验:测量金属丝的电阻率 用多用电表测量电学中的物理量(专项训练)(浙江专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-08-22
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摘要:
**基本信息**
聚焦测量金属丝电阻率与多用电表使用,以基础操作、创新拓展、真题实战三级递进,系统覆盖实验原理、仪器选择、数据处理与误差分析,强化科学探究与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|教材原型实验|5题|侧重螺旋测微器使用、电路连接、数据处理|从电阻测量原理(R=ρL/S)出发,构建“仪器操作-数据采集-误差分析”完整链条|
|创新拓展实验|6题|涉及仪器改装、实验方案设计、图像分析|通过变式实验(如热敏电阻、替代法测电阻)深化伏安法应用,体现模型建构与科学推理|
|真题实战演练|5题|结合实际情境(如导电水泥、铅笔芯)|对接高考命题趋势,强化实验原理迁移与科学论证能力|
内容正文:
专题30 重点实验:测量金属丝的电阻率 用多用电表测量电学中的物理量(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新拓展实验 8
重难·创新演练 17
真题·实战演练 24
模拟·基础演练
考查重点:教材原型实验 创新拓展实验
⏳题型01 教材原型实验
1. (2026·浙江·二模)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5Ω的电阻丝进行测量。
(1)先测量电阻丝的长度L,再用螺旋测微器测量其直径,结果如图甲所示为_________mm。
(2)现有电源(电动势E为3.0V,内阻不计)、开关和导线若干,以及下列器材:
A.量程为3V的电压表,内阻约为3kΩ
B.量程为100mA的电流表,内阻为0.6Ω
C.滑动变阻器R(0~2Ω)
D.电阻箱R(999.9Ω)
发现电流表的量程太小,需将电流表与电阻箱并联,改装成量程为400mA的电流表,则电阻箱接入的阻值为_________Ω。
(3)根据所选器材,把实物连接图乙补充完整。
(4)根据电流表和电压表所测量的数据,画出I-U图线如图丙所示,若已知图线的斜率为,则金属丝的电阻为_________Ω。(结果保留3位有效数字)
【答案】(1)0.670/0.671/0.669
(2)0.2
(3)
(4)4.85
【详解】(1)根据螺旋测微器的测量原理,直径为
(2)根据改装的原则,要并入的电阻大小为R,则有
可解得
(3)由于滑动变阻器的最大阻值小于待测量的电阻丝阻值大小,为了更好的调节,应选择分压接法;由于改装后的电流计内阻是已知的,应将电流表内接,可以去除系统误差;综上所述,电路如下:
(4)改装后的电流计的内阻为
根据欧姆定律可知,
变形后即
可解得待测电阻丝为
2. (2026·浙江·三模)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约1m)、螺旋测微器、学生电源E(电动势0.4V,内阻未知)、米尺(量程0~100cm)、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)、电流表(量程0~30mA,内阻较小)、开关S1、S2、导线若干;
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00cm和70.00cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品的横截面直径,读数如图3所示,其示数为_________mm。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱_________(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于_________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0mA处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为_________(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有_________(多选)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为0~99.99Ω的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
(5)为进一步“研究影响导体电阻的因素”,利用图4所示的实验装置,a、b、c、d是四段不同的金属导体。在长度、横截面积和材料三个因素中,b、c、d跟a相比,分别只有一个因素不同。用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压,这样就可以得出长度、横截面积和材料这三个因素与导体电阻的关系。理由是_________。
【答案】(1)0.730
(2) 左
(3)或
(4)CD
(5)每段导体两端的电压与它们的电阻成正比
【详解】(1)该样品横截面直径0.5mm+0.01mm×23.0=0.730mm
(2)[1]由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路中,故采用“一上一下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱相连。
[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于最大阻值处,即最左端。
(3)由题意可知,该合金丝的电阻为
由电阻定律及可得
代入数据解得该合金丝的电阻率为
(4)根据电阻定律可知,则为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差,选择更精确的电阻箱,可换用阻值范围为,或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值。
故选CD。
(5)图中四段导体是串联的,每段导体两端的电压与它们的电阻成正比,因此用电压表分别测量、、、两端的电压,就能知道它们的电阻之比。
3. (2025·浙江·一模)实验A小组利用如图1所示的测量电路测金属丝的电阻,从而确定该金属丝的材料。
(1)如图2已完成测量电路部分连线,则接线端1应连接______(选填“b”、“c”、“d”或“e”);接线端3应连接______(选填“b”、“c”、“d”或“e”);
(2)用刻度尺测得金属丝长度为77.2cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径如图3为______mm,某次在测量两电表的示数分别如图4和5所示,请根据表1,判断该金属丝属于______。
表1 几种导体材料在时的电阻率
材料
材料
银
铁
铜
锰铜合金
铝
镍铜合金
钨
镍铬合金
A.铜
B.铝
C.钨
D.锰铜合金
E.镍铜合金
F.镍铬合金
(3)实验B小组也用伏安法测出了NTC热敏电阻在之间的阻值,得到如图6所示的实验数据点,热敏电阻连接到如图7所示电路中,电源电动势为3V,内阻,定值电阻,当控制开关两端电压上升至2V时,控制开关自动启动加热系统,则根据实验曲线,当系统温度下降至______时,控制开关自动启动加热系统。
(4)要适当降低自动启动的温度,应如何调节______。
A.仅适当增大定值电阻的阻值
B.仅适当减小定值电阻的阻值
C.仅把电源换成电动势为3.2V
D.仅把电源换成电动势为2.8V
【答案】(1) d b
(2) 0.640/0.641/0.642 F
(3)25/26/27/28
(4)AD
【详解】(1)[1] 为了减小测金属丝的电阻率时误差,应选低电压,故电压表选的量程,接线端1应连接d
[2]滑动变阻器的分压式接法,电源、开关,滑动变阻器的全电阻串联一个回路,接线端3应连接b
(2)[1] 金属丝的直径为
[2]由
根据电阻定律得
代入数据解得
该金属丝属于镍铬合金,故选F。
(3)据串联电路的分压原理,
对比实验曲线知系统温度下降至
(4)自动启动的温度降低,增大,而其分的电压不变,据,电源电压降低或阻值增大,故选AD。
4. (2026·浙江嘉兴·二模)某实验小组在常温20℃环境中,测量一根长为50.00cm的合金丝电阻率。
(1)先用多用电表粗测合金丝电阻,将选择开关调至欧姆档“”档,并进行正确操作后指针位置如图1,则合金丝电阻为___________。
(2)用螺旋测微器测量合金丝直径时刻度如图2,读数为___________mm。
(3)为精确测量电阻,采用如图3的电路,其中滑动变阻器调节范围0~10Ω,电流表内阻为0.5Ω,导线连接正确的是___________。
A.①连a,②不连 B.①连a,②连c C.①连b,②不连 D.①连b,②连d
(4)经正确操作后,测得多组数据,并在图4的坐标系中描点作图,则该合金丝的电阻率___________。(结果保留1位有效数字)
(5)查阅资料后发现该合金丝电阻随温度的变化关系为,随后利用该合金丝、数字电压表(内阻极大)、恒流电源(输出电流)、开关和导线,将合金丝做测温探头,设计了一个电阻温度计,请根据图5的电路在答题纸上写出温度t与电压U的关系式。
【答案】(1)5.0/5
(2)0.603/0.602/0.604
(3)C
(4)或
(5)或
【详解】(1)选择开关为欧姆×1档,指针示数为,故电阻为
(2)固定刻度已露出刻度线,可动刻度读数为
总读数为
(3)电流表接法:电流表内阻已知,内接法可以消除电流表内阻带来的系统误差,因此电流表内接,即连。
滑动变阻器最大阻值 10Ω,与Rx相当,为方便调节,采用限流式接法(②不连)。
故选C。
(4)由图得斜率,已知
可得
根据电阻定律,,由题意知
可得
保留1位有效数字得 或
(5)电压表内阻极大,因此流过合金丝的电流等于恒流源输出电流
根据欧姆定律得 ,代入
整理得
5. (2025·浙江宁波·三模)小军在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落,如图甲所示,于是用多用电表测量该电阻。
(1)正确的操作顺序是__________。
A.把选择开关旋转到交流电压最高挡
B.调节欧姆调零旋钮使指针到欧姆零点
C.把红黑表笔分别接在两端,然后读数
D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触
E.把红、黑表笔插入多用电表的“+、-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0
(2)小军正确操作后,多用电表的选择开关和指针位置如上图乙所示,则__________。
(3)小张认为用多用电表测电阻误差较大,尝试使用如图丙所示电路测量未知电阻的阻值,为电阻箱,为检流计(小量程电流表),为保护电阻,直流电源内阻不计。
①按图丙中电路图连接,闭合开关、,调节电阻箱使检流计示数为零,此时电阻箱读数为,则通过电阻箱的电流__________(选填“大于”“等于”或“小于”)通过待测电阻的电流,电阻箱两端的电压__________(选填“大于”“等于”或“小于”)电源的电动势。
②将电阻箱与待测电阻位置互换,闭合开关、,再次调节电阻箱使检流计示数为零,此时电阻箱读数为,则待测电阻__________(结果用、表示)。
【答案】(1)EDBCA
(2)3000
(3) 等于 等于
【详解】(1)本实验先进行机械调零,再把选择开关旋转到合适的挡位,进行欧姆调零,然后把红黑表笔分别接在两端进行测量,测量完毕后把选择开关旋转到交流电压最高挡,所以正确的操作顺序是EDBCA。
(2)由图乙所示可知,使用欧姆挡的倍率“”,多用电表的指针位置如图所示,
则
(3)[1]按图丙中电路图连接,闭合开关,调节电阻箱使检流计示数为零,此时电阻箱读数为,则通过电阻箱的电流等于通过待测电阻的电流;
[2]检流计示数为零,说明电流计和左右两端的电势相等,可等效为一点;电阻箱两端的电压等于电源的电动势;
[3]根据闭合电路的欧姆定律,第一次
第二次
联立解得待测电阻
⏳题型02 创新拓展实验
6. (2026·浙江杭州·二模)实验小组测量某一棒材的电阻率,测得其直径、长。实验室提供了如下器材:电流表(量程,电阻约为),电压表(量程,电阻约为),滑动变阻器(,额定电流),电源(,内阻约),多用电表,开关一只,导线若干。
(1)测量直径所用仪器是________
A.50分度的游标卡尺 B.螺旋测微器 C.毫米刻度尺
(2)用多用电表的“”欧姆挡粗测该棒的电阻值时,表盘上指针如图1所示,则该棒的电阻约为________。
(3)为更精确测量这根棒的电阻,实验小组用如图2所示的电路进行测量,导线①、②最优的连线方式应选________
A.①连,②连 B.①连,②连
C.①连,②连 D.①连,②连
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组、值;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得到多组、值,并在坐标纸中作出关系图线,如图3所示。则:
①棒的电阻________(结果保留三位有效数字);
②棒电阻率________(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)B
(2)2000//
(3)C
(4) // //
【详解】(1)已知测得该棒材的直径为,精确到了千分之一毫米,只有螺旋测微器的精度值为,可以满足测量到千分之一毫米的要求,而50分度的游标卡尺的精度值为,毫米刻度尺的精度值为,都无法达到的精度,故测量直径所用仪器是螺旋测微器。
故选B。
(2)由图1可知,多用电表选择的是“”欧姆挡,表盘指针指向“20”,所以该棒的电阻约为
(3)已知待测电阻的阻值约为,电流表的电阻约为,电压表的电阻约为,因为
满足
所以电流表应采用内接法,即导线①连接接线柱;由于滑动变阻器阻值的取值范围为,远小于待测电阻的阻值,则为了方便调节电压,滑动变阻器应采用分压式接法,所以导线②应连接接线柱。
故选C。
(4)[1] 根据欧姆定律可得棒的电阻为
[2] 根据电阻定律
可得棒电阻率为
又因为
代入数据联立解得
7. (2026·浙江·二模)某实验小组探究一热敏电阻阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:
A.待测热敏电阻
B.烧杯、热水、温度计
C.微安表(量程,内阻等于)
D.电压表(量程0~1.5V,内阻约)
E.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流2A)
F.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流0.5A)
G.电源E(电动势1.5V,内阻约为)
H.多用电表,开关一个,导线若干
(1)先用多用电表(如图甲)预判热敏电阻随温度的变化趋势。将热敏电阻置于烧杯内,将水温调节至80℃,多用电表选择开关置于欧姆挡“×100”位置,将两表笔短接,旋动部件_________(选填“A”或“B”),使指针指向右边“”。将红、黑表笔并接在热敏电阻两端,多用电表的示数如图甲所示,此时热敏电阻阻值为_______。热水温度缓慢降至20℃的过程中,相同倍率下,多用电表指针偏转角越来越小,由此可判断热敏电阻阻值随温度的降低而_________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)为了精确测量不同温度下该热敏电阻的阻值,小组利用已有器材设计电路重新测量。要求通过热敏电阻的电流从零开始增大,为了调节方便,滑动变阻器应该选择(填器材前的字母标号)_________;
(3)请你按照实验要求用笔画线代替导线在答题卷中完成余下导线的连接;
(4)不考虑偶然误差,选用正确的电路所测量得到的热敏电阻的测量值_________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1) B 600/600.0 增大
(2)E
(3)
(4)等于
【详解】(1)[1]进行欧姆调零时,选择倍率后将两表笔短接,然后旋动欧姆调零旋钮(即B),使指针指向右边“”;
[2]由图甲可知,热敏电阻阻值为;
[3]热水温度缓慢降至20℃的过程中,相同倍率下,多用电表指针偏转角越来越小,因欧姆表的表盘越靠左数值越大,说明热敏电阻的阻值增大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的降低而增大。
(2)要求通过热敏电阻的电流从零开始增大,则必须将滑动变阻器连接为分压式,为了调节方便,滑动变阻器应选择阻值较小的,即选E。
(3)因微安表的内阻已知,故应将微安表内接,并且将滑动变阻器连接为分压式,实物图的连接如图所示
(4)微安表的内阻已知,设为,故热敏电阻的测量值
则若不考虑偶然误差,热敏电阻的测量值等于真实值。
8. (2025·浙江·一模)(1)如图1所示虚线框内为一多用电表欧姆挡的内部电路。若已知干电池(E=1.5V,r=1Ω),调零电阻R0(0~800Ω),电流表为“电流表A(0~100μA,1.5kΩ)”或“电流表B(0~1mA,1kΩ)”中的一只,则应该选电流表____(选填“A”或“B”)
(2)下列说法正确的是
A.选择开关置于欧姆挡“×10”,先后测量电阻甲和乙,在测完甲的阻值后,不改变挡位再测量电阻乙,无需重新进行电阻调零。
B.为减小误差,测量电阻时指针的偏角要尽量大一些
C.表盘上直接读取的示数,即为待测电阻的阻值
D.如果不能估计未知电阻的大小时,可以先用中等倍率的某个欧姆挡试测,然后根据读数的大小选择合适的挡位再次测量
(3)换用另一只多用电表来测量电压表的内阻,如图2所示
①电压表的正极与多用电表的____(选填“红表笔”或“黑表笔”)相连。
②若欧姆挡的中值刻度为“15”,选择欧姆挡“×100”,测量时发现指针指在最大偏角的处,则电压表的内阻RV=____Ω。此时,电压表的示数为U,则干电池的电动势E=____(用字母U表示)。
【答案】(1)B
(2)AD
(3) 黑表笔 3000 1.5U
【详解】(1)若用电流表A,则需调零电阻
若用电流表B,则需调零电阻
则应该选电流表B。
(2)A.先后测量电阻甲和乙时,因不改变挡位,则无需重新进行电阻调零,A正确。
B.为减小误差,测量电阻时指针的偏角要尽量指在中间位置附近,B错误;
C.表盘上读取的示数乘以倍率为待测电阻的阻值,C错误;
D.如果不能估计未知电阻的大小时,可以先用中等倍率的某个欧姆挡试测,然后根据读数的大小选择合适的挡位再次测量;若指针偏角过大,则应该换成较低档位;若指针偏转过小则应换成较高档位,D正确。
故选AD。
(3)①[1]根据“红进黑出”,则电压表的正极与多用电表的黑表笔相连。
②[2][3]若欧姆挡的中值刻度为“15”,选择欧姆挡“×100”,则欧姆表内阻为R内=1500Ω,则由,
则电压表的内阻RV=3000Ω。
此时,电压表的示数为U,则干电池的电动势。
9. (2025·浙江·一模)某同学拟将量程为Ig=1mA,内阻约为几十欧姆的电流表G改装成欧姆表。
(1)他首先设计了如图甲所示电路来测量电流表G的内阻Rg,图中E为电源E=1.5V。现有最大阻值分别为100Ω和2000Ω的滑动变阻器,则R2应选用最大阻值为_________Ω的滑动变阻器。开关S1接通,S2未接通时,调节R2使电流表G示数为1.00mA;接通S2后,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节电阻箱R1,当其阻值为50Ω时,电流表G的示数为0.50 mA,则电流表G的内阻测量值Rg为_________Ω;而实际上干路的电流会发生变化故测得的电流表内阻值比真实值_________(选填“偏大”“偏小”)。
(2)将该电流表G改装成具有“×10”、“×100”和“×1k”三个挡位的欧姆表如图乙所示。电源电动势E=9.0V,内阻忽略,R0为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。若要求电流从红表笔流入欧姆表,则表笔b为_________(选填“红”或“黑”)表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为_________(选填“×10”、“×100”或“×1k”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,R0应调至_________Ω(不计(1)中电流表G内阻的测量误差)。
【答案】(1) 2000 50 偏小
(2) 黑 ×1k 8950
【详解】(1)[1]本题中采用“半偏法测电流表的内阻”,要求滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻,电流表内阻为几十欧,则R2应选用最大阻值为2000Ω的滑动变阻器。
[2]接通S2,调节电阻箱R1前后认为干路电流不变,电流表G的示数为0.50mA,电阻箱R1的电流也为0.50mA,则电流表G的内阻等于电阻箱的电阻,即Rg=50Ω。
[3]实际上接通S2后电路总电阻减小,则干路的电流会增加,电流表G的示数为0.50mA,电阻箱R1的电流实际大于0.50mA,电阻箱的电阻小于电流表的内阻,故测得的电流表内阻值比真实值偏小。
(2)[1]红表笔流入欧姆表,则表笔b为电流流出的表笔,为黑表笔。
[2]欧姆表短接时,根据闭合电路欧姆定律,电流表的量程越大对应欧姆表的内阻越小则倍率越小,当开关S接接线柱3时,电流表的量程最小,对应的倍率最大为“×1k”。
[3] 当开关S接接线柱3时,根据
可得
10. (2025·浙江·二模)小明同学测量某金属丝的电阻率:
(1)该同学用多用电表欧姆挡测电阻丝的阻值,当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大,重新选择挡位并进行欧姆调零后,指针静止时位置如图甲所示,其读数为________Ω。
(2)为更精确测量金属丝的阻值Rₓ,小明同学从实验室找到了以下仪器设计实验方案:
A.电源电压恒为E=3.0V,内阻不计
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ);(0~15V,内阻约15kΩ)
C.电流表A(0~0.6A,内阻约0.125Ω);(0~3A,内阻约0.0255Ω)
D.滑动变阻器(0~5Ω,3A)
E.滑动变阻器(0~1750Ω,3A)
F.开关S、导线若干
①为了调节方便,滑动变阻器应选用________(选填选项前的字母);
②为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,请帮小明完成图乙实验电路接线________;
③利用该电路测量电阻,测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)实验小组又对测量电路进行了创新.如图丙所示,在电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P,触头的位置可从刻度尺上读出,实验时改变触头P与电阻丝接触的位置,多次改变电阻丝接入电路的长度l,调节滑动变阻器滑动触头的位置,使电流表的读数达到某一相同值Ⅰ时,记录电压表的示数U,从而得到多个的值,作出图像,如图丁所示.如果已经测得电阻丝的直径为d,根据图丁所给数据,可得电阻丝的电阻率ρ=________.(用a、b、c、d表示)
【答案】(1)13
(2) D 偏小
(3)
【详解】(1)指针偏转角度过大,说明电阻值较小,倍率应该选“×1”,故读数为13Ω。
(2)[1]由于电阻丝的总阻值大约为13Ω,为了调节方便,滑动变阻器选用最大阻值和被测电阻相近的,并且选择分压接法,故选D。
[2]滑动变阻器阻值小于电阻丝,故选择分压式接法;电源电压E=3.0V,电阻丝的总阻值大约为13Ω,通过电阻丝的电流不超过约0.23A,电流表选择0.6A的量程;由于,所以电流表选外接法,具体电路图如下:
[3]由于电压表分流,电流表测量值偏大,所以电阻的测量值偏小。
(3)根据欧姆定律,有
由电阻定律有
整理后可得
根据图像,斜率为
解得
11. (2026·浙江金华·二模)某同学为测定电阻丝的电阻率ρ,设计了如图甲所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,是保护电阻,电源电动势,电源内阻为r,电流表内阻忽略不计。
(1)实验中用螺旋测微器测量电阻丝的直径时情形如图乙所示,其读数为d=_____mm;
(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I,将实验数据描点在图丙的坐标平面上,请根据所描的点作图_______。若图中直线的斜率为k,由图线可求出电阻丝的电阻率ρ=______(用字母E,d,k表示)。
【答案】(1)0.438
(2)
【详解】(1)根据螺旋测微器的读数规则,
(2)[1]描点作图,让所有的点均匀分布在图线两侧,如图所示
[2]设间的电阻为,有,其中,由闭合电路欧姆定律
有
得
依题意,图中直线的斜率为k,有
得
重难·创新演练
12. (2025·浙江绍兴·一模)某同学利用图1所示单摆装置验证机械能守恒定律。已知悬点到金属圆柱体重心的距离L=60.00cm,圆柱体以一定的摆角由静止释放,光电门记录挡光时间。
(1)如图2所示,用游标卡尺测得金属圆柱体直径D=______mm;圆柱体以10°摆角由静止释放,光电门记录读数,可得圆柱体经过光电门的瞬时速度v=______m/s(结果保留2位有效数字)。由于圆柱体经过光电门时的挡光路径并非完全等于直径D,故以上方法求得的瞬时速度与真实值相比______(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)已知圆柱体的质量m=100g,设,重力加速度g取9.8m/s2,可知圆柱体从初始位置到最低点的过程中,减少的重力势能=______J。(结果保留3位有效数字)。
(3)对该实验的评价,下列叙述正确的是________
A.该实验产生误差的来源并非只有空气阻力
B.若用金属球代替圆柱体,测得的瞬时速度会更精确
C.测量挡光的时间,需将圆柱体多次从同一位置静止释放求平均值
D.用该实验装置验证机械能守恒定律,圆柱体释放时的摆角不能超过5°
【答案】(1) 25.0 0.41 偏小
(2)8.82×10-3
(3)AC
【详解】(1)[1]由图2可知,游标卡尺的读数为
[2]圆柱体经过光电门的瞬时速度为
[3]由于圆柱体经过光电门时的挡光路径并非完全等于直径D,即圆柱体倾斜经过光电门,使得的真实值偏大,则由计算瞬时速度时,故以上方法求得的瞬时速度与真实值相比偏小。
(2)圆柱体从初始位置到最低点的过程中,减少的重力势能为
(3)A.该实验产生误差的来源除了空气阻力之外,还有挡光路径并不一定是直径以及测量误差,故A正确;
B.金属球的挡光宽度相对于圆柱体而言,更难确定,故B错误;
C.将圆柱体多次从同一位置静止释放求平均值可以减小挡光时间的偶然误差,故C正确;
D.用该实验装置验证机械能守恒定律,圆柱体释放时的摆角没有要求,故D错误。
故选AC。
13. (2025·浙江·二模)如图甲为某实验小组利用气垫导轨验证“系统机械能守恒”的实验装置,调平气垫导轨,槽码通过滑轮组带动静止在气垫导轨右端带有遮光条的滑块运动。已知滑块总质量M=100g,槽码和动滑轮的总质量m=50g,当地重力加速度g=9.8m/s2。
(1)用螺旋测微器测遮光条的宽度d,如图乙所示,宽度d为________mm。
(2)实验小组先进行一次试操作,让滑块遮光条中心到光电门中心的距离L=40.0cm,由静止释放滑块,光电门测得滑块遮光条挡光时间为,则该过程中,系统重力势能减少量为________J,系统动能增加量为________J。(结果均保留3位有效数字)
(3)实验小组发现:这次试操作,在实验误差范围内,系统重力势能减少量与动能增加量不相等,导致上述结果的可能原因有( )
A.滑块的质量没有远远大于槽码的质量
B.气垫导轨没有调水平,出现了左低右高的情况
C.气垫导轨没有调水平,出现了左高右低的情况
D.释放滑块时不小心给了滑块一个初速度
(4)在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,若系统机械能守恒,则应满足的关系式为________。(用题中所给的字母m、M、g、L、d、t表示)
【答案】(1)4.076/4.077/4.078mm/4.079mm
(2) 0.0980 0.104
(3)BD
(4)
【详解】(1)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以
(2)[1]系统重力势能减少量为
[2]系统动能增加量为,
代入数据解得
(3)由以上分析可知,系统重力势能减少量小于动能增加量,可能原因是导轨不水平,且左低右高,使得滑块在运动过程中滑块的重力势能减少,也可能是释放滑块时不小心给了滑块一个初速度,使得动能变化量较大。
故选BD。
(4)在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,若系统机械能守恒,则应满足的关系式为,
联立可得
14. (2025·浙江·一模)某科技小组利用图1所示的气垫导轨进行力学实验,主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
B.测出挡光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置,释放滑块,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1,通过第二个光电门的时间∆t2。
D.测出两个光电门间的距离L。
E.测出槽码盘和槽码的总质量m,测出滑块和遮光条的总质量M。
F.根据实验需要,改变L、m、M中相应的物理量,进行多次实验和测量。
G. ……
回答下列问题:
(1)如图2所示是用游标卡尺测量挡光条的宽度d,则d=__________cm。
(2)滑块通过第一个光电门的速度v1=_________,滑块在两个光电门间滑行时的加速度a=_____________。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L表示)
(3)若用该装置探究滑块加速度与力的关系,可保持滑块质量M不变,通过改变槽码的质量m,改变滑块所受的拉力。滑块所受的拉力可认为与槽码盘和槽码所受的重力相等。测得不同拉力下滑块运动的加速度,分析加速度与拉力的变化情况,找出二者之间的定量关系。
①实验________(填“需要”或“不需要”)垫高气垫导轨的右端以平衡阻力。
②实验________(填“需要”或“不需要”)槽码的质量要比滑块的质量小很多。
(4)若用该装置验证滑块与槽码盘和槽码组成的系统机械能守恒定律,已知当地的重力加速度为g,滑块在两个光电门间滑行的过程中,槽码盘和槽码的重力势能减少量为_______,系统的动能增加量为_____________________________,如果两量几乎相等,则认为系统机械能守恒。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L、m、M、g表示)
【答案】(1)2.06
(2)
(3) 不需要 需要
(4) mgL
【详解】(1)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,则
(2)[1]滑块通过第一个光电门的速度
[2]滑块通过第二个光电门的速度
根据速度位移关系可得
(3)[1]由于滑块与气垫导轨间不存在摩擦力,所以实验中不需要垫高气垫导轨的右端以平衡阻力;
[2]根据牛顿第二定律可得,
联立可得
由此可知,当槽码的质量比滑块的质量小很多时,滑块所受的拉力可认为与槽码盘和槽码所受的重力相等。
(4)[1]槽码盘和槽码的重力势能减少量为
[2]系统的动能增加量为
15. (2026·浙江绍兴·一模)小明在“测定金属的电阻率”实验中,使用了以下器材:直流电源(电动势E=3V、内阻可忽略不计)、电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω)、电压表(量程0~3V,内阻约为3000Ω)、滑动变阻器R(量程0~5Ω、额定电流3A)、开关S、导线若干、螺旋测微器、毫米刻度尺、待测金属丝(阻值约为1.5Ω)。
(1)他设计了如图所示的电路图,电压表尚未连接完整,根据题设条件,电压表右端应接在图中的(选填“a点”或“b点”)__________。
(2)他用毫米刻度尺测得金属丝长度为30.00cm,螺旋测微器测得金属丝的直径如图所示,此读数为__________mm。
(3)他设计好正确的电路图后,进行正确的实验操作,获得多组电流表和电压表的读数,其中某一次电压表的读数应为图中的__________(选填“甲”或“乙”)。
(4)根据数据建立了如图所示的图像,可求得金属丝的电阻率为__________Ω·m(保留三位有效数字),所求得金属丝电阻率比真实值要__________(选填“偏小”或“偏大”)。
【答案】(1)a点
(2)0.500
(3)甲
(4) 偏小
【详解】(1)因
故采用电流表外接,即电压表右端应接在图中的a点。
(2)螺旋测微器测得金属丝的直径为0.5mm+0.01mm×0=0.500mm
(3)因电源电动势为3V,则电压表选用3V量程,因电流表量程为0.6A,可知待测电阻两端的电压最大不超过0.9V,可知电压表读数应该为图中的甲。
(4)[1]由图像可知待测电阻为
根据
解得
[2]由于电压表的分流作用,则电流的测量值偏大,电阻的测量值偏小,则所求得金属丝电阻率比真实值要偏小。
16. (2025·浙江湖州·模拟预测)某探究实验小组研究食盐溶液的导电性能时,将部分食盐倒入纯净水中搅拌至溶液均匀,然后将溶液装入一绝缘性能良好的圆柱形注射器内,溶液两端用圆片状金属电极与外界相连,靠近针孔一端的电极固定不动,另一端电极与活塞固定,活塞可拔出和移动。测得该注射器容积200ml对应的长度为20cm。此外,实验室还提供如下器材:
A.电流表:量程,内阻为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程,内阻约为
D.多用电表
E.滑动变阻器R:阻值范围,允许的最大电流2A
F.两节干电池
G.开关和导线若干
(1)抽取200ml溶液后密封注射器,用多用电表的欧姆挡对溶液的电阻进行粗测。安装红黑表笔前,发现多用电表的指针如图甲所示,则应调节______(选填旋钮“M”或“N”)。正确操作后使用“×10”测量,指针偏转如图乙所示,则溶液电阻为______。
(2)为更精确地测量溶液的阻值,实验小组使用如图丙所示的电路进行测量,其中测量电流大小应使仪器______(选填电流表“”、“”),导线a端应接在电流表______(选填“b”、“c”)处。
(3)改变溶液的体积V,根据电压表和电流表的读数计算出阻值R,利用描点法作出的R—V图像如图丁所示,则根据图像可以得出溶液电阻率大小为______(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1) M 280
(2) A1 c
(3)2.39/2.40/2.41/2.42/2.43/2.44/2.45/2.46
【详解】(1)[1]安装红黑表笔前,发现多用电表的指针如图甲所示,应进行机械调零,则应调节旋钮“M”。
[2]正确操作后使用“×10”测量,指针偏转如图乙所示,则溶液电阻为28×10Ω=280。
(2)[1]电路中的最大电流为,可知电流表选择A1;
[2]因,且电流表内阻已知,可知采用电流表内接电路,即导线a端应接在电流表c处。
(3)由题意可知注射器横截面积为10cm2,则根据
可知图像的斜率
可得
真题·实战演练
17. (2026·贵州·高考真题)在绝缘板上均匀涂敷一种导电材料,制作的电阻样品如图(a)所示。所制三个电阻的涂层长度相同、宽度较小且相同、厚度不同(几微米),阻值均约为几十欧。某实验小组通过测量三个电阻阻值,比较其涂层厚度,所用器材有:
待测电阻、和;
电压表V1(量程0~3 V);
电压表V2(量程0~5 V);
电阻箱(阻值);
滑动变阻器 (阻值);
直流电源E(电动势4.5 V);
开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)实验小组设计了如图(b)所示的电路图。根据图(b)完成图(c)中的实物图连线。
(2)接入,闭合,调节 和,的示数如图(d)所示,此时读数为_____,电压表V1和V2读数分别为和,由此可知_____。断开,改换待测电阻,重复上述步骤。分别测得,。
(3)由三个电阻测量值可知_____(填“”“”或“”)涂层最厚。
(4)实验完成后,该小组通过原理分析,发现此方法测电阻未考虑电压表V1内阻的影响。若已知电压表V1内阻为,电压表V1和V2示数分别为和,电阻箱示数为,则________(用、、和表示)。经分析发现,本实验中考虑电压表V1内阻后,不影响判断三个电阻涂层厚度关系。
【答案】(1)
(2) 36.2 36.2
(3)
(4)
【详解】(1)根据电路图可得实物连接图如图所示
(2)由题图(d)可知的读数为,结合题图(b)和串联电路分压规律
解得
代入电压表的读数可得
(3)三个电阻导电材料相同、涂层长度相同、宽度较小且相同,由电阻定律可知横截面积越大,即涂层越厚的电阻,阻值越小,由于阻值最小,则涂层最厚。
(4)若考虑电压表内阻,则根据串、并联电路规律和欧姆定律有
18. (2025·贵州·高考真题)某实验小组为测量粗细均匀的铅笔芯单位长度电阻及电压表的内阻,选用的器材有:
待测铅笔芯;
电源(电动势,内阻不计);
毫安表(内阻约,量程);
电压表V(内阻约几百欧,量程);
滑动变阻器(阻值);
刻度尺;开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a)在答题卡上完成图(b)中的实物图连线______。
(2)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片调到________端(填“A”或“B”)。
(3)移动滑动触头P到铅笔芯上的某位置,测量铅笔芯接入电路部分的长度;闭合S,移动滑动变阻器的滑片使毫安表示数,读出此时电压表的示数,断开。
(4)重复步骤(3),得到多组条件下不同对应的,如下表所示。表中电压的某个数据记录有误,有误的数据是________。
/cm
3.00
4.00
6.00
10.00
14.00
U/V
0.13
0.18
0.26
0.4
0.57
(5)实验小组更正表中的数据后,计算出和的值,并以为横坐标、为纵坐标对其进行线性拟合,得到直线的斜率,纵轴截距。计算出该铅笔芯单位长度的电阻为________,电压表的内阻为________。(结果均保留至整数)
【答案】 B 0.4 87 333
【详解】(1)[1]根据电路图描绘实物图如下
(2)[2]滑动变阻器限流式连接,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片调到B端使回路电阻最大。
(4)[3]表格中电压表的读数均为保留两位小数,电压有误的数据是0.4V,应为0.40V。
(5)[4][5]设该铅笔芯单位长度的电阻为,根据电路图可知
整理得
已知,
计算得
19. (2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则___________元件两端的电压,___________元件的电阻;将电流表外接,则___________流过元件的电流,___________元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是__________(选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻__________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图__________。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则___________(用和表示)。
【答案】(1) 大于 大于 大于 小于
(2) 非线性 减小
(3)
【详解】(1)[1][2]若将电流表内接,电流表与元件串联,电流表的示数为流过元件的真实电流,而电压表测量的是电流表和元件两端的总电压,所以U大于元件两端的电压。根据可知,此时U偏大,I为真实值,所以大于元件的电阻。
[3][4]将电流表外接,电压表与元件并联,电压表的示数为元件两端的真实电压,而电流表测量的是通过电压表和元件的总电流,所以I大于流过元件的电流。根据可知,此时U为真实值,I偏大,所以小于元件的电阻。
(2)[1]根据线性元件与非线性原件的定义由图(a)可知,所测元件的伏安特性曲线不是直线,所以所测元件是非线性电阻元件。
[2]根据,在伏安特性曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,随着电流的增加,曲线某点与原点连线的斜率逐渐增大,其倒数逐渐减小,所以元件的电阻减小。
(3)[1]将电流表A1与Rx并联,再与电流表A2、定值电阻R0串联接入电路。电路图如图所示
[2]根据并联电路电压相等有
可得
20. (2025·湖南·高考真题)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“ ”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为__________。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约 ,电流表量程,内阻约。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接__________。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率__________(用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率,作出图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于 时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在__________两端(填“”或“”)。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则__________(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 8000 大于
【详解】(1)[1]多用电表选择开关旋转到“ ”挡,故根据图1可知读数为;
(2)[2]长方体导电水泥块样品的电阻,故采用电流表内接法;实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故连接实物图如图
(3)[3]根据电阻定律
可知
(5)[4]根据图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增加,电压增加,电压减小,而报警器在两端电压大于或等于 时启动,故应将报警器并联在两端;
(6)[5]电源电动势E减小,要使报警器启动,即两端电压要仍为3V,根据串联分压有
可知E减小需要R1更小,又因为F越大R1越小,可知F1需要大于F0。
21. (2025·陕晋青宁卷·高考真题)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
(1)某同学使用多用电表正确测量了一个的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“”位置。 ②把选择开关旋转到“”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_________。(单选,填正确答案标号)
A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③
(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表,需要_________(填“串联”或“并联”)一个_________的电阻。
(3)如图,某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻()组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
接线柱
1和2
2和3
3和4
1和4
2和4
1和3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
根据以上数据可判断,直流电源E处于_________之间,电容器C处于_________之间,电阻处于_________之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)
【答案】(1)B
(2) 串联
(3) 2和3 1和4 1和2
【详解】(1)要测量一个阻值约为的电阻,需要选择电阻“”挡,即把选择开关旋转到“”位置,后将红表笔和黑表笔短接,然后调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零。
故选B。
(2)[1][2]将表头改装为电压表需要串联一个电阻,串联电阻的阻值为
(3)[1][2][3]用电压表进行测量,电源两端电压最大,可知直流电源E处于2和3之间;接1和2、3和4时电压表示数为0,接1和4时电压表有示数,则1和2、3和4之间为电阻,电容器在1和4之间;接1和3时电压表示数比接2和4时小,则1和2之间的电阻阻值比3和4之间的大,即1和2之间电阻为,3和4之间电阻为。
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专题30 重点实验:测量金属丝的电阻率 用多用电表测量电学中的物理量(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新拓展实验 6
重难·创新演练 10
真题·实战演练 15
模拟·基础演练
考查重点:教材原型实验 创新拓展实验
⏳题型01 教材原型实验
1. (2026·浙江·二模)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5Ω的电阻丝进行测量。
(1)先测量电阻丝的长度L,再用螺旋测微器测量其直径,结果如图甲所示为_________mm。
(2)现有电源(电动势E为3.0V,内阻不计)、开关和导线若干,以及下列器材:
A.量程为3V的电压表,内阻约为3kΩ
B.量程为100mA的电流表,内阻为0.6Ω
C.滑动变阻器R(0~2Ω)
D.电阻箱R(999.9Ω)
发现电流表的量程太小,需将电流表与电阻箱并联,改装成量程为400mA的电流表,则电阻箱接入的阻值为_________Ω。
(3)根据所选器材,把实物连接图乙补充完整。
(4)根据电流表和电压表所测量的数据,画出I-U图线如图丙所示,若已知图线的斜率为,则金属丝的电阻为_________Ω。(结果保留3位有效数字)
2. (2026·浙江·三模)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约1m)、螺旋测微器、学生电源E(电动势0.4V,内阻未知)、米尺(量程0~100cm)、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)、电流表(量程0~30mA,内阻较小)、开关S1、S2、导线若干;
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00cm和70.00cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品的横截面直径,读数如图3所示,其示数为_________mm。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱_________(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于_________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0mA处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为_________(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有_________(多选)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为0~99.99Ω的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
(5)为进一步“研究影响导体电阻的因素”,利用图4所示的实验装置,a、b、c、d是四段不同的金属导体。在长度、横截面积和材料三个因素中,b、c、d跟a相比,分别只有一个因素不同。用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压,这样就可以得出长度、横截面积和材料这三个因素与导体电阻的关系。理由是_________。
3. (2025·浙江·一模)实验A小组利用如图1所示的测量电路测金属丝的电阻,从而确定该金属丝的材料。
(1)如图2已完成测量电路部分连线,则接线端1应连接______(选填“b”、“c”、“d”或“e”);接线端3应连接______(选填“b”、“c”、“d”或“e”);
(2)用刻度尺测得金属丝长度为77.2cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径如图3为______mm,某次在测量两电表的示数分别如图4和5所示,请根据表1,判断该金属丝属于______。
表1 几种导体材料在时的电阻率
材料
材料
银
铁
铜
锰铜合金
铝
镍铜合金
钨
镍铬合金
A.铜
B.铝
C.钨
D.锰铜合金
E.镍铜合金
F.镍铬合金
(3)实验B小组也用伏安法测出了NTC热敏电阻在之间的阻值,得到如图6所示的实验数据点,热敏电阻连接到如图7所示电路中,电源电动势为3V,内阻,定值电阻,当控制开关两端电压上升至2V时,控制开关自动启动加热系统,则根据实验曲线,当系统温度下降至______时,控制开关自动启动加热系统。
(4)要适当降低自动启动的温度,应如何调节______。
A.仅适当增大定值电阻的阻值
B.仅适当减小定值电阻的阻值
C.仅把电源换成电动势为3.2V
D.仅把电源换成电动势为2.8V
4. (2026·浙江嘉兴·二模)某实验小组在常温20℃环境中,测量一根长为50.00cm的合金丝电阻率。
(1)先用多用电表粗测合金丝电阻,将选择开关调至欧姆档“”档,并进行正确操作后指针位置如图1,则合金丝电阻为___________。
(2)用螺旋测微器测量合金丝直径时刻度如图2,读数为___________mm。
(3)为精确测量电阻,采用如图3的电路,其中滑动变阻器调节范围0~10Ω,电流表内阻为0.5Ω,导线连接正确的是___________。
A.①连a,②不连 B.①连a,②连c C.①连b,②不连 D.①连b,②连d
(4)经正确操作后,测得多组数据,并在图4的坐标系中描点作图,则该合金丝的电阻率___________。(结果保留1位有效数字)
(5)查阅资料后发现该合金丝电阻随温度的变化关系为,随后利用该合金丝、数字电压表(内阻极大)、恒流电源(输出电流)、开关和导线,将合金丝做测温探头,设计了一个电阻温度计,请根据图5的电路在答题纸上写出温度t与电压U的关系式。
5. (2025·浙江宁波·三模)小军在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落,如图甲所示,于是用多用电表测量该电阻。
(1)正确的操作顺序是__________。
A.把选择开关旋转到交流电压最高挡
B.调节欧姆调零旋钮使指针到欧姆零点
C.把红黑表笔分别接在两端,然后读数
D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触
E.把红、黑表笔插入多用电表的“+、-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0
(2)小军正确操作后,多用电表的选择开关和指针位置如上图乙所示,则__________。
(3)小张认为用多用电表测电阻误差较大,尝试使用如图丙所示电路测量未知电阻的阻值,为电阻箱,为检流计(小量程电流表),为保护电阻,直流电源内阻不计。
①按图丙中电路图连接,闭合开关、,调节电阻箱使检流计示数为零,此时电阻箱读数为,则通过电阻箱的电流__________(选填“大于”“等于”或“小于”)通过待测电阻的电流,电阻箱两端的电压__________(选填“大于”“等于”或“小于”)电源的电动势。
②将电阻箱与待测电阻位置互换,闭合开关、,再次调节电阻箱使检流计示数为零,此时电阻箱读数为,则待测电阻__________(结果用、表示)。
⏳题型02 创新拓展实验
6. (2026·浙江杭州·二模)实验小组测量某一棒材的电阻率,测得其直径、长。实验室提供了如下器材:电流表(量程,电阻约为),电压表(量程,电阻约为),滑动变阻器(,额定电流),电源(,内阻约),多用电表,开关一只,导线若干。
(1)测量直径所用仪器是________
A.50分度的游标卡尺 B.螺旋测微器 C.毫米刻度尺
(2)用多用电表的“”欧姆挡粗测该棒的电阻值时,表盘上指针如图1所示,则该棒的电阻约为________。
(3)为更精确测量这根棒的电阻,实验小组用如图2所示的电路进行测量,导线①、②最优的连线方式应选________
A.①连,②连 B.①连,②连
C.①连,②连 D.①连,②连
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组、值;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得到多组、值,并在坐标纸中作出关系图线,如图3所示。则:
①棒的电阻________(结果保留三位有效数字);
②棒电阻率________(结果保留三位有效数字)。
7. (2026·浙江·二模)某实验小组探究一热敏电阻阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:
A.待测热敏电阻
B.烧杯、热水、温度计
C.微安表(量程,内阻等于)
D.电压表(量程0~1.5V,内阻约)
E.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流2A)
F.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流0.5A)
G.电源E(电动势1.5V,内阻约为)
H.多用电表,开关一个,导线若干
(1)先用多用电表(如图甲)预判热敏电阻随温度的变化趋势。将热敏电阻置于烧杯内,将水温调节至80℃,多用电表选择开关置于欧姆挡“×100”位置,将两表笔短接,旋动部件_________(选填“A”或“B”),使指针指向右边“”。将红、黑表笔并接在热敏电阻两端,多用电表的示数如图甲所示,此时热敏电阻阻值为_______。热水温度缓慢降至20℃的过程中,相同倍率下,多用电表指针偏转角越来越小,由此可判断热敏电阻阻值随温度的降低而_________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)为了精确测量不同温度下该热敏电阻的阻值,小组利用已有器材设计电路重新测量。要求通过热敏电阻的电流从零开始增大,为了调节方便,滑动变阻器应该选择(填器材前的字母标号)_________;
(3)请你按照实验要求用笔画线代替导线在答题卷中完成余下导线的连接;
(4)不考虑偶然误差,选用正确的电路所测量得到的热敏电阻的测量值_________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
8. (2025·浙江·一模)(1)如图1所示虚线框内为一多用电表欧姆挡的内部电路。若已知干电池(E=1.5V,r=1Ω),调零电阻R0(0~800Ω),电流表为“电流表A(0~100μA,1.5kΩ)”或“电流表B(0~1mA,1kΩ)”中的一只,则应该选电流表____(选填“A”或“B”)
(2)下列说法正确的是
A.选择开关置于欧姆挡“×10”,先后测量电阻甲和乙,在测完甲的阻值后,不改变挡位再测量电阻乙,无需重新进行电阻调零。
B.为减小误差,测量电阻时指针的偏角要尽量大一些
C.表盘上直接读取的示数,即为待测电阻的阻值
D.如果不能估计未知电阻的大小时,可以先用中等倍率的某个欧姆挡试测,然后根据读数的大小选择合适的挡位再次测量
(3)换用另一只多用电表来测量电压表的内阻,如图2所示
①电压表的正极与多用电表的____(选填“红表笔”或“黑表笔”)相连。
②若欧姆挡的中值刻度为“15”,选择欧姆挡“×100”,测量时发现指针指在最大偏角的处,则电压表的内阻RV=____Ω。此时,电压表的示数为U,则干电池的电动势E=____(用字母U表示)。
9. (2025·浙江·一模)某同学拟将量程为Ig=1mA,内阻约为几十欧姆的电流表G改装成欧姆表。
(1)他首先设计了如图甲所示电路来测量电流表G的内阻Rg,图中E为电源E=1.5V。现有最大阻值分别为100Ω和2000Ω的滑动变阻器,则R2应选用最大阻值为_________Ω的滑动变阻器。开关S1接通,S2未接通时,调节R2使电流表G示数为1.00mA;接通S2后,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节电阻箱R1,当其阻值为50Ω时,电流表G的示数为0.50 mA,则电流表G的内阻测量值Rg为_________Ω;而实际上干路的电流会发生变化故测得的电流表内阻值比真实值_________(选填“偏大”“偏小”)。
(2)将该电流表G改装成具有“×10”、“×100”和“×1k”三个挡位的欧姆表如图乙所示。电源电动势E=9.0V,内阻忽略,R0为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。若要求电流从红表笔流入欧姆表,则表笔b为_________(选填“红”或“黑”)表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为_________(选填“×10”、“×100”或“×1k”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,R0应调至_________Ω(不计(1)中电流表G内阻的测量误差)。
10. (2025·浙江·二模)小明同学测量某金属丝的电阻率:
(1)该同学用多用电表欧姆挡测电阻丝的阻值,当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大,重新选择挡位并进行欧姆调零后,指针静止时位置如图甲所示,其读数为________Ω。
(2)为更精确测量金属丝的阻值Rₓ,小明同学从实验室找到了以下仪器设计实验方案:
A.电源电压恒为E=3.0V,内阻不计
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ);(0~15V,内阻约15kΩ)
C.电流表A(0~0.6A,内阻约0.125Ω);(0~3A,内阻约0.0255Ω)
D.滑动变阻器(0~5Ω,3A)
E.滑动变阻器(0~1750Ω,3A)
F.开关S、导线若干
①为了调节方便,滑动变阻器应选用________(选填选项前的字母);
②为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,请帮小明完成图乙实验电路接线________;
③利用该电路测量电阻,测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)实验小组又对测量电路进行了创新.如图丙所示,在电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P,触头的位置可从刻度尺上读出,实验时改变触头P与电阻丝接触的位置,多次改变电阻丝接入电路的长度l,调节滑动变阻器滑动触头的位置,使电流表的读数达到某一相同值Ⅰ时,记录电压表的示数U,从而得到多个的值,作出图像,如图丁所示.如果已经测得电阻丝的直径为d,根据图丁所给数据,可得电阻丝的电阻率ρ=________.(用a、b、c、d表示)
11. (2026·浙江金华·二模)某同学为测定电阻丝的电阻率ρ,设计了如图甲所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,是保护电阻,电源电动势,电源内阻为r,电流表内阻忽略不计。
(1)实验中用螺旋测微器测量电阻丝的直径时情形如图乙所示,其读数为d=_____mm;
(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I,将实验数据描点在图丙的坐标平面上,请根据所描的点作图_______。若图中直线的斜率为k,由图线可求出电阻丝的电阻率ρ=______(用字母E,d,k表示)。
重难·创新演练
12. (2025·浙江绍兴·一模)某同学利用图1所示单摆装置验证机械能守恒定律。已知悬点到金属圆柱体重心的距离L=60.00cm,圆柱体以一定的摆角由静止释放,光电门记录挡光时间。
(1)如图2所示,用游标卡尺测得金属圆柱体直径D=______mm;圆柱体以10°摆角由静止释放,光电门记录读数,可得圆柱体经过光电门的瞬时速度v=______m/s(结果保留2位有效数字)。由于圆柱体经过光电门时的挡光路径并非完全等于直径D,故以上方法求得的瞬时速度与真实值相比______(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)已知圆柱体的质量m=100g,设,重力加速度g取9.8m/s2,可知圆柱体从初始位置到最低点的过程中,减少的重力势能=______J。(结果保留3位有效数字)。
(3)对该实验的评价,下列叙述正确的是________
A.该实验产生误差的来源并非只有空气阻力
B.若用金属球代替圆柱体,测得的瞬时速度会更精确
C.测量挡光的时间,需将圆柱体多次从同一位置静止释放求平均值
D.用该实验装置验证机械能守恒定律,圆柱体释放时的摆角不能超过5°
13. (2025·浙江·二模)如图甲为某实验小组利用气垫导轨验证“系统机械能守恒”的实验装置,调平气垫导轨,槽码通过滑轮组带动静止在气垫导轨右端带有遮光条的滑块运动。已知滑块总质量M=100g,槽码和动滑轮的总质量m=50g,当地重力加速度g=9.8m/s2。
(1)用螺旋测微器测遮光条的宽度d,如图乙所示,宽度d为________mm。
(2)实验小组先进行一次试操作,让滑块遮光条中心到光电门中心的距离L=40.0cm,由静止释放滑块,光电门测得滑块遮光条挡光时间为,则该过程中,系统重力势能减少量为________J,系统动能增加量为________J。(结果均保留3位有效数字)
(3)实验小组发现:这次试操作,在实验误差范围内,系统重力势能减少量与动能增加量不相等,导致上述结果的可能原因有( )
A.滑块的质量没有远远大于槽码的质量
B.气垫导轨没有调水平,出现了左低右高的情况
C.气垫导轨没有调水平,出现了左高右低的情况
D.释放滑块时不小心给了滑块一个初速度
(4)在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,若系统机械能守恒,则应满足的关系式为________。(用题中所给的字母m、M、g、L、d、t表示)
14. (2025·浙江·一模)某科技小组利用图1所示的气垫导轨进行力学实验,主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
B.测出挡光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置,释放滑块,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1,通过第二个光电门的时间∆t2。
D.测出两个光电门间的距离L。
E.测出槽码盘和槽码的总质量m,测出滑块和遮光条的总质量M。
F.根据实验需要,改变L、m、M中相应的物理量,进行多次实验和测量。
G. ……
回答下列问题:
(1)如图2所示是用游标卡尺测量挡光条的宽度d,则d=__________cm。
(2)滑块通过第一个光电门的速度v1=_________,滑块在两个光电门间滑行时的加速度a=_____________。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L表示)
(3)若用该装置探究滑块加速度与力的关系,可保持滑块质量M不变,通过改变槽码的质量m,改变滑块所受的拉力。滑块所受的拉力可认为与槽码盘和槽码所受的重力相等。测得不同拉力下滑块运动的加速度,分析加速度与拉力的变化情况,找出二者之间的定量关系。
①实验________(填“需要”或“不需要”)垫高气垫导轨的右端以平衡阻力。
②实验________(填“需要”或“不需要”)槽码的质量要比滑块的质量小很多。
(4)若用该装置验证滑块与槽码盘和槽码组成的系统机械能守恒定律,已知当地的重力加速度为g,滑块在两个光电门间滑行的过程中,槽码盘和槽码的重力势能减少量为_______,系统的动能增加量为_____________________________,如果两量几乎相等,则认为系统机械能守恒。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L、m、M、g表示)
15. (2026·浙江绍兴·一模)小明在“测定金属的电阻率”实验中,使用了以下器材:直流电源(电动势E=3V、内阻可忽略不计)、电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω)、电压表(量程0~3V,内阻约为3000Ω)、滑动变阻器R(量程0~5Ω、额定电流3A)、开关S、导线若干、螺旋测微器、毫米刻度尺、待测金属丝(阻值约为1.5Ω)。
(1)他设计了如图所示的电路图,电压表尚未连接完整,根据题设条件,电压表右端应接在图中的(选填“a点”或“b点”)__________。
(2)他用毫米刻度尺测得金属丝长度为30.00cm,螺旋测微器测得金属丝的直径如图所示,此读数为__________mm。
(3)他设计好正确的电路图后,进行正确的实验操作,获得多组电流表和电压表的读数,其中某一次电压表的读数应为图中的__________(选填“甲”或“乙”)。
(4)根据数据建立了如图所示的图像,可求得金属丝的电阻率为__________Ω·m(保留三位有效数字),所求得金属丝电阻率比真实值要__________(选填“偏小”或“偏大”)。
16. (2025·浙江湖州·模拟预测)某探究实验小组研究食盐溶液的导电性能时,将部分食盐倒入纯净水中搅拌至溶液均匀,然后将溶液装入一绝缘性能良好的圆柱形注射器内,溶液两端用圆片状金属电极与外界相连,靠近针孔一端的电极固定不动,另一端电极与活塞固定,活塞可拔出和移动。测得该注射器容积200ml对应的长度为20cm。此外,实验室还提供如下器材:
A.电流表:量程,内阻为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程,内阻约为
D.多用电表
E.滑动变阻器R:阻值范围,允许的最大电流2A
F.两节干电池
G.开关和导线若干
(1)抽取200ml溶液后密封注射器,用多用电表的欧姆挡对溶液的电阻进行粗测。安装红黑表笔前,发现多用电表的指针如图甲所示,则应调节______(选填旋钮“M”或“N”)。正确操作后使用“×10”测量,指针偏转如图乙所示,则溶液电阻为______。
(2)为更精确地测量溶液的阻值,实验小组使用如图丙所示的电路进行测量,其中测量电流大小应使仪器______(选填电流表“”、“”),导线a端应接在电流表______(选填“b”、“c”)处。
(3)改变溶液的体积V,根据电压表和电流表的读数计算出阻值R,利用描点法作出的R—V图像如图丁所示,则根据图像可以得出溶液电阻率大小为______(结果保留3位有效数字)。
真题·实战演练
17. (2026·贵州·高考真题)在绝缘板上均匀涂敷一种导电材料,制作的电阻样品如图(a)所示。所制三个电阻的涂层长度相同、宽度较小且相同、厚度不同(几微米),阻值均约为几十欧。某实验小组通过测量三个电阻阻值,比较其涂层厚度,所用器材有:
待测电阻、和;
电压表V1(量程0~3 V);
电压表V2(量程0~5 V);
电阻箱(阻值);
滑动变阻器 (阻值);
直流电源E(电动势4.5 V);
开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)实验小组设计了如图(b)所示的电路图。根据图(b)完成图(c)中的实物图连线。
(2)接入,闭合,调节 和,的示数如图(d)所示,此时读数为_____,电压表V1和V2读数分别为和,由此可知_____。断开,改换待测电阻,重复上述步骤。分别测得,。
(3)由三个电阻测量值可知_____(填“”“”或“”)涂层最厚。
(4)实验完成后,该小组通过原理分析,发现此方法测电阻未考虑电压表V1内阻的影响。若已知电压表V1内阻为,电压表V1和V2示数分别为和,电阻箱示数为,则________(用、、和表示)。经分析发现,本实验中考虑电压表V1内阻后,不影响判断三个电阻涂层厚度关系。
18. (2025·贵州·高考真题)某实验小组为测量粗细均匀的铅笔芯单位长度电阻及电压表的内阻,选用的器材有:
待测铅笔芯;
电源(电动势,内阻不计);
毫安表(内阻约,量程);
电压表V(内阻约几百欧,量程);
滑动变阻器(阻值);
刻度尺;开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a)在答题卡上完成图(b)中的实物图连线______。
(2)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片调到________端(填“A”或“B”)。
(3)移动滑动触头P到铅笔芯上的某位置,测量铅笔芯接入电路部分的长度;闭合S,移动滑动变阻器的滑片使毫安表示数,读出此时电压表的示数,断开。
(4)重复步骤(3),得到多组条件下不同对应的,如下表所示。表中电压的某个数据记录有误,有误的数据是________。
/cm
3.00
4.00
6.00
10.00
14.00
U/V
0.13
0.18
0.26
0.4
0.57
(5)实验小组更正表中的数据后,计算出和的值,并以为横坐标、为纵坐标对其进行线性拟合,得到直线的斜率,纵轴截距。计算出该铅笔芯单位长度的电阻为________,电压表的内阻为________。(结果均保留至整数)
19. (2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则___________元件两端的电压,___________元件的电阻;将电流表外接,则___________流过元件的电流,___________元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是__________(选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻__________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图__________。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则___________(用和表示)。
20. (2025·湖南·高考真题)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“ ”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为__________。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约 ,电流表量程,内阻约。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接__________。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率__________(用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率,作出图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于 时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在__________两端(填“”或“”)。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则__________(填“大于”“小于”或“等于”)。
21. (2025·陕晋青宁卷·高考真题)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
(1)某同学使用多用电表正确测量了一个的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“”位置。 ②把选择开关旋转到“”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_________。(单选,填正确答案标号)
A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③
(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表,需要_________(填“串联”或“并联”)一个_________的电阻。
(3)如图,某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻()组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
接线柱
1和2
2和3
3和4
1和4
2和4
1和3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
根据以上数据可判断,直流电源E处于_________之间,电容器C处于_________之间,电阻处于_________之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)
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