實(shí)驗(yàn)十二測(cè)量金屬絲的電阻率(分值:40分)溫馨提示:此系列題卡,非選擇題每空2分,分值不同題空另行標(biāo)注1.(8分)(2025·福建福州高三開(kāi)學(xué)考)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量一種合金絲的電阻率。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件(1分)(選填“A”、“B”或“C”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為mm(1分)。

(2)某合金絲阻值約為5Ω,測(cè)量實(shí)驗(yàn)中使用的器材還有A.電源(輸出電壓為4V)B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω)C.電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)D.滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω)E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等①根據(jù)測(cè)量合金絲阻值的原理圖如圖乙,在圖丙中將實(shí)物連線補(bǔ)充完整(2分)。②實(shí)驗(yàn)時(shí)開(kāi)關(guān)S2應(yīng)接(1分)端(選填“a”或“b”)。該實(shí)驗(yàn)的測(cè)量值比真實(shí)值偏(1分)(選填“大”或“小”)。

(3)正確連接電路后,閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,測(cè)得接入電路的合金絲長(zhǎng)度為L(zhǎng),直徑為D,則合金絲的電阻率ρ=(用題中所給或所測(cè)得的物理量符號(hào)表示)。

2.(8分)(2023·遼寧卷,12)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹(shù)脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆?，F(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長(zhǎng)樣品(固態(tài)),某同學(xué)欲測(cè)量其電阻率,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.測(cè)得樣品截面的邊長(zhǎng)a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動(dòng);c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測(cè)量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40A,讀出相應(yīng)的電壓表示數(shù)U,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S;e.改變丙的位置,重復(fù)步驟c、d,測(cè)量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k。回答下列問(wèn)題:(1)L是丙到(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離。

(2)寫(xiě)出電阻率的表達(dá)式ρ=(3分)(用k、a、I表示)。

(3)根據(jù)圖像計(jì)算出該樣品的電阻率ρ=Ω·m(3分)(保留2位有效數(shù)字)。

3.(8分)(2025·黑龍江哈爾濱模擬)土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電性能的重要指標(biāo),某同學(xué)在測(cè)量土壤樣品的電阻率時(shí),設(shè)計(jì)如圖甲所示的電路。圖中圓柱形玻璃管兩端有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)器材有電源(電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r),電壓表V1、V2(均可視為理想電表),定值電阻R1(阻值為6.00kΩ),定值電阻R2(阻值為3.00kΩ),電阻箱R(最大阻值9999Ω),單刀雙擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干,游標(biāo)卡尺,刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d=50.00mm;②向玻璃管內(nèi)填滿土壤,并測(cè)量土壤長(zhǎng)度L;③把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù)U1;④把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R;⑤改變玻璃管內(nèi)土壤長(zhǎng)度,重復(fù)步驟③、④,記錄每次土壤長(zhǎng)度L和電阻箱阻值R;⑥斷開(kāi)S,整理好器材。(1)步驟③中通過(guò)土壤的電流為(1分)(用U1、R1表示)。

(2)步驟④中的V2示數(shù)為(用E、R2、R、r表示),玻璃管內(nèi)土壤的電阻Rx=(用R1、R2、R、r表示)。

(3)若忽略電源內(nèi)阻,利用記錄的多組土壤長(zhǎng)度L和電阻R的數(shù)據(jù),繪制如圖乙所示的R-1L關(guān)系圖像,土壤的電阻率為Ω·m(3分)(保留2位有效數(shù)字)。4.(8分)(2025·山東濟(jì)南模擬)超薄柔性導(dǎo)電薄膜,可用于穿戴設(shè)備、醫(yī)用電子設(shè)備等。如圖甲所示,某研究小組將一種柔性導(dǎo)電材料均勻涂在絕緣介質(zhì)上表面,已知該材料在室溫下的電阻率為ρ=6×10-8Ω·m,用如下方法測(cè)定該導(dǎo)電材料在介質(zhì)表面涂層的厚度。(1)游標(biāo)卡尺測(cè)量出涂層的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.98m,寬度為d=3mm。(2)圖乙為一簡(jiǎn)易的多用電表內(nèi)部電路圖,已知多用表內(nèi)部電池電動(dòng)勢(shì)E=4.5V,當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)Q撥到擋位1時(shí)測(cè)量的電流量程I=90mA。(3)將多用電表開(kāi)關(guān)Q撥到擋位2并進(jìn)行歐姆調(diào)零。測(cè)量該材料的電阻值,此時(shí)靈敏電流計(jì)指針恰好半偏,則該材料的電阻值為Ω。

(4)現(xiàn)有如下器材可用于精確測(cè)量涂層阻值:A.電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻約為0.2Ω)B.電壓表V(量程1.0V、內(nèi)阻RV=1000Ω)C.電流表A1(量程0.06A、內(nèi)阻r1=1Ω)電流表A2(量程6A、內(nèi)阻r2=0.3Ω)D.滑動(dòng)變阻器R1(阻值20Ω)滑動(dòng)變阻器R2(阻值2000Ω)E.定值電阻R0(阻值2000Ω)F.導(dǎo)線若干,開(kāi)關(guān)一只(5)滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選(選填“R1”或“R2”)。

(6)選擇合適的儀器完成圖丙實(shí)驗(yàn)電路(2分)。(7)經(jīng)測(cè)量,電壓表示數(shù)為U=0.80V,電流表示數(shù)為I=0.048A,則該涂層總厚度為m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

5.(8分)(2024·湖南卷,11)某實(shí)驗(yàn)小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律,搭建了如圖(a)所示的裝置。電阻測(cè)量原理如圖(b)所示,E是電源,為電壓表,為電流表。(1)保持玻璃管內(nèi)壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,電流表示數(shù)為100mA,電壓表量程為3V,表盤(pán)如圖(c)所示,示數(shù)為V,此時(shí)金屬絲阻值的測(cè)量值R為Ω(保留3位有效數(shù)字)。

(2)打開(kāi)抽氣泵,降低玻璃管內(nèi)氣壓p,保持電流I不變,讀出電壓表示數(shù)U,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的金屬絲阻值。(3)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制R-p關(guān)系圖線,如圖(d)