課時提升訓(xùn)練16電學(xué)實驗1.[2023·遼寧卷]導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆．現(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長樣品(固態(tài))，某同學(xué)欲測量其電阻率，設(shè)計了如圖(a)所示的電路圖，實驗步驟如下：a．測得樣品截面的邊長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；c．將丙調(diào)節(jié)至某位置，測量丙和某探針之間的距離L；d．閉合開關(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，斷開開關(guān)S；e．改變丙的位置，重復(fù)步驟c、d，測量多組L和U，作出U-L圖像如圖(b)所示，得到直線的斜率k.回答下列問題：(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距離；(2)寫出電阻率的表達(dá)式ρ＝________(用k、a、I表示)；(3)根據(jù)圖像計算出該樣品的電阻率ρ＝________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字).2．[2023·湖南懷化二模]某小組測量某金屬細(xì)桿(如圖甲)的電阻率，應(yīng)用了學(xué)生電源E、定值電阻R0、電壓表V1和V2、電阻箱R等器材，操作步驟如下：(1)用刻度尺測量金屬細(xì)桿的長度L，用游標(biāo)卡尺在不同部位測量金屬桿橫截面的直徑D，讀數(shù)如圖乙所示，示數(shù)為________cm；(2)按圖丙連接電路，a、b間器件表示金屬桿，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄兩塊電壓表和電阻箱的讀數(shù)，繪制出圖丁，可計算出金屬桿的阻值R′＝________Ω，用L、D、R′表示出該金屬桿的電阻率ρ＝________；(3)從系統(tǒng)誤差角度看，由圖丁計算出的阻值R′________真實值(選填“大于”“小于”或“等于”).3．[2024·成都市石室中學(xué)檢測]在2022北京冬奧會室內(nèi)賽場利用溫度傳感器實時監(jiān)控賽場溫度，溫度傳感器的主要部件通常是熱敏電阻，某科技小組網(wǎng)購了一個熱敏電阻，設(shè)計了一個簡易的“過熱自動報警電路”。(1)科技小組采用圖甲的電路圖探究熱敏電阻與溫度間的關(guān)系。將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為1.43V和26mA，則此時熱敏電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))。這種方法測量的熱敏電阻的阻值比真實值________(填“偏大”或”偏小”)。通過多次實驗描繪出熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如圖乙所示。(2)該科技小組設(shè)計的“過熱自動報警電路”如圖丙所示，電源U1的電動勢E＝1.5V．電源內(nèi)阻可忽略，繼電器線圈用漆包線繞成，阻值R0＝17Ω.將熱敏電阻Rt安裝在需要探測溫度的地方，當(dāng)線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響起，同時指示燈熄滅．則圖丙中警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱________(填“A”或“B”)相連，指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱________(填“A”或“B”)相連；請計算說明，環(huán)境溫度超過________℃時，警鈴響起報警；若電源有一定的內(nèi)阻，則警鈴報警時對應(yīng)的溫度將________(填“升高”“降低”或“不變”).4．[2024·江蘇徐州一模]某同學(xué)測量一段粗細(xì)均勻金屬絲的電阻率，器材如下：金屬絲Rx，電源E(電動勢3V、內(nèi)阻不計)，電流表(量程0～0.6A、內(nèi)阻0.5Ω)，電壓表(量程0～3V、內(nèi)阻約3kΩ)，滑動變阻器R(最大阻值15Ω)，毫米刻度尺，開關(guān)S及導(dǎo)線若干．實驗步驟如下：(1)首先用毫米刻度尺測出接入電路中金屬絲的長度l＝50.00cm，再用螺旋測微器測金屬絲直徑，示數(shù)如圖甲所示，金屬絲直徑的測量值d＝________mm；(2)為減小誤差，應(yīng)選用圖乙中的________(選填“a”或“b”)連接線路；(3)實驗過程中，改變滑動變阻器的滑片位置，并記錄兩電表的讀數(shù)，作出如圖丙所示的U-I圖像，可得金屬絲的電阻Rx＝________Ω，電阻率ρ＝________Ω·m(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)；(4)電路保持閉合，若測量時間較長，會使電阻率的測量結(jié)果________(選填“偏大”“偏小”或“不變”).5．[2023·福建南平三模]某實驗興趣小組利用如圖甲所示電路，測量電源的電動勢E和表盤數(shù)字不清但刻度清晰的毫安表量程Ig.待測電源電動勢E約為10V、內(nèi)阻不計，圖中內(nèi)阻很大的電壓表量程為10V，電阻箱R最大阻值為999.9Ω，毫安表內(nèi)阻r0＝50Ω，定值電阻R0阻值約為500Ω，S為開關(guān)．(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)先對電表機(jī)械調(diào)零，閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄多組阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；(2)根據(jù)圖甲所示電路，eq\f(1,U)＝________(用R、R0、E和r0表示)；(3)畫出eq\f(1,U)-eq\f(1,R＋r0)圖像如圖乙，電動勢E＝________V；(4)調(diào)節(jié)電阻箱阻值為450.0Ω時，電壓表讀數(shù)為5.0V，此時毫安表指針指在刻度盤中央位置，則毫安表的量程Ig＝________mA；(5)將此毫安表與電阻箱、一節(jié)干電池(電動勢1.5V)、開關(guān)及導(dǎo)線等改裝成歐姆表，如圖丙所示，用它來測量一未知電阻Rx，指針指在圖丁的位置，則Rx＝________Ω.6．[2024·福州市質(zhì)檢]某同學(xué)要測量一新材料制成的圓柱形元件D的電阻率ρ，需要測量其尺寸和電阻．(1)用游標(biāo)卡尺測量其長度，如圖甲，則其長度L＝________mm.(2)某同學(xué)先利用多用電表粗測其阻值：選擇×100倍率，用正確的操作步驟測量時，其指針偏轉(zhuǎn)如圖乙中所示，測量值為________Ω.(3)某同學(xué)再用圖丙所示電路測量其電阻值，V1、V2是規(guī)格相同的兩個電壓表，內(nèi)阻可視為無窮大；R0為定值電阻．①實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電壓表的示數(shù)從零開始逐漸增大．請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖丙實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接；②實驗室有三種規(guī)格的定值電阻，阻值分別為8000Ω、1500Ω、100Ω，R0應(yīng)選擇阻值為________Ω的定值電阻；③U1、U2分別為V1、V2兩電壓表讀數(shù)．L和d分別為圓柱形元件D的長度和直徑，R0為定值電阻．則元件D的電阻率表達(dá)式ρ＝________(用已知物理量的字母表示)；④若電壓表內(nèi)阻不是無窮大，元件D的電阻率ρ測量值________真實值(選填“大于”“等于”或“小于”).7．已知實驗室一熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系如表中所示，某同學(xué)想利用該熱敏電阻測量當(dāng)?shù)啬程熘形缡c和零點的溫差，實驗室提供的器材如下：溫度/℃2021222324…37383940阻值/kΩ6.005.785.585.375.20…3.283.123.083.00A.直流電源E(電動勢為12V)B．電流表A1(量程為0～10mA，內(nèi)阻為1kΩ)C．電流表A2(量程為0～15mA，內(nèi)阻約為1kΩ)D．滑動變阻器R(最大阻值為100Ω，允許通過的最大電流為5A)E．熱敏電阻R0F．開關(guān)S及導(dǎo)線若干(1)連接電路時，滑動變阻器應(yīng)該選擇________(填“限流”或“分壓”)接法．(2)根據(jù)可選用的器材將設(shè)計的電路圖畫在圖甲所示虛線框中．(3)該同學(xué)在中午十二點、零點分別多次實驗并將得到的數(shù)據(jù)描繪在I2-I1圖像中，如圖乙所示，根據(jù)圖像可知，中午十二點和零點測量時R0的對應(yīng)阻值分別為________kΩ和________kΩ.(4)測得的中午十二點和零點的溫差為________℃.8．[2023·江蘇無錫常鎮(zhèn)四市二模]某興趣小組嘗試研究一塊太陽能電池的相關(guān)性能．為控制光照強(qiáng)度，他們采用一18W的臺燈作為光源，并在距離光源40cm處將太陽能電池正對燈管進(jìn)行實驗．(1)該小組采用圖甲所示電路研究該太陽能電池路端電壓U與電流I的關(guān)系，通過實驗記錄及運(yùn)算，獲得了如下U和I的數(shù)據(jù)表．序號123456I/mA0.110.150.170.190.220.26U/V1.051.361.351.341.331.31序號789101112I/mA0.320.400.550.800.860.90U/V1.271.211.100.720.430.10他們在U-I坐標(biāo)中描繪了序號為1～9的數(shù)據(jù)點．請完成序號為10～12的數(shù)據(jù)點的描繪，并繪制U-I圖線．(2)從描繪的各數(shù)據(jù)點來看，序號為1的數(shù)據(jù)存在實驗錯誤，其可能的原因有哪些________.A．電阻箱實際接入阻值大于電阻箱記錄值B．電阻箱實際接入阻值小于電阻箱記錄值C．測量該數(shù)據(jù)時將太陽能電池的朝向弄偏了D．測量該組數(shù)據(jù)時將太陽能電池向燈靠近了(3)通過實驗圖線可知，該太陽能電池的電動勢為________V；若將該太陽能電池直接與R＝900Ω的定值電阻相連，則此時該電池的內(nèi)阻約為________Ω(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字).(4)對太陽能電池來講，最大輸出功率是其重要參數(shù)．根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算這塊太陽能電池在該光照條件下的最大輸出功率為________mW(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).課時提升訓(xùn)練161．解析：（1）由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓，則L是丙到乙的距離．（2）根據(jù)電阻定律有R＝ρeq\f(L,a2)再根據(jù)歐姆定律有R＝eq\f(U,I)聯(lián)立有U＝eq\f(ρI,a2)L則ρ＝eq\f(ka2,I)（3）根據(jù)圖像可知k＝6.5V/m則根據(jù)（2）代入數(shù)據(jù)有ρ＝6.5×10－5Ω·m答案：（1）乙（2）eq\f(ka2,I)（3）6.5×10－52．解析：（1）游標(biāo)卡尺的分度值為0.1mm，根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可得，示數(shù)為10mm＋7×0.1mm＝10.7mm＝1.07cm（2）由題意及電路圖可得eq\f(U1,R)＝eq\f(U2－U1,R′)，eq\f(U2,U1)＝1＋eq\f(R′,R)圖線斜率即為金屬桿的電阻大小，即R′＝eq\f(7.5－1.0,2.5Ω－1)＝2.6Ω由題意可得，金屬桿的電阻率為R′＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))\s\up12(2))＝ρeq\f(4L,πD2)，ρ＝eq\f(πR′D2,4L)（3）由上述電路圖分析可得，由圖丁計算出的電路金屬桿兩端的電壓準(zhǔn)確，通過的電流比真實值小，忽略了電壓表V1的電流，因此由圖丁計算出的阻值大于真實值．答案：（1）1.07（2）2.6eq\f(πR′D2,4L)（3）大于3．解析：（1）由R＝eq\f(U,I)，得熱敏電阻的阻值為R＝55.0Ω.由于測得的電流包含電壓表的電流，故電流偏大，測得的電阻偏小．（2）當(dāng)環(huán)境溫度超過某一值，繼電器的下觸點接觸，上觸點分離，警鈴響，所以警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱B相連，指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱A相連．當(dāng)線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器銜鐵將被吸合，由閉合電路的歐姆定律有E＝I（R0＋Rt），得Rt＝eq\f(E,I)－R0＝13Ω，由圖乙可得，此時的環(huán)境溫度約為9.5℃.若電源有一定的內(nèi)阻，由于總電阻不變，熱敏電阻的電阻將減小，則警鈴報警時對應(yīng)的溫度將升高．答案：（1）55.0偏小（2）BA9.5（9.4～9.7都可以）升高4．解析：（1）用螺旋測微器測金屬絲直徑，示數(shù)如圖甲所示，金屬絲直徑的測量值d＝0.5mm＋0.0×0.01mm＝0.500mm（2）由于電源內(nèi)阻不計，而電壓表的內(nèi)阻未知，電流表的內(nèi)阻已知，為減小誤差，應(yīng)選用圖乙中的“a”連接線路；（3）根據(jù)圖a，可得U＝I（Rx＋RA）作出如圖丙所示的U-I圖像，可得直線斜率為k＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(2.70－0.90,0.60－0.20)Ω＝4.5Ω＝RA＋Rx可得金屬絲的電阻Rx＝4.0Ω根據(jù)電阻定律可得，電阻率ρ＝eq\f(πRxd2,4l)＝eq\f(3.14×4.0×（0.500×10－3）2,4×50.00×10－2)Ω·m≈1.6×10－6Ω·m（4）電路保持閉合，若測量時間較長，金屬絲發(fā)熱，溫度升高，會使金屬絲的電阻率增大，所以測量結(jié)果將偏大．答案：（1）0.500（2）a（3）4.01.6×10－6（4）偏大5．解析：（2）由圖甲，根據(jù)歐姆定律得E＝I（r0＋R0＋R）U＝I（R＋r0）聯(lián)立可得eq\f(1,U)＝eq\f(R0,E)·eq\f(1,R＋r0)＋eq\f(1,E)（3）由圖乙可知縱軸截距為0.11V－1.由上式可得b＝eq\f(1,E)＝0.11V－1解得E＝9.1V（4）當(dāng)R＝450.0Ω，U＝5.0V時，由歐姆定律可得I1＝eq\f(U,R＋r0)＝0.01A則毫安表的量程Ig＝2I1＝0.02A＝20mA（5）此歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)＝eq\f(1.5V,Ig)＝75Ω此時毫安表的示數(shù)為eq\f(3,5)Ig，則未知電阻阻值為Rx＝eq\f(1.5V,\f(3,5)Ig)－75Ω＝50Ω答案：（2）eq\f(R0,E)·eq\f(1,R＋r0)＋eq\f(1,E)（3）9.1（4）20（5）506．解析：（1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)是主尺讀數(shù)（mm的整數(shù)倍）加上游標(biāo)卡尺的讀數(shù)（mm的小數(shù)位），由圖可讀出為L＝11mm＋12×0.05mm＝11.60mm.（2）選擇×100倍率，用正確的操作步驟測量時，其指針偏轉(zhuǎn)如圖乙中所示，測量值為100×40Ω＝4000Ω.（3）①實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電壓表的示數(shù)從零開始逐漸增大，故電壓表分壓式連接，故電路圖連接如圖所示．②歐姆表測量電阻約4000Ω，兩電壓表規(guī)格相同，故選擇阻值相近的電阻測量誤差較小，故選擇“1500Ω”的定值電阻．③待測電阻與定值電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路特點可知eq\f(U1,Rx)＝eq\f(U2,R0)，由電阻的決定式Rx＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(4L,πd2)，聯(lián)立可得ρ＝eq\f(πd2R0U1,4LU2).④由于電壓表分流作用，經(jīng)過待測電阻的電流大于定值電阻的電流，得Rx真＜eq\f(U1R0,U2)，故元件D的電阻率ρ測量值大于真實值．答案：（1）11.60（2）4000（3）①圖見解析②1500③eq\f(πd2R0U1,4LU2)④大于7．解析：（1）分析實驗數(shù)據(jù)和器材可知，滑動變阻器的阻值相對較小，故應(yīng)選擇分壓接法．（2）實驗器材中沒有電壓表，同時電流表A1量程和內(nèi)阻、電流表A2量程均已知，故可以將熱敏電阻R0與電流表A1并聯(lián)后與電流表A2串聯(lián)，則兩電流表示數(shù)之差即為通過熱敏電阻R0的電流，電路圖如圖所示．（3）根據(jù)歐姆定律可知（I2－I1）R0＝I1RA1，化簡可得I2＝eq\f(R0＋RA1,R0)I1，由圖乙可知，兩圖線的斜率分別為eq\f(4,3)、eq\f(7,6)，求得中午十二點和零點測量時R0的對應(yīng)阻值分別為