第55課時(shí)實(shí)驗(yàn)十一：測(cè)量金屬絲的電阻率課時(shí)精練(分值：40分)1.(10分)(2024·江蘇卷·12)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定金屬塊的電阻率，電路如圖甲所示，除被測(cè)金屬塊(圖乙)外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材可供選擇：A.直流電源：電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；B.電流表A1：量程0~100mA，內(nèi)阻約1Ω；C.電流表A2：量程0~10mA，內(nèi)阻約4Ω；D.電壓表V：量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ；E.滑動(dòng)變阻器R1：0~10Ω；F.滑動(dòng)變阻器R2：0~50Ω；G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等(1)(2分)用多用電表電阻擋粗測(cè)金屬塊電阻，測(cè)得A、B端電阻RAB=4Ω，測(cè)C、D端電阻時(shí)如圖丙所示，則RCD=Ω。

(2)(2分)測(cè)CD間電阻時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(選填“R1”或“R2”)。

(3)(2分)實(shí)物連線(xiàn)如圖丁，連錯(cuò)了的部分是。

(4)(2分)連通電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于最端(選填“左”或“右”)。

(5)(2分)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量AB間電阻時(shí)選用電流表A1，測(cè)量CD間電阻時(shí)選用電流表A2，經(jīng)過(guò)一系列測(cè)量后得到ρAB和ρCD。ρABρCD1.021.06小明認(rèn)為由AB間測(cè)得的電阻計(jì)算電阻率更準(zhǔn)確，因?yàn)闇y(cè)AB間電阻時(shí)所用電流表A1的內(nèi)阻小，你認(rèn)為小明的說(shuō)法是否正確，說(shuō)明你的理由。

答案(1)320(2)R2(3)②(4)右(5)不正確。測(cè)AB間電阻時(shí)電流表A1分壓為15，測(cè)CD間電阻時(shí)電流表A2分壓約為181，故測(cè)2.(9分)(2024·山東卷·14)某學(xué)習(xí)小組對(duì)兩種型號(hào)鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)器材如下：學(xué)生電源(輸出電壓0~16V)滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻未知)；電流表A(量程3A，內(nèi)阻未知)；待測(cè)鉛筆芯R(X型號(hào)、Y型號(hào))；游標(biāo)卡尺，螺旋測(cè)微器，開(kāi)關(guān)S，單刀雙擲開(kāi)關(guān)K，導(dǎo)線(xiàn)若干。回答以下問(wèn)題：(1)(2分)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量鉛筆芯直徑，某次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，該讀數(shù)為mm；

(2)(2分)把待測(cè)鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開(kāi)關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)K分別擲到1、2端，觀(guān)察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯，則測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到(填“1”或“2”)端；

(3)(3分)正確連接電路，得到Y(jié)型號(hào)鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示，求得電阻RY=Ω(保留3位有效數(shù)字)；采用同樣方法得到X型號(hào)鉛筆芯的電阻為1.70Ω；

(4)(2分)使用游標(biāo)卡尺測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯的長(zhǎng)度分別為40.68mm、60.78mm，使用螺旋測(cè)微器測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯直徑近似相等，則X型號(hào)鉛筆芯的電阻率(填“大于”或“小于”)Y型號(hào)鉛筆芯的電阻率。

答案(1)2.450(2)1(3)1.90(4)大于解析(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d=2.0mm+0.01×45.0mm=2.450mm(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說(shuō)明電流表分壓較多，因此電流表應(yīng)采用外接法，即測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到1端；(3)根據(jù)題圖丙的I-U圖像，結(jié)合歐姆定律有RY=1.90V1.00A=1.90(4)根據(jù)電阻定律R=ρl可得ρ=RS因兩種材料的橫截面積近似相等，分別代入數(shù)據(jù)可知ρX>ρY。3.(9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。現(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(xiàn)的斜率k?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)(3分)L是丙到(填“甲”“乙”或“丁”)的距離；

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

(3)(3分)根據(jù)圖像計(jì)算出該樣品的電阻率ρ=Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。

答案(1)乙(2)ka2I(3)6.5解析(1)由于電壓表測(cè)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=ρL再根據(jù)歐姆定律有R=U聯(lián)立有U=ρIa則ρ=k(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·m4.(12分)在“測(cè)定金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm。(1)(2分)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖(a)所示，其讀數(shù)應(yīng)為mm(該值接近多次測(cè)量的平均值)。

(2)(2分)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動(dòng)變阻器R(0~20Ω，額定電流2A)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測(cè)量Rx是采用圖(b)中的圖(填“甲”或“乙”)。

(3)(2分)圖(c)是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線(xiàn)，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請(qǐng)根據(jù)(2)所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線(xiàn)，并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。(4)(2分)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖(d)所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U-I圖線(xiàn)。由圖線(xiàn)得到金屬絲的阻值Rx=Ω(保留兩位有效數(shù)字)。

(5)(2分)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為(填正確選項(xiàng)前的字母)。

A.1×10-2Ω·m B.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m(6)(2分)任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差。本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的是。

A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差D.用U-I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差答案(1)0.399(0.398、0.400均可)(2)甲(3)見(jiàn)解析圖甲(4)見(jiàn)解析圖乙4.5(4.3、4.4、4.6、4.7均可)(5)C(6)CD解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：0+39.9×0.01mm=0.399mm。(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0.10V開(kāi)始，非常小，應(yīng)考慮使用滑動(dòng)變阻器分壓式接法，故采用的是題圖甲的電路設(shè)計(jì)方案。(3)連圖時(shí)注意滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，注意電流表和電壓表的正負(fù)極。電路圖連線(xiàn)如圖甲所示。(4)將第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)標(biāo)出來(lái)后，畫(huà)出一條直線(xiàn)，舍去第6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，讓直線(xiàn)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖乙所示。計(jì)算出圖線(xiàn)斜率為4.5Ω，故金屬絲的阻值為4.5Ω。(5)根據(jù)電阻定律Rx=ρlS=ρ4lπD2，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到電阻率ρ≈1×10-6(6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶