2016版《3年高考2年模拟课标物理》高考大一轮复习第3讲 实验七_测定金属的电阻率
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高考物理一轮复习实验测定金属的电阻率模拟试题(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除实验:测定金属的电阻率1.在“测定金属的电阻率”的实验中,由ρ=πd2U4Il可知,对实验结果的准确性影响最大的是( )A.导线直径d的测量B.电压U的测量C.电流I的测量D.导线长度的测量解析:四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响,但影响最大的是直径d,因为在计算式中取直径的平方,A正确.答案:A2.某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ时.(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲,由图可知其长度为________cm;(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙,由图可知其直径为________mm.解析:(1)从题图甲可以看出,主尺读数为50 mm,游标尺的第3条刻度线和主尺上的一刻度线重合,则读数应为50 mm+×3 mm= mm= cm;(2)由题图乙看出,螺旋测微器的固定刻度为 mm,可动刻度读出小数部分为× mm= mm,故圆柱体的直径为 mm+ mm= mm.答案:(1) (2)3.某学习小组用伏安法测量一未知电阻R的阻值,给定器材及规格为:电流表(量程0~5 mA,内阻约为10 Ω);电压表(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ);最大阻值约为100 Ω的滑动变阻器;电源E(电动势约3 V);开关S、导线若干.(1)由于不知道未知电阻的阻值范围,先采用如图(甲)电路试测,读得电压表示数大约为V,电流表示数大约为5 mA,则未知电阻阻值R x大约为________Ω;(2)经分析,该电路测量误差较大,需作改进.请直接在原图(甲)上改画:①在不需要的连线上画“×”表示,②补画上需要添加的连线;(3)对改进的电路进行测量,并根据测量数据画出了如图(乙)所示的UI图象,得R x=________Ω(保留三位有效数字)解析:(1)利用伏安法测电阻.由部分电路欧姆定律I=U/R得,未知电阻阻值R x =U/I=错误!Ω=500 Ω.(2)待测电阻的阻值较大,R x>R A·R V,故用伏安法测电阻时应采用安培表内接法测电阻.(3)UI图象的斜率R大小等于所测未知电阻阻值R x,所以R x=k=ΔUΔI=600 Ω答案:(1)500 (2)如图所示(3)6004.某小组的两位同学在采用“伏安法”测金属丝的电阻实验中,根据同一组数据进行正确描点后,甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线,如图甲、乙所示,根据你对实验的理解,你认为________同学的图线正确,根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为________Ω.(保留两位有效数字)解析:当金属丝两端电压为零时,通过的电流也为零,因此图线必过原点,故甲同学的图线正确;在甲同学画的图线上距原点较远的地方取一个点,其坐标值为 A, V),故金属丝电阻为R =U I=错误! Ω= Ω. 答案:甲5.在“测定金属的电阻率”的实验中,如提供的电源是一节内阻可不计的干电池,被测金属丝的直径小于1 mm ,长度约为80 cm ,阻值约为3 Ω.使用的电压表有3 V(内阻约为3kΩ)和15 V(内阻约为15 kΩ)两个量程,电流表有 A(内阻约为 Ω)和3 A(内阻约为Ω)两个量程.供限流用的滑动变阻器有:~10 Ω;~100 Ω;~1 500 Ω 三种.可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种.用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示,则:(1)螺旋测微器的示数是________mm.(2)为减小电阻的测量误差,应选用________图所示的电路.(3)为了测量便于调节,应选用编号为________的滑动变阻器.(4)电压表的量程应选用________V.(5)电流表的量程应选用________A.解析:(1)固定尺上的读数为 mm ,可动尺上的刻度为,所以螺旋测微器的示数 为 mm +× mm= mm.(2)由于金属丝的电阻是小电阻,所以应采用电流表外接法.即选用图乙所示电路.(3)由于被测金属丝阻值约为3 Ω,所以用编号为A 的滑动变阻器作限流电阻,就能使电路中的电流有明显变化.(4)加在电压表两端的电压不超过 V ,所以电压表的量程应选用3 V.(5)当滑动变阻器连入电路的电阻为零时,电路中的电流最大,I max =错误! A =A ,所以电流表的量程应选用 A.答案:(1) (2)乙(3)A (4)3 (5)6.在“测量金属的电阻率”的实验中,已知金属丝的电阻约为10 Ω,现备有下列器材供选用:A.量程是0~ A、内阻是Ω的电流表B.量程是0~3 A、内阻是Ω的电流表C.量程是0~3 V、内阻是6 kΩ的电压表D.量程是0~15 V、内阻是30 kΩ的电压表E.阻值为0~1 kΩ、额定电流为 A的滑动变阻器F.阻值为0~10 Ω、额定电流为2 A的滑动变阻器G.蓄电池(6 V)H.开关一个,导线若干(1)为使测量结果尽量准确,电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________.(只填字母代号)(2)若下图所示的实验仪器就是我们选定的,请用铅笔画线连接实验电路.解析:本题主要考查仪器的选择和电路的选择与连接.根据题意,测量数据的变化范围应尽量的大,因此滑动变阻器应采用分压式接法,故选总阻值较小的F,又因6 V电压全加在10 Ω两端时,最大电流才 A,故电流表选A.为了减小电压表的读数误差应选C.答案:(1)A C F (2)如下图所示。
课时强化作业三十实验:测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器和游标卡尺)1.在“探究决定导线电阻的因素”的实验中,以下操作中错误的是( )A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时采用电流表内接法,多次测量后算出平均值D.实验中应保持金属丝的温度不变解析:实验中应测出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表分流产生的误差很小,故应采用电流表外接法,故选项A、C 操作错误.答案:AC2.在一次实验中,张华同学用螺旋测微器测某长方体工件的厚度如图所示,根据图示可判断其厚度为________mm,该学生用下列某种仪器测得该工件的宽度为 1.275 cm.则该同学所用的仪器可能是________.(将正确答案的序号填在横线上)①螺旋测微器②10分度游标卡尺③20分度游标卡尺④50分度游标卡尺解析:螺旋测微器先读固定刻度,1格是0.5 mm,再从可动刻度上读出读数(要估读一位)乘以0.01(1格是0.01 mm),然后相加为测量结果.故此螺旋测微器读数为1.5 mm+0.01×20.0 mm=1.700 mm;螺旋测微器以毫米为单位,小数点后有3位,故也叫千分尺,而游标卡尺有10、20和50分度的,分别精确到0.1 mm、0.05 mm和0.02 mm,但游标卡尺没有估读,读到几格就是多出几个0.1 mm、0.05 mm和0.02 mm.由工件的宽度为1.275 cm=12.75 mm,故该同学所用的仪器可能是20分度游标卡尺,选③.答案:1.700(1.698~1.702均正确) ③3.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(a)和图(b)所示,长度为________ cm,直径为________ mm.(2)按图(c)连接电路后,实验操作如下:(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;(b)将电阻箱R2的阻值调至最________(填“大”或“小”),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 Ω.(3)由此可知,圆柱体的电阻为________ Ω.解析:(1)游标卡尺的精度为0.1 mm,所以L=(50+1×0.1) mm=5.01 cm,螺旋测微器的读数为d =(5+31.6×0.01) mm=5.316 mm.(2)为了保护电流表,在接通电路之前,要使电路中的总电阻尽可能大,然后慢慢减小电路中的电阻.答案:(1)5.01 5.316(5.310~5.320) (2)(a)大(b)大(3)1 2804.某同学做“测定金属丝电阻率”的实验.(1)需要通过实验直接测量的物理量有:_____________________________________________________________________________________________________________________(写出名称和符号).(2)这位同学采用伏安法测量一段阻值约为5 Ω的金属丝的电阻.有以下器材可供选择:(要求测量结果尽量准确)A.电池组(3 V,内阻约1 Ω)B.电流表(0~3 A,内阻约0.025 Ω)C.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)D.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)E.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)F.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)G.滑动变阻器(0~1 000 Ω,额定电流0.3 A)H.开关、导线实验时应选用的器材是_______________________________________________(填写各器材的字母代号).请在下面的虚线框中画出实验电路图.这位同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如图所示.由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为________Ω.(3)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差.为了减小系统误差,有人设计了如图所示的实验方案.其中R x 是待测电阻,R 是电阻箱,R 1、R 2是已知阻值的定值电阻.合上开关S ,灵敏电流计的指针偏转.将R 调至阻值为R 0时,灵敏电流计的示数为零.由此可计算出待测电阻R x =________(用R 1、R 2、R 0表示).解析:(1)由公式ρ=RS L 、R =UI 和S =π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22可知,实验中直接测量的物理量有加在金属丝两端的电压U ,通过金属丝的电流I ,金属丝的长度L ,金属丝的直径d .(2)电源A 必选,开关和导线H 必选,电压表选用量程为3 V 的D ,因待测金属丝的阻值约为5 Ω左右,通过它的最大电流I m =35 A =0.6 A ,所以电流表选用量程为0.6 A 的C 即可,阻值为20 Ω的滑动变阻器F 阻值较小,且便于调节,采用限流法接入时即可对电路起到保护作用.实验电路图如图所示:题图中电流表、电压表的读数分别为0.46 A 、2.40 V ,故金属丝的电阻阻值R =U I =2.400.46Ω≈5.2 Ω.(3)由题意知,R 调至阻值为R 0,灵敏电流计的示数为零,则R x R 0=R 2R 1,解得R x =R 2R 1R 0.答案:(1)加在金属丝两端的电压U ,通过金属丝的电流I ,金属丝的长度L ,金属丝的直径d (2)ACDFH 电路图见解析 5.2 (3)R 2R 1R 05.(2014年江苏卷)某同学通过实验测量一种合金的电阻率.(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图1所示的部件________(选填“A ”、“B ”、“C ”或“D ”).从图1中的示数可读出合金丝的直径为________ mm.(2)如图2所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出.合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化.由此可以推断:电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”).(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?请写出两条建议.解析:(1)使用螺旋测微器读取数据时,应先将紧固螺丝旋紧,即图中B,示数为0+41.0×0.01 mm =0.410 mm.(2)将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,电压表的指针变化很小,而电流表的示数很小,说明电路中电阻很大,电压表的读数接近电源电动势,由此说明电压表串联在电路中,由此与电压表并联的金属丝没有接入电路,即电路中7、9接线柱之间,出现了断路故障.(3)根据该电路可知,金属丝的电阻的测量值为58.7 Ω,而电流表的内阻约0.3 Ω,所以实验电路采用电流表外接法测电阻,而电压表的内阻约3 kΩ,所以金属丝电阻远大于电流表内阻,应采用电流表内接法测金属丝的电阻误差较小,多次测量求平均值可以让测量误差减小,或者用UI图象作图求图线的斜率从而求出电阻.答案:(1)B0.410 (2)7、9 断路(3)电流表改为内接,测量多组电流和电压值求平均值(或者用UI图象作图求图线的斜率从而求出电阻)6.实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联.测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图所示.供选择的仪器如下:①待测电流表G1(0~5 mA ,内阻约300 Ω);②电流表G2(0~10 mA,内阻约100 Ω);③定值电阻R1(300 Ω);④定值电阻R2(10 Ω);⑤滑动变阻器R3(0~1 000 Ω);⑥滑动变阻器R 4(0~20 Ω); ⑦干电池(1.5 V); ⑧电键S 及导线若干.(1)定值电阻应选________,滑动变阻器应选________.(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图. (3)补全实验步骤.①按电路图连接电路,将滑动触头移至最________端(选填“左”或“右”); ②闭合电键S ,移动滑动触头至某一位置,记录G 1、G 2的读数I 1、I 2;③多次移动滑动触头,记录相应的G 1、G 2读数I 1、I 2; ④以I 2为纵坐标、I 1为横坐标,作出相应图象,如图所示.(4)根据I 2I 1图象的斜率k 及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式______________________. 解析:根据实验原理,待测电阻r 1=I 2-I 1I 1R ,因为两电流表的量程之差与待测电流表的量程相当,所以与G 1并联的定值电阻的阻值与r 1差不多,约为300 Ω,可以使G 1示数有较大范围变化减小误差,故定值电阻选R 1;滑动变阻器用的是分压式接法,应选用阻值较小的变阻器,选R 4.由r 1=I 2-I 1I 1R 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫I 2I 1-1R 1,解得r 1=(k -1)R 1.答案:(1)③ ⑥ (2)如图(3)①左 (4)r 1=(k -1)R 17.(2014年山东卷)实验室购买了一捆标称长度为100 m 的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm 2,查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻R x ,从而确定导线的实际长度.可供使用的器材有:电流表:量程0.6 A ,内阻约0.2 Ω; 电压表:量程3 V ,内阻约9 k Ω; 滑动变阻器R 1:最大阻值5 Ω; 滑动变阻器R 2:最大阻值20 Ω; 定值电阻:R 0=3 Ω;电源:电动势6 V ,内阻可不计; 开关、导线若干. 回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R 1”或“R 2”),闭合开关S 前应将滑片移至________端(填“a ”或“b ”).(2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A 时,电压表示数如图乙所示,读数为________V. (4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字).解析:(1)根据电阻定律可求得这部分铜导线的电阻大约为1.7 Ω,加上保护电阻约4.7 Ω.由题意可知滑动变阻器采用限流接法,如果用R 1做限流电阻,当将其阻值调到最大时电路中电流约为I =ER 1+R x +R 0=65+1.7+3A≈0.6 A,说明不能使用R 1作为限流的滑动变阻器,应选用R 2作限流的滑动变阻器,开始时作为限流用的滑动变阻器接入电路的电阻为最大值,故滑片应移至a 端.(2)结合电路图补充连接实物图如图所示.(3)根据题图乙和电压表的量程可读得电压表的示数为2.30 V.(4)根据电阻定律R=ρLS,L=RSρ和R=UI-R0,两式联立解得L=Sρ(UI-R0)=1×10-61.7×10-8(2.300.5-3)m=94 m.答案:(1)R2a(2)如图(3)2.30(2.29,2.31均正确)(4)94(93,95均正确)。
第七章 第3讲 实验七 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)1.(2015年韶关十校调研)在“测定金属的电阻率”实验中,提供的电源是一节内阻不计的干电池,被测金属丝的直径小于1 mm ,长度约为80 cm ,阻值约为3 Ω.使用的电压表有3 V(内阻约为3 kΩ)和15 V(内阻约为15 kΩ)两个量程,电流表有0.6 A(内阻约为0.1 Ω)和3 A(内阻约为0.02 Ω)两个量程;供限流用的滑动变阻器有最大阻值分别为10 Ω、100 Ω、1 500 Ω的三种,可供选择的实验电路有如图7-3-20甲、乙所示的两种.用螺旋测微器测金属丝的直径如图7-3-20丙所示,则:图7-3-20(1)螺旋测微器的示数是________mm.(2)为减小电阻的测量误差,应选用______图所示的电路.(3)为在测量中便于调节,应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器.(4)电压表的量程应选用________V.(5)电流表的量程应选用________A .【答案】(1)2.250 (2)乙 (3)10 (4)3 (5)0.6【解析】(1)螺旋测微器的读数为d =2.0 mm +25.0×0.01 mm=2.250 mm ;(2)由于待测电阻满足R V R x >R x R A,电流表应用外接法,所以应选用乙图所示的电路;(3)由于待测电阻阻值为3 Ω,所以变阻器采用限流式接法时,应选择与待测电阻接近的最大阻值为10 Ω变阻器;(4)由于一节电池的电动势为1.5 V ,所以电压表应选择3 V 的量程; (5)根据闭合电路欧姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为I max =E R x =1.53A =0.5 A ,所以电流表应选择0.6 A 的量程.2.(2013年广东卷)图7-3-21是测量电阻R x 的原理图.学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab 的总长为30.0 cm.图7-3-21图7-3-22(1)根据原理图连接图7-3-22的实物图.(2)断开S 2,合上S 1.调节电源输出电压为3.0 V 时,单位长度电阻丝为电压u =______V/cm.记录此时电流表A 1的示数.(3)保持S 1闭合,合上S 2.滑动c 点改变ac 的长度L ,同时调节电源输出电压,使电流表A 1的示数与步骤(2)记录的值相同,记录长度L 和A 2的示数I .测量6组L 和I 值,测量数据已在图7-3-23中标出,写出R x 与L 、I 、u 的关系式R x =______;根据下图用作图法算出R x =________Ω.图7-3-23【答案】(1)如图甲所示. (2)0.1 (3)uL I6.0(如图乙所示)甲乙【解析】(1)实物连线图如图所示;(2)u =330V/cm =0.1 V/cm ;(3)因保持A 1的示数不变,则ac 间的电压为U ac =uL ,A 2的示数I =uL R x ,所以R x =uL I ;(4)把点用直线连接起来,从图线斜率得L I=60 cm/A ,所以R x =0.1×60 Ω=6.0 Ω.3.(2013年安徽卷)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图7-3-24所示,校零时的读数为________mm ,合金丝的直径为______mm.图7-3-24为了精确测量合金丝的电阻R x ,设计出如下图7-3-25甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图7-3-25乙中的实物电路连接.甲乙图7-3-25【答案】0.007 0.640 如图所示.。
高考一轮复习——实验复习〔三〕测定金属的电阻率【实验目的】1、练习使用螺旋测微器;2、学会用伏安法测量电阻的阻值;3、测定金属的电阻率。
【实验原理】根据电阻定律公式,只要测量出金属导线的长度和它的直径,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻率。
【实验器材】被测金属导线,直流电源〔4V〕,电流表(0--0.6A),电压表〔0--3V〕,滑动变阻器〔50Ω〕,电键,导线假设干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
【实验步骤】1、用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值,计算出导线的横截面积S。
2、按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3、用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值。
4、把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S,改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入记录表格内,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。
5、将测得R、、的值,代入电阻率计算公式中,计算出金属导线的电阻率。
6、拆去实验线路,整理好实验器材。
【须知事项】1、本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。
2、实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路〔闭合电路〕,然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
3、测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两并入点间的局部待测导线长度,测量时应将导线拉直。
4、闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
5、在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I的值不宜过大〔电流表用0~0.6A 量程〕,通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
6、求R的平均值可用两种方法:第一种是用算出各次的测量值,再取平均值;第二种是用图象〔U-I图线〕的斜率来求出,假设采用图象法,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
第3讲力的合成与分解A组基础题组1.如图为两个共点力的合力F随两分力夹角θ的变化而变化的图像,则这两个力的大小分别为( )A.2 N,3 NB.3 N,2 NC.4 N,1 ND.4 N,3 N2.(2013重庆理综,1,6分)如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ。
若此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为( )A.GB.G sin θC.G cos θD.G tan θ3.(2015湖北宜昌第一次调研,15)如图所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态。
如果保持绳子A端、B端在杆上位置不变,将右侧杆平移到虚线位置,稳定后衣服仍处于静止状态。
则( )A.绳子的弹力变大B.绳子的弹力不变C.绳对挂钩弹力的合力变小D.绳对挂钩弹力的合力不变4.(2015湖南五市十校联考,15)(多选)如图所示,固定的半球面右侧是光滑的,左侧是粗糙的,O点为球心,A、B为两个完全相同的小物块(可视为质点),小物块A静止在球面的左侧,受到的摩擦力大小为F1,对球面的压力大小为N1;小物块B在水平力F2作用下静止在球面的右侧,对球面的压力大小为N2,已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为θ,则( )A.F1∶F2=cos θ∶1B.F1∶F2=sin θ∶1C.N1∶N2=cos2θ∶1D.N1∶N2=sin2θ∶15.(2015浙江临安昌化中学测试,3)如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。
若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )A.kLB.2kLC.kLD.kL6.(2015重庆一中月考,16)如图是剪式千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。
【3年高考】(新课标)2016版高考物理大一轮复习第七章第3讲实验七测定金属的电阻率练习1.[2013山东理综,21(1)]图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的(填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为mm。
2.(2014江苏单科,10,8分)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。
为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧图甲所示的部件(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
从图中的示数可读出合金丝的直径为mm。
(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。
合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。
由此可以推断:电路中(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了(选填“短路”或“断路”)。
图甲图乙(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω。
为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?请写出两条建议。
3.[2014四川理综,8(2),11分]如图是测量阻值约几十欧的未知电阻R x的原理图,图中R0是保护电阻(10 Ω),R1是电阻箱(0~99.9 Ω),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势10 V,内阻很小)。
在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大。
实验具体步骤如下:(ⅰ)连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;(ⅱ)闭合S,从最大值开始调节电阻箱R1,先调R1为适当值,再调节滑动变阻器R,使A1示数I1=0.15 A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2;(ⅲ)重复步骤(ⅱ),再测量6组R1和I2值;(ⅳ)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。
根据实验回答以下问题:①现有四只供选用的电流表:A.电流表(0~3 mA,内阻为2.0 Ω)B.电流表(0~3 mA,内阻未知)C.电流表(0~0.3 A,内阻为5.0 Ω)D.电流表(0~0.3 A,内阻未知)A1应选用,A2应选用。
第3讲运动图像A组基础题组1.(2016广西柳州一中月考)某同学为研究物体运动情况,绘制了物体运动的x-t图像,如图所示。
图中纵坐标表示物体的位移x,横坐标表示时间t,由此可知该物体做( )A.匀速直线运动B.变速直线运动C.匀速曲线运动D.变速曲线运动2.(2016广西桂林十八中月考)一质点沿x轴做直线运动,其v-t图像如图所示。
质点在t=0时位于x=3 m处,开始沿x轴正方向运动。
当t=7 s时,质点在轴上的位置坐标为( )A.x=3.5 mB.x=6.5 mC.x=9 mD.x=11.5 m3.(多选)图中为甲、乙、丙三个军事小分队进行军事行动的运动图像,下列说法正确的是( )A.甲、丙两个分队的运动路线为曲线,乙分队的运动路线为直线B.甲、乙、丙三个分队的位移相等C.甲、乙、丙三个分队的平均速度相等D.甲、乙、丙三个分队运动的路程相等4.(2015湖北宜昌第一次调研,17)一定质量的小球自t=0时刻从水平地面上方某处自由下落,小球与地面碰后反向弹回,不计空气阻力,也不计小球与地面碰撞的时间,小球距地面的高度h与运动时间t的关系如图所示,取g=10 m/s2。
则下列说法正确的是( )A.小球第一次与地面碰撞前的最大速度为15 m/sB.小球第一次与地面碰撞后的最大速度为12 m/sC.小球在4~5 s内走过的路程为2.5 mD.小球将在t=6 s时与地面发生第四次碰撞5.(2015湖北重点中学联考)一物体由静止开始沿直线运动,其加速度随时间变化的规律如图所示,取物体开始运动的方向为正方向,则下列关于物体运动的v-t图像正确的是( )6.(2015湖北重点中学第二次联考,15)在一次空军演习的任务中,某士兵从悬停飞机上无初速跳下,下落4 s速度达到 30 m/s时打开降落伞,开始做减速直线运动,在跳下14 s后以速度4 m/s 着地,他的速度图像如图所示,下列说法正确的是( )A.该士兵是在下落80 m时打开降落伞的B.该士兵开伞时离地面的高度等于170 mC.该士兵开伞时离地面的高度大于170 mD.该士兵跳伞时的高度一定小于230 m7.(2015安徽皖南八校联考)一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)。
【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 高考模拟提能训 专题实验七 测定金属的电阻率(含解析)1. [2011·天津高考]某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻R x ,现备有下列器材:A. 电流表(量程100 μA ,内阻约2 kΩ);B. 电流表(量程500 μA ,内阻约300 Ω);C. 电压表(量程15 V ,内阻约100 kΩ);D. 电压表(量程50 V ,内阻约500 kΩ);E. 直流电源(20 V ,允许最大电流1 A);F. 滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W);G. 开关和导线若干.(1)电流表应选________,电压表应选________.(填字母代号)(2)该同学正确选择仪器后连接了如图所示电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:①____________________________________________________________________; ②_____________________________________________________________________. 解析:根据电源电动势先选择电压表,再根据电路中的最大电流选择电流表,根据电流表、电压表的内阻选择电流表内接法实验电路,为尽量减小实验误差,测量多组数据便于利用作图法处理数据,且滑动变阻器内阻远小于待测电阻,故采用分压式接法.答案:(1)B C'(2)①电流表应采用内接的方法'②滑动变阻器应采用分压式接法2. [2012·海南高考]图示电路可用来测量电阻的阻值.其中E 为电源,R 为已知电阻,R x 为待测电阻,○V 可视为理想电压表,S 0为单刀单掷开关,S 1、S 2为单刀双掷开关.(1)当S 0闭合时,若S 1、S 2均向左闭合,电压表读数为U 1;若S 1、S 2均向右闭合,电压表读数为U 2.由此可求出R x =________.(2)若电源电动势E =1.5 V ,内阻可忽略;电压表量程为1 V ,R =100 Ω.此电路可测量的R x 的最大值为________Ω.解析:(1)由于是理想电压表,该表接入电路后不会影响电路的电流.S 1、S 2向左闭合,电压表读数是R x 两端电压,由欧姆定律得U 1=IR x ;S 1、S 2向右闭合,电压表读数是R 两端电压,U 2=IR ,由以上两式得R x =U 1U 2R .(2)当S 1、S 2向左闭合,且电压表的读数为1 V ,即R x 两端电压U 1=1 V 时,此时的R x 阻值为最大,R 两端电压为U 2=E -U 1=0.5 V ,电路中电流I =U 2R =0.5100 A =5×10-3 A ,R x max =U 1I =15×10-3Ω=200 Ω. 答案:(1)U 1U 2R (2)2003. [2009·广东高考]某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率.所用的器材包括:输出为3 V 的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等.(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹上一个小金属夹,金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图,如图甲所示.(2)实验的主要步骤如下:①正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;②读出电流表的示数,记录金属夹的位置;③断开开关,________,合上开关,重复②的操作.(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图乙所示的关系图线,其斜率为________A -1·m -1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了________的电阻之和.(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图丙所示.金属丝的直径是________mm.图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为________(保留三位有效数字).解析:本题考查测定金属丝的电阻率,意在考查考生对测定电阻率实验的了解和基本仪器的使用以及对实验数据的处理能力和对实验误差的分析能力.求斜率用两点法,即在图线上取两个点求解.设电阻箱和电流表的总电阻为R ,由闭合电路欧姆定律得I =E R +ρl S ,变形得1I =R E +ρESl ,由此可知图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了金属丝电阻为零时的全电路(即电阻箱和电流表)电阻之和,图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属丝的电阻率,代入数据计算即可.答案:(1)如图所示(2)③改变金属丝上金属夹的位置(3)10.5 金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)(4)0.200(0.198~0.202均可) 金属丝的电阻率 9.89×10-7 Ω·m(9.69×10-7Ω·m~1.02×10-6 Ω·m 均可)4. [2014·福建宁德模拟]利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内阻为1 Ω,电压表的内阻为5 kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5 Ω的金属丝的电阻率.(1)用笔画线代替导线,将图甲中的器材连接成实物电路,要求尽量避免交叉,电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为6 V ,滑动变阻器的阻值为0~20 Ω).(2)实验时,用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图乙所示,电流表、电压表的读数如图丙所示.由图可以读出金属丝两端的电压U =________,流过金属丝的电流I =________,金属丝的长度L =________,金属丝的直径d =________.(3)该金属丝的电阻率是________(保留两位有效数字)解析:(1)由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多,因此采用电流表外接法;由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小,因此采用限流式接法,为了保证滑动变阻器起限流作用,滑动变阻器应该连接“A (B )、C ”或“A (B )、D ”几个接线柱;电流表应该连接“+”接线柱和“0.6”接线柱,具体连线如图所示.(2)由图可以看出:电压表的量程是3 V ,所以读数是2.20 V ;电流表的量程是0.6 A ,所以读数是0.440 A ;由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出,因此读数是1.850×10-3m ;米尺的读数是40.50 cm -10.00 cm =30.50 cm.(3)由电阻定律得 ρ=RS l =U πd 24Il =2.20×3.14× 1.850×10-324×0.440×30.50×10-2=4.4×10-5 Ω·m.答案:(1)见解析 (2)2.20 V 0.440 A 30.50 cm 1.850×10-3 m (3)4.4×10-5Ω·m5. [2013·陕西西安五校联考]有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60 cm ,电阻大约为6 Ω,横截面如图甲所示.(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为________mm;(2)现有如下器材:A. 电流表(量程0.6 A,内阻约0.1 Ω)B. 电流表(量程3 A,内阻约0.03 Ω)C. 电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ)D. 滑动变阻器(1750 Ω,0.3 A)E. 滑动变阻器(15 Ω,3 A)F. 蓄电池(6 V,内阻很小)G. 开关一个,带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选________,滑动变阻器应选________.(只填代号字母)(3)请将如图所示的实际测量电路补充完整.(4)已知金属管线样品材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是________(所测物理量用字母表示并用文字说明).计算中空部分横截面积的表达式为S=________.解析:(1)螺旋测微器的读数为:1 mm+0.01×12.5 mm=1.125 mm.(2)因样品阻值约为6 Ω,电压表的量程为3 V,故电流最大约为0.5 A,电流表应选A.为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的E.(3)因R x≈6 Ω,R A R V≈300 Ω,故测量电路应为外接法电路.因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值,且实验中不需从零调节,故控制电路为限流接法,如图所示.(4)设金属管线长度为L ,由导体电阻公式得R =ρL πd 22-S.可得S =πd24-ρLR ,所以需要测量金属管线的长度L .答案:(1)1.125±0.001 (2)A E (3)见解析图(4)管线的长度L πd 24-ρLR。
实验七测定金属的电阻率非选择题1.电流表量程一般有两种——0~0.6 A,0~3 A;电压表量程一般也有两种——0~3 V,0~15 V.如图KS71所示:图KS71(1)接0~3 V量程时读数为________V.(2)接0~15 V量程时读数为________V.(3)接0~3 A量程时读数为________A.(4)接0~0.6 A量程时读数为________A.2.(2015年海南卷)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图KS72甲和乙所示.该工件的直径为________cm,高度为________mm.甲乙图KS723.(2014年福建卷)某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图KS73甲、乙所示,如此该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.甲乙图KS734.(2014年浙江卷)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用“伏安法〞测量其电阻值.甲乙图KS74(1)如图KS74甲所示是局部连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出.(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到UI图上,如图乙所示.在图中,由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○〞或“×〞)表示的.(3)请你选择一组数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.5.(2015年重庆卷)同学们测量某电阻丝的电阻R x,所用电流表的内阻与R x相当,电压表可视为理想电压表.(1)假设使用如图KS75所示电路图进展实验,要使得R x的测量值更接近真实值,电压表的a端应连接到电路的 ________(填“b〞或“c〞)点.图KS75(2)测得电阻丝的UI图象如图KS76所示,如此R x为________(计算结果保存2位有效数字).图KS76(3)实验中,随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态.某同学发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化.他们对此现象进展探究,在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下,得到电阻丝的电阻R x随风速v(用风速计测)的变化关系如图KS77所示.由图可知当风速增加时,R x会__________(填“增大〞或“减小〞).在风速增加过程中,为保持电阻丝两端电压为10 V,需要将滑动变阻器R W的滑片向________(填“M〞或“N〞)端调节.图KS77④为了通过电压表的示数来显示风速,同学们设计了如图KS78所示的电路.其中R 为两只阻值一样的电阻,R x为两根一样的电阻丝,一根置于气流中,另一根不受气流影响,为待接入的理想电压表.如果要求在测量中,风速从零开始增加,电压表的示数也从零开始增加,如此电压表的“+〞端和“-〞端应分别连接到电路中的________点和________点.(填“a〞“b〞“c〞或“d〞)图KS786.(2016年吉林长春质检)(1)某实验小组在“测定金属电阻率〞的实验过程中,正确操作获得金属丝直径以与电流表、电压表的读数如图KS79甲、乙、丙所示,如此它们的读数分别是____________,____________,____________.(2)实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10 Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20 kΩ.电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电动势E=4.5 V,内阻很小.如此图丁电路图中__________(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最优电路.但用此最优电路测量的结果仍然会比真实值偏__________(填“大〞或“小〞).(3)假设实验所用的电流表内阻的准确值R A是的,那么准确测量金属丝电阻R x的最优电路应是图丁中的__________(填电路图下的字母代号)电路.此时测得电流为I、电压为U,如此金属丝电阻R x=__________(用题中字母代号表示).甲乙丙A B C D丁图KS797.用“伏安法〞测定电阻约为5 Ω的均匀电阻丝的电阻率,电源是两节干电池.如图KS710甲所示,将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱上,底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P,触头上固定了接线柱,按下P时,触头才与电阻丝接触,触头的位置可从刻度尺上读出.实验采用的电路原理图如图乙所示,测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示.甲 乙丙 丁图KS710 (1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时,先转动______使测微螺杆F 接近被测电阻丝,再转动________夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动________使F 固定后读数.(填仪器部件的字母符号)(2)根据电路原理图乙,用笔画线代替导线,将实物图丁连接成实验电路.图KS711(3)闭合开关后,滑动变阻器触头调至一适宜位置后不动,屡次改变P 的位置,得到几组U 、I 、L 的数据,用R =U I计算出相应的电阻值后作出R L 图线如图KS711所示.取图线上两个点间数据之差ΔL 和ΔR ,假设电阻丝直径为d ,如此电阻率ρ=________.8.在“测量金属丝电阻率〞的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:R x (阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A);电压表:(量程0~3 V ,内阻约3 kΩ); 电流表:(量程0~0.6 A ,内阻约0.2 Ω); (量程0~3 A ,内阻约0.05 Ω);电源:E 1(电动势3 V ,内阻不计);E 2(电动势12 V ,内阻不计);滑动变阻器:R (最大阻值约20 Ω);螺旋测微器、毫米刻度尺、开关S 、导线.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图KS712所示,读数为________mm.(2)假设滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量准确,电流表应选________,电源应选________(均填器材代号),在下面的虚线框内完成电路原理图.图KS7129.某实验小组利用如下器材测量某金属丝的电阻率:A.电源(3 V,内阻约为0.1 Ω)B.电流表(量程0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω)C.电流表(量程0~3 A,内阻约为0.03 Ω)D.电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)E.滑动变阻器(1 kΩ,0.3 A)F.滑动变阻器(20 Ω,2 A)G.待测金属丝、螺旋测微器、米尺、开关和导线等甲乙丙丁图KS713(1)实验的主要步骤如下:a.截取一段金属丝,拉直并固定在两端带有接线柱的米尺上,观察其接入长度在米尺上的示数如图KS713甲所示,如此读数为________cm;b.用螺旋测微器测出金属丝的直径,某次测量时示数如图乙所示,其读数为________mm;c.正确连接电路,合上开关;d.改变滑动变阻器的位置,读出电压表和电流表的示数,记录如下表:次序 1 2 3 4 5U/V 0.80 1.00 1.50 1.80 2.30I/A 0.18 0.22 0.34 0.42 0.52e.(2)根据以上信息,你认为该小组选用的电流表是________,滑动变阻器是________(只填仪器前的代号);请设计较为节能且误差较小的电路,把图丙电路连接完整.(3)该小组的测量数据已标在图丁UI图上,请作图线并计算该金属丝的电阻值为________Ω(计算结果保存2位有效数字),根据电阻定律即可得到该金属丝电阻率.10.常见测电阻的方法有:伏安法、伏阻法、安阻法、替代法、半偏法、欧姆法等.现实验桌上有如下器材:A.待测电阻R(阻值约10 kΩ)B.滑动变阻器R1(0~1 kΩ)C.电阻箱R0(99 999.9 Ω)D.电流计(500 μA,内阻不可忽略)E.电压表(3 V,内阻约3 kΩ)F.直流电源E(3 V,内阻不计)G.开关、导线假设干(a) (b) (c)(d) (e)图KS714(1)甲同学设计了如图KS714(a)所示的测量电路,请指出他的设计中存在的问题:①__________________;②__________________________.(指出两处即可)(2)乙同学用图(b)所示的电路进展实验.①请在图(c)中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.②将滑动变阻器的滑动头移到______(填“左〞或“右〞)端,再接通开关S ;保持S 2断开,闭合S 1,调节R 1使电流计指针偏转至某一位置,并记下电流I 1.③断开S 1,保持R 1不变,闭合S 2,调节R 0使得电流计读数为__________时,R 0的读数即为待测电阻的阻值.(3)丙同学查得电流计的内阻为R g ,采用图(d)进展实验,改变电阻箱电阻,读出电流计相应的示数I ,由测得的数据作出1IR 0图象如图(e)所示,图线纵轴截距为m ,斜率为k ,如此待测电阻R 的阻值为__________.实验七 测定金属的电阻率1.(1)1.88 (2)9.4 (3)0.80 (4)0.162.1.220 6.861解析:游标卡尺读数为d =12 mm +4×120mm =12.20 mm =1.220 cm 螺旋测微器的读数为h =6.5 mm +36.1×0.01 mm=6.861 mm.3.60.10 4.20解析:用毫米刻度尺测量时,读数应读到mm 的下一位,即长度测量值为60.10 cm ;题图乙中游标卡尺为五十分度游标卡尺,准确度为0.02 mm ,主尺读数为4 mm ,游标尺第10条刻度线与主尺刻度线对齐,故游标尺读数为10×0.02 mm=0.20 mm ,所以金属杆直径测量值为4.20 mm.4.(1)如图D79甲所示 (2)× (3)如图乙所示;用“×〞表示的数据连线时:1.2(1.1~1.3均正确);用“○〞表示的数据连线时:1.6(1.5~1.7均正确)甲乙图D795.(1)c (2)4.1 Ω(4.0~4.2 Ω均正确)(3)减小 M (4)bd解析:(1)电流表有较大内阻,选择内接法会使电阻的测量值偏大,而电压表为理想电压表,应当选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差,应当选接c 点.(2)由局部电路的欧姆定律R =U I 知U I 图象的斜率代表电阻,求得R x =0.80.195≈4.1 Ω. (3)由图KS77知风速增大后,代表电阻的纵坐标数值在减小;R x 减小,导致总电阻减小,总电流增大,使得并联局部的电压减小,向M 端滑动可使并联局部的电压重新增大为10 V.(4)当风速为零时,电压表的示数也为零,电路的b 和d 两点构成电桥,满足U ad =U ab ;而下端的R x 减小后R x R x ′>R R ,即U ad >U ab ,有φd <φb ,故电压表的正接线柱接在b 点,负接线柱接在d 点.6.(1)0.881 mm 0.42 A 2.25 V(2)A 小(3)B U I-R A7.(1)D H G (2)如图D80所示 (3)πΔRd 24ΔL解析:(1)在用螺旋测微器测电阻丝的直径时,先转动粗调旋钮D ,使测微螺杆F 接近被测电阻丝,再转动微调旋钮H 夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动止动旋钮G 使F固定后读数.(3)根据R =ρl S ,得ΔR =ρΔL S ,而S =πd 24,代入得ρ=πΔRd 24ΔL .图D80 图D818.(1)1.773(1.771~1.775均正确) (2)E1如图D81所示解析:(1)螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5 mm,可动刻度读数为0.273 mm,二者相加就是测量值,1.5 mm+0.273 mm=1.773 mm.(2)待测电阻丝的额定电流约为0.5 A,为了减小实验误差,应选量程为0.6 A的电流表;待测电阻丝的电阻约为4 Ω,额定电流约为0.5 A,故由欧姆定律得额定电压约为2 V,所以电源应选E1.由于待测电阻丝的电阻较小,故电流表应选外接法.电路原理图如下列图.9.(1)a.50.00 b.0.712 (2)B F 电路图如图甲所示(3)图线如图乙所示 4.4(4.2~4.6均正确)解析:(1)由图甲所示刻度尺可知,其分度值为1 mm,示数为50.00 cm;由图乙所示螺旋测微器可知,固定刻度示数为0.5 mm,可动刻度示数为21.2×0.01 mm=0.212 mm,螺旋测微器的示数为0.5 mm+0.212 mm=0.712 mm.(2)电路最大电流约为0.52 A,如此电流表应选B.根据变阻器能允许通过的最大电流以与为了方便实验操作,滑动变阻器应选F.由于电压的变化范围大,所以要选择分压式接法;由表格中的数据可知,待测电阻丝的电阻值约5欧姆,属于小电阻,所以电流表应选择外接法,然后画出实验原理图,根据电路图连接实物电路图,如图D82甲所示.甲乙word 11 / 11图D82(3)如图乙所示取直线上的点,由欧姆定律得电阻:R =U I =2.20.5Ω=4.4 Ω. 10.(1)①灵敏电流计不应外接 ②滑动变阻器不应采用限流接法(2)①如下列图 ②左 ③I 1(3)m k-R g解析:(1)由原理图可知,该同学电流计采用了外接法,由于待测电阻较大,而电流表内阻较小,故只能采用内接法;因滑动变阻器总电阻相对待测电阻太小,无法起到限流作用,故滑动变阻器应采用分压接法;故错误在于以下两点:灵敏电流计不应外接;滑动变阻器不应采用限流式接法.(2)①由给出的原理图,可得出对应的实物图如图D83所示.图D83②为了保证实验安全,开始时测量电路两端的电压应为0;故滑片从左端开始调节. ③由实验原理可知,我们断开待测电阻,接入了R 0;只有在调节电阻箱使电流计读数重新为I 1时,R 0的示数才等于待测电阻的阻值.(3)根据闭合电路欧姆定律应有:E =I (R +R 0+R g ),整理可得:1I =1E R 0+R +R g E,根据函数斜率和截距概念可知m =R +R g E ,k =1E ,解得R =m k-R g .。
实验7 测定金属的电阻率一、实验目的1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法; 2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法; 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率. 二、实验器材金属丝、螺旋测微器、电流表、__________________、直流电源、__________________、开关一个、导线若干、毫米刻度尺.考点一 实验原理与实验操作 1.实验原理由电阻定律R =ρl S得ρ=________.金属导线的电阻R 用伏安法测量,金属导线的长度l 用________测量,金属导线的横截面积S 可由其直径d 算出,即S =π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22,直径d 可由________测出.2.实验步骤(1)用螺旋测微器测金属导线的________,计算出导线的横截面积S .(2)按如图S71所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路(金属丝电阻很小,电流表用外接法),把滑动变阻器的滑片调到使接入电路中的电阻值最________的位置.图S71(3)将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直,用毫米刻度尺测量接入________的金属导线的有效长度l .(4)闭合开关S ,改变________的位置,测出多组电流表、电压表的读数. (5)采用计算法或采用________法求电阻R .(6)把测量数据代入电阻率公式ρ=________,计算出金属的电阻率. 1 如图S72所示,用伏安法测定电阻约为5 Ω的均匀电阻丝的电阻率,电源是两节干电池.图S72(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时,先转动________使F与A间距稍大于被测物,放入被测物,再转动________到夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动________使F固定后读数.(填仪器部件字母符号)(2)根据原理图连接图丙的实物图.(3)闭合开关后,滑动变阻器触头调至一合适位置后不动,多次改变________的位置,得到几组U、I、L的数据,其中L为OP的长,用R=UI计算出相应的电阻后作出RL图线如图S73所示.取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR,若电阻丝直径为d,则电阻率ρ=________.图S73式题在“测量金属丝的电阻率”的实验中,实验所用器材为:电源(电动势3 V,内阻约为1 Ω)、电流表(量程0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω)、电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)、滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干.某同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:次数12345 6U/V0.100.300.70 1.00 1.50 1.70I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.460(1)根据以上实验数据,请在下面的虚线方框里画出该同学所采用的电路图.(2)某次测量中,电流表示数如图S74甲所示,电压表示数如图乙所示,则电流表和电压表的读数分别为______A和________V.图S74(3)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法正确的是( )A.多次测量金属丝直径取平均值,可以减小偶然误差B.由于所用测量仪器均已校准,故测量时可认为没有误差C.实验中电压表内阻引起的误差属于系统误差D.用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差■ 注意事项1.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法.2.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测金属导线连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.3.测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值.4.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值.考点二数据处理与误差分析1.测定金属的电阻率的数据处理(1)公式法求电阻:测量多组电流、电压值,求出对应的电阻后取平均值,不能对电流、电压取平均值.(2)图像法求电阻:作出UI图像,由图像的斜率求出电阻值.在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑.2.测定金属的电阻率的误差分析(1)金属丝的直径测量是产生误差的主要来源之一.(2)采用伏安法测电阻时,电表的内阻会带来系统误差.(3)在测量长度、电流、电压的过程中,测量工具读数时会带来偶然误差.(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差.] 实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,再利用图S75甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.可供使用的器材有:甲乙图S75电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 Ω;电压表:量程3 V,内阻约9 kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5 Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω;定值电阻:R0=3 Ω;电源:电动势6 V,内阻可不计;开关、导线若干.回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至________端(选填“a”或“b”).(2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图S76甲电路完成剩余部分的连接.图S76(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表示数如图乙所示,读数为________V.(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字).某同学应用测定某电源的电动势E、内阻r的电路来测定一段电阻丝的电阻率ρ,设计的电路如图S77(a)所示.ab 是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝,R0是阻值为2 Ω的保护电阻,滑动片P与电阻丝始终接触良好.实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径为d=0.400 mm.实验时,闭合开关S,调节P的位置,记录aP长度x和对应的电压U、电流I的数据,并求得UI的数值,如下表所示:图S77x/m0.100.200.300.400.500.60U/V 1.50 1.72 1.89 2.00 2.10 2.18I/A0.490.430.380.330.310.28UI/Ω 3.06 4.00 4.97 6.06 6.777.79(1)根据表中数据在图(b)中作出UIx关系图像利用该图像,可求得电阻丝的电阻率ρ= ________Ω·m (保留两位有效数字).(2)图(b)中UIx关系图像纵轴截距的物理意义是________________.■ 注意事项1.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.2.求R的平均值时可用两种方法:第一种是用R=UI算出各次的测量值,再取平均值;第二种是用图像(UI图线)来求出.若采用图像法,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑.考点三同类实验拓展与创新测量思路实验电路测量原理或实验步骤1.利用定值电阻和两个电流表测量电阻根据并联电路的特点I1R=I2R x,可得被测电阻为R x=I1RI22.利用定值电阻和两个电压表测量电阻根据串联电路的特点U1R=U2R x,可得被测电阻为R x=U2RU13.等效替代法测电阻(1)——电阻箱和电流表①电路图如图所示;②闭合开关S,把开关S1拨到1,调节滑动变阻器R0,使电流表指针有一较大的偏角;③把开关S1拨到2,调节R使电流表的示数与步骤②中相同,注意R0保持不变;④读出电阻箱的阻值为R1;⑤被测电阻R x=R14.等效替代法测电阻(2)——电阻箱和电压表①电路图如图所示;②闭合开关S,把开关S1拨到1,调节滑动变阻器R0,使电压表指针有一较大的偏角;③把开关S1拨到2,调节R使电压表的示数与步骤②中相同,注意R0保持不变;④读出电阻箱的阻值为R1;⑤被测电阻R x=R13 利用如图S78甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 Ω.带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱,把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b 上.在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:电池组E(电动势为3.0 V,内阻约为1 Ω);电流表A1(量程0~100 mA,内阻约为5 Ω);电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω);电阻箱R(0~999.9 Ω);开关、导线若干.图S78实验操作步骤如下:A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;B.将选用的实验器材,按照图甲连接实验电路;C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大;D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏,重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;F.断开开关,整理好器材.(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图乙所示,则d=________mm.(2)实验中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”).(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图丙所示的RL关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式ρ=________(用给定的物理量符号和已知常数表示).(4)本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果______(选填“有”或“无”)影响.[2015·重庆卷] 同学们测量某电阻丝的电阻R x,所用电流表的内阻与R x相当,电压表可视为理想电压表.①若使用图S79所示电路图进行实验,要使得R x的测量值更接近真实值,电压表的a 端应连接到电路的________点(选填“b”或“c”).图S79②测得电阻丝的UI图如图S710所示,则R x为______Ω(保留两位有效数字).图S710③实验中,随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态.某同学发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化.他们对此现象进行探究,在探究电阻丝两端的电压为10 V的条件下,得到电阻丝的电阻R x随风速v(用风速计测)的变化关系如图S711甲所示.由图可知当风速增加时,R x会________(选填“增大”或“减小”).在风速增加过程中,为保持电阻丝两端电压为10 V,需要将滑动变阻器R W的滑片向________端调节(选填“M”或“N”).④为了通过电压表的示数来显示风速,同学们设计了如图S711乙所示的电路.其中R 为两只阻值相同的电阻,R x为两根相同的电阻丝,一根置于气流中,另一根不受气流影响,V为待接入的理想电压表.如果要求在测量中,风速从零开始增加,电压表的示数也从零开始增加,则电压表“+”端和“-”端应分别连接到电路中的________点和________点(在“a”“b”“c”“d”中选填).甲乙图S7111.[2013·安徽卷] 在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图S712所示,校零时的读数为________ mm,合金丝的直径为________mm.图S712(2)为了精确测量合金丝的电阻R x,设计出如图S713甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接.甲乙图S7132.如图S714甲所示的金属工件,截面外方内圆,外边长a约为1 cm、内径d约为0.5 cm、长度L约为40 cm.图S714(1)某同学用游标卡尺测出截面外边长如图乙所示,其读数a=________ cm.(2)应选用________来测量工件内径d(填“毫米刻度尺”“游标卡尺”或“螺旋测微器”).(3)为了测出该金属的电阻率,该同学设计了如图丙所示的电路,请按设计的电路完成实物图丁的连线.(4)实验测得工件两端电压为U,通过的电流为I,请写出该金属电阻率的表达式ρ=________(用a、d、L、U、I等字母表示).3.为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图S715所示的电路.图中A0是标准微安表,R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关,E是电池.完成下列实验步骤中的填空:图S715(1)将S拨向接点1,接通S1,调节________,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时________的读数I;(2)然后将S拨向接点2,调节________,使________,记下此时R N的读数;(3)多次重复上述过程,计算R N读数的________,此为待测微安表头内阻的测量值.4.某金属材料制成的电阻,阻值随温度变化而变化.为了测量R T在0到100 ℃之间的多个温度下的阻值,某同学设计了如图S716所示的电路,其中A是量程为3 mA、内阻忽略不计的电流表,E为电源(电动势为1.5 V,内阻约为1 Ω),R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,S为单刀双掷开关.图S716(1)实验室中提供的滑动变阻器有两个:R A(0~150 Ω)、R B(0~500 Ω),本实验中滑动变阻器选用________(选填“R A”或“R B”).(2)完成下面实验步骤中的填空:①调节温度,使得R T的温度达到T1;②将S接1,调节R1,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I;③将S接2,调节________,使________,记下此时电阻箱的读数R0;④则当温度为T1时,电阻R T=________;⑤改变R T的温度,在每一温度下重复步骤②③④,即可测得电阻阻值随温度变化的规律.(3)由上述实验测得的不同温度下R T的电阻值,画出该金属材料制成的电阻R T随温度t 变化的图像如图S717甲所示.若把该电阻与电池(电动势E=1.5 V,内阻不计)、电流表(量程为5 mA、内阻R g=100 Ω)、电阻箱串联起来,连成如图S717乙所示的电路,用电阻R T 作为测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的金属电阻温度计.若电阻箱取值R=50 Ω,则电流表5 mA处对应的温度数值为________℃.图S7175.[2014·四川卷] 如图S718是测量阻值约几十欧的未知电阻R x的原理图,图中R0是保护电阻(10 Ω),R1是电阻箱(0~99.9 Ω),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势10 V,内阻很小).图S718在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大.实验具体步骤如下:(ⅰ)连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;(ⅱ)闭合S,从最大值开始调节电阻箱R1,先调R1为适当值,再调节滑动变阻器R,使A1示数I1=0.15 A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2;(ⅲ)重复步骤(ⅱ),再测量6组R1和I2值;(ⅳ)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点.图S719根据实验回答以下问题:①现有四只供选用的电流表:A.电流表(0~3 mA,内阻为2.0 Ω)B.电流表(0~3 mA,内阻未知)C.电流表(0~0.3 A,内阻为5.0 Ω)D.电流表(0~0.3 A,内阻未知)A1应选用________,A2应选用________.②测得一组R1和I2值后,调整电阻箱R1,使其阻值变小,要使A1示数I1=0.15 A,应让滑动变阻器R接入电路的阻值________(选填“不变”“变大”或“变小”).③在坐标纸上画出R1与I2的关系图.④根据以上实验得出R x=________Ω.实验7 测定金属的电阻率【实验器材】电压表 滑动变阻器 【考点互动探究】考点一 实验原理与实验操作 1.R S l毫米刻度尺 螺旋测微器2.(1)直径d (2)大 (3)电路 (4)滑动变阻器滑片 (5)图像 (6)πd 2R4l例1 (1)D H G (2)见解析图 (3)线夹P (P 点或P ) πΔRd24ΔL[解析] (1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时,先转动粗调旋钮D ,使F 与A 间距稍大于被测物,放入被测物,再转动微调旋钮H 到夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动卡销G 使F 固定后读数.(2)如图所示.(3)实验中多次改变电阻丝长度,即改变线夹P 的位置进行测量;由电阻定律R =ρL S=4ρL πd 2,R L 图线的斜率k =4ρπd 2=ΔR ΔL ,则电阻率ρ=πΔRd24ΔL. 变式题 (1)见解析图 (2)0.520 2.30 (3)ACD[解析] (1)因电流、电压从0起步可调,滑动变阻器采用分压式接法,又R x <R A R V ,电流表采用外接法,电路设计如图所示.(2)两表的读数都要估读,电流表的读数为0.520 A ,电压表的读数为2.30 V.(3)测量金属丝直径次数越多,取平均值时偶然误差抵消几率越大,选项A 正确;本实验所测电流值偏大,属系统误差,无法克服,选项B 错误,选项C 正确;用U I 图像处理数据,舍弃偏离直线较远的点,求金属丝电阻可以减小偶然误差,选项D 正确.考点二 数据处理与误差分析 例2 (1)R 2 a (2)如图所示(3)2.30(2.29、2.31均正确) (4)94(93、95均正确)[解析] (1)根据电阻定律估算得铜导线的电阻大约为R x =ρl S=1.7 Ω,而R 0+R x =4.7 Ω,根据电路图,电压表的量程是3 V ,电源的电动势为6 V ,所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为4.7 Ω.为了多测几组数据,以保证实验结果的准确性,滑动变阻器应选R 2.(2)略.(3)电压表最小刻度表示0.1 V ,应该按照110估读进行读数,所以读数为2.30 V.(4)因为R x =UI -R 0=ρl S,所以l =⎝ ⎛⎭⎪⎫U I -R 0Sρ=94 m. 变式题 (1)图略 1.2×10-6(2)电流表的内阻 [解析] (1)根据电阻定律得R =ρx S ,由欧姆定律得R =U I -R A ,联立得U I =ρS·x +R A ,由图像的斜率k =ρS,可求得电阻丝的电阻率ρ=kS =1.2×10-6Ω·m.考点三 同类实验拓展与创新例3 (1)0.732 (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0(4)无[解析] (1)根据螺旋测微器读数规则可得d =0.5 mm +0.232 mm =0.732 mm ; (2)根据题意,电路中可能出现的最大电流为I =3 V20 Ω=0.15 A =150 mA ,故电流表选择A 1即可;(3)由闭合电路的欧姆定律可知,E =I (R +r +R A +R电阻丝)=I ⎝⎛⎭⎪⎫R +r +R A +ρ4L πd 2,联立解得R =⎝ ⎛⎭⎪⎫E I -r -R A -4ρπd 2·L ,由已知条件可知,k =-R 0L 0=-4ρπd 2,解得ρ=πd 2R 04L 0;(4)由ρ=πd 2R 04L 0可知,本实验中电流表的内阻对电阻率的测量结果无影响.[点评] 本题测电阻率应用了闭合电路的欧姆定律,在保证电路干路电流一定的前提下,通过研究改变电阻丝长度L ,找到对应串联电阻R ,从而建立对应的R L 数量关系,借助图像的斜率k 有效解决了电阻率ρ的问题.变式题 ① c ② 4.1(4.0~4.2) ③减小 M ④b d[解析] ①电流表内阻和电阻丝阻值相当,电压表为理想电表,当a 端接到b 点时,电流表的内阻对R x 两端电压的测量影响较大,故用外接法,即接在c 点.②直接利用图像斜率计算即可;③根据图像,可知电阻随着风速的增大而减小;风速增加时,R x 阻值变小,电路总电阻变小,干路电流变大,导致测量电路两端的电压变小,为保持电阻丝两端的电压为10 V,滑动变阻器的滑片应向M端调节;④由③知,电阻随着风速的增大而减小,在串联电路中分到的电压也减小,观察电路知中间支路的两个电阻一直平分电压,而左侧支路无风时两个电阻平分电压,有风时上半部分R x分压多,下半部分R x分压少,要求风速从零增加时,电压表示数从零开始增加,分析电路中的分压情况可知,只有b、d两点间的电压满足上述要求,故电压表应接在b、d之间,且b点电势高,因此电压表的“+”端接b,“一”端接d.【教师备用习题】1.[2014·江苏卷] 某同学通过实验测量一种合金的电阻率.(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧题图所示的部件________ (选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.(2)题图所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出.合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化.由此可以推断:电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”).(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V 和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应做怎样的改进?请写出两条建议.[答案] (1)B0.410 (2)7、9 断路(3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值)[解析] (1)读数前应先旋紧B,螺旋测微器的读数为0 mm+0.01 mm×41.0=0.410 mm.(2)因为电压表有读数,说明除7、9之间的电路都应畅通,且是串联电路,由于电压表内阻比较大,因此通过电压表、电流表的电流比较小,滑动变阻器滑片的移动对两电表示数的影响较小,则7、9之间的电路可能接触不良,形成断路.(3)由于R V R A=3000×0.3 Ω=30 Ω,R x>R V R A,即R xR A>R VR x,宜采用电流表内接法;通过多次测量求平均值或图像法可提高实验的精确度.2.[2014·浙江卷] 小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值.(1)图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出.图1(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到UI图上,如图2所示.在图中,由电流表外接法得到的数据点是用________(选填“○”或“×”)表示的.图2(3)请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.[答案] (1)如图所示图1图2(2)“×”(3)作图见第22题图2 用“×”连线R=(1.1~1.3) Ω;用“○”连线R=(1.5~1.7) Ω[解析] (1)由图2中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式,电压表选择量程3 V,电流表采用外接法.(2)由于外接法中电压表分流,测得的电阻比内接法测得的要小,故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的.(3)用“×”数据点连直线,斜率为铅笔芯的电阻,考虑误差因素,R=(1.1~1.3) Ω,用“○”数据点连直线,同理得R=(1.5~1.7) Ω.3.[2013·广东卷]图(a)是测量电阻R x的原理图.学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.图(a)图(b)图(c)(1)根据原理图连接图(b)的实物图.(2)断开S 2,合上S 1;调节电源输出电压为 3.0 V 时,单位长度电阻丝的电压u =________V/cm.记录此时电流表A 1的示数.(3)保持S 1闭合,合上S 2;滑动c 点改变ac 的长度L ,同时调节电源输出电压,使电流表A 1的示数与步骤(2)记录的值相同,记录长度L 和A 2的示数I .测量6组L 和I 值,测量数据已在图(c)中标出.写出R x 与L 、I 、u 的关系式R x =______________;根据图(c)用作图法算出R x =______________________ Ω.[答案] (1)如图所示 (2)0.1 (3)Lu I64.[2012·山东卷] 在“测量金属丝的电阻率”的实验中,可供选用的器材如下: 待测金属丝:R x (阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A); 电压表:V(量程3 V ,内阻约3 k Ω); 电流表:A 1(量程0.6 A ,内阻约0.2 Ω); A 2(量程3 A ,内阻约0.05 Ω); 电源:E 1(电动势3 V ,内阻不计); E 2(电动势12 V ,内阻不计);滑动变阻器:R (最大阻值约20 Ω);螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S ;导线.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选________、电源应选________(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图.K[答案] ①1.770(1.768~1.772均正确)②A1E1如图所示[解析] 因为待测金属丝的额定电流为0.5 A,所以流经电流表的电流最大值是0.5 A,所以电流表选择A1.本实验滑动变阻器采用限流接法,所以滑动变阻器与待测电阻丝串联,如果选择电动势为12 V的电源,电路中的最小电阻为120.5Ω=24 Ω,滑动变阻器必须全部接入电路,不能得到多组数据,影响测量精度,所以电源选择E1.5.[2012·北京卷] 在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为____________mm(该值接近多次测量的平均值).图1(2)用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:次数 1 2 3 4 5 6 7U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知,他们测量x是采用图2中的______________(选填“甲”或“乙”).图2(3)图3是测量R x的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.图3(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出UI 图线.由图线得到金属丝的阻值R x=________Ω(保留两位有效数字).图4(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号).A.1×10-2Ω·m B.1×10-3Ω·mC.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是___________ (有多个正确选项).A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差[答案] (1)0.397(0.395~0.399) (2)甲(3)如图5所示图5图6(4)如图6所示 4.5(4.3~4.7) (5)C (6)CD[解析] (2)从表格可以看出,电压表是从很小读数开始,所以采用分压式接法.。
第3讲牛顿运动定律的综合应用(一)A组基础题组1.如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动(m1在光滑地面上,m2在空中)。
已知力F与水平方向的夹角为θ。
则m1的加速度大小为( )A. B. C. D.2.(2014福建理综,15,6分)如图,滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零。
对于该运动过程,若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图像最能正确描述这一运动规律的是( )3.(2016福建师大附中期中)一物体静止在水平面上,物体与水平面之间的滑动摩擦力为0.5 N(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。
现对物体施加一个大小变化、方向不变的水平拉力F,使物体在水平面上运动了3 s的时间。
为使物体在3 s时间内运动的位移最大,力F随时间变化情况应该为下面四个图中的哪一个(g取10 m/s2)( )4.(2015安徽合肥一模,6)如图所示,a、b两物体的质量分别为m1和m2,由轻质弹簧相连。
当用恒力F竖直向上拉着a,使a、b一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x1,加速度大小为a1;当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a,使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x2,加速度大小为a2。
则有( )A.a1=a2,x1=x2B.a1<a2,x1=x2C.a1=a2,x1>x2D.a1<a2,x1>x25.如图所示,竖直放置在水平面上的轻质弹簧上叠放着两物块A、B,A、B的质量均为2 kg,它们处于静止状态,若突然将一个大小为10 N、方向竖直向下的力施加在物块A上,则此瞬间,A对B的压力大小为(g取10 m/s2)( )A.10 NB.20 NC.25 ND.30 N6.(多选)如图所示,在倾角θ=30°的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态。
第2讲两类动力学问题超重与失重A组基础题组1.(2016安徽屯溪一中期中)一物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.6,在水平拉力F=10 N作用下从静止开始运动,其速度与位移在国际单位制下满足等式v2=8x,g取10 m/s2,则物体的质量为( )A.0.5 kgB.0.4 kgC.0.8 kgD.1 kg2.(2016广西桂林十八中月考)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图,假定其过程可简化为:打开降落伞一段时间后,整个装置匀速下降,为确保安全着陆,需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,则( )A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态3.(2015浙江第一次联考,2)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。
当此车加速上坡时,盘腿坐在座椅上的一位乘客( )A.处于失重状态B.不受摩擦力的作用C.受到向前(水平向右)的摩擦力作用D.所受力的合力竖直向上4.(2015湖北黄冈中学、黄石二中、鄂州高中联考)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小,他们将体重计放在电梯中。
一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。
并用照相机进行了记录,如图所示,图1为电梯启动前,图2至图5中箭头方向表示电梯运动方向。
下列说法中正确的是( )A.图2表示电梯向上减速B.图3表示电梯向上加速C.图4表示电梯向下减速D.根据图1和图5可估测出图5中电梯的加速度5.(2015浙江杭州重点中学联考)倾角为θ=30°的长斜坡上有C、O、B三点,CO=OB=10 m,在O点竖直地固定一长10 m的直杆AO。
A端与C点间和坡底B点间各连有一光滑的钢绳,且各穿有一钢球(视为质点),两球从A点由静止开始,同时分别沿两钢绳滑到钢绳末端,如图所示,则小球在钢绳上滑行的时间t AC和t AB分别为(g=10 m/s2)( )A.2 s和2 sB. s和2 sC. s和4 sD.4 s和 s6.(2015安徽示范性高中第二次联考)图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为150 kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像,g取10 m/s2,下列判断正确的是( )A.前10 s内钢索的拉力恒为1 500 NB.46 s末材料离地面的距离为22 mC.0~10 s内材料处于失重状态D.在30~36 s内钢索最容易发生断裂7.(2013浙江理综,19,6分)(多选)如图所示,总质量为460 kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2,当热气球上升到180 m 时,以5 m/s的速度向上匀速运动。
【实验七】测定金属的电阻率1.(2008山东理综23)(12分)2007年诺贝尔物理学奖授予两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。
材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度。
若图1为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线,其中R B 、R 0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。
为了测量磁感应强度B ,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B 。
请按要求完成下列实验(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,在图2虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场感应强度大小约为0.6~1.0T ,不考虑磁场对电路其它部分的影响)。
要求误差较小。
提供的器材如下: A .磁敏电阻,无磁场时阻值Ω=1500R B .滑动变阻器R ,全电阻约Ω20 C .电流表○,量程2.5mA ,内阻约Ω30 D .电压表○,量程3V ,内阻约3k Ω E .直流电源E ,电动势3V ,内阻不计F .开关S ,导线若干(根据上表可求出磁敏电阻的测量值=B R Ω结合图1可行待测磁场的磁感应强度=B T 。
(3)试结合图1简要回答,磁感应强度B 在0~0.2T 和0.4~1.0T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?A V(4)某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻-磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?2.(2007山东理综23)(11分)检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器。
可供使用的器材如下: A .待测滑动变阻器R x ,全电阻约为5Ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数) B .电流表A 1,量程0.6A ,内阻约0.6Ω C .电流表A 2,量程3A 内阻约0.12Ω D .电压表V 1,量程15V ,内阻约15k Ω E .电压表V 2,量程3V ,内阻约3k Ω F .滑动变阻器R ,全电阻约20ΩG .直流电源E ,电动势3V ,内阻不计 H .游标卡尺 I .毫米刻度尺J .电键S 、导线若干(1)用伏安法测定R X 的全电阻值,所选电流表为 (填“A 1”或“A 2”),所选电压表为 (填“V 1”或“V 2”)(2)画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。
实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)1.(1)如图K7-3-1所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为______mm,________mm,________mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图K7-3-2所示,则金属丝的直径是________mm.图K7-3-1图K7-3-2(3)①如图K7-3-3甲用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A,表针的示数是______A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A,图中表针示数为________A.图K7-3-3②如图K7-3-3乙使用较小量程时,每小格表示______V,图中指针的示数为________V.若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示________V,图中表针指示的是________V.(4)旋钮式电阻箱如图K7-3-4所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为______Ω.今欲将接入电路的电阻改为 2 087 Ω,最简单的操作方法是______________________.若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻值范围为________________________________________________________________________.图K7-3-42.(2015届惠州调研)要测一段阻值大约为5 Ω的均匀金属丝的电阻率.除米尺、螺旋测微器、电源E(电动势3 V,内阻约0.5 Ω)、最大阻值为20 Ω的滑动变阻器R、开关一只、导线若干外,电流表和电压表各两只供选择:A1(量程1 A,内阻约1 Ω),A2(量程0.6 A,内阻约2 Ω),V1(量程3.0 V,内阻约1 000 Ω),V2(量程15 V,内阻约3 000 Ω).(1)用螺旋测微器测金属丝的直径d,如图K7-3-5所示,则d=________mm.图K7-3-5(2)为了使测量有尽可能高的精度,电流表应选________,电压表应选________.(3)实验电路已经画出了一部分,如图K7-3-6所示,但尚未完整,请将该电路完整地连接好.(R x表示待测金属丝)图K7-3-6(4)若用米尺测得金属丝的长度为L,用螺旋测微器测得金属丝直径为d,电流表的读数为I,电压表读数为U,则该金属丝的电阻率:ρ=________.3.(2015年中山调研)(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中,正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图K7-3-7所示,则它们的读数值依次是________mm,____A,__________V.图K7-3-7(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10 Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20 kΩ,电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电源电动势E=4.5 V,内阻较小,则以下电路图中,______(填字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路,测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏________(填“大”或“小”).A B(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值R A=2.0 Ω,那么测量金属丝电阻R x的最佳电路应是上图中的________(选填字母代号)电路,此时测量得电流为I、电压为U,则金属丝电阻R x=________(用题中字母代号表示).4.有一根细长而均匀的金属管样品,横截面如图K7-3-8甲所示.此金属管长约30 cm,电阻R约10 Ω.已知此金属管材料的电阻率为ρ,因管内中空部分截面形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0.现有如下器材可供选择:A.毫米刻度尺;B.螺旋测微器;C.电流表(0~600 mA,1.0 Ω);D.电流表(0~3 A,0.1 Ω);E.电压表(0~3 V,6 kΩ);F.滑动变阻器R1(2 kΩ,0.5 A);G.滑动变阻器R2(10 Ω,2 A);H.蓄电池(6 V,0.005 Ω);I.开关一个,带夹子的导线若干.图K7-3-8(1)上述器材中,应选用的器材有____________.(只填代号字母)(2)在虚线框中画出你所设计的电路图,并把图K7-3-8乙的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数据.(3)实验中要测量的物理量有__________________,计算金属管内部中空部分截面积S0的表达式为S0=__________.5.某同学想要了解导线在质量相同时,电阻与横截面积的关系,选取了材料相同、质量相等的5卷导线,进行了如下实验:图K7-3-9(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如图K7-3-9所示,读得直径d=________mm.(2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据:反比关系,请说明理由;若不满足,请写出R与S应满足的关系.(3)若导线的电阻率ρ=5.1×10-7Ω·m,则表中阻值为 3.1 Ω的导线长度l=__________m.(结果保留2位有效数字)6.为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图K7-3-10所示的电路.图中A0是标准电流表,R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关,E是电池.完成下列实验步骤中的填空:图K7-3-10(1)将S拨向接点1,接通S1,调节________,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时________的读数I;(2)然后将S拨向接点2,调节________,使____________________,记下此时R N的读数;(3)多次重复上述过程,计算R N读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值.『答案』1.『答案』(1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150 (3)①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5 (4)1 987 将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0 0~19 998 Ω『解析』(1)最左边图读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1 mm =0.7 mm ,最后结果是17 mm +0.7 mm =17.7 mm.中间图读数:整毫米是23,不足1毫米数是17×0.05 mm =0.85 mm ,最后结果是23 mm +0.85 mm =23.85 mm.最右边图读数:整毫米是3,不足1毫米是9×0.02 mm =0.18 mm ,最后结果是3 mm +0.18 mm =3.18 mm.(2)固定刻度示数为2.0 mm ,不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0 mm +15.0×0.01 mm =2.150 mm.(3)①使用0.6 A 量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A ,指针的示数为0.44 A ;当换用3 A 量程时,每一小格为0.1 A ,指针示数为2.20 A .②电压表使用3 V 量程时,每小格表示0.1 V ,指针示数为1.70 V ;使用15 V 量程时,每小格为0.5 V ,指针示数为8.5 V .(4)电阻为1 987 Ω.最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻2×9 999 Ω=19 998 Ω.故两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω.2.『答案』 (1)0.850(2)A 2 V 1(3)如图所示.(4)U πd 24IL『解析』(1)螺旋测微器的固定部分读数为:0.5 mm ,可动部分读数为:35.0×0.01 mm =0.350 mm ,故最后读数为:0.5 mm +0.350 mm =0.850 mm.故答案为:0.850.(2)为零测量准确,电压表和电流表的指针偏转要尽量大些,因此电流表选择A 2,电压表选择V 1.故答案为:A 2,V 1.(4)根据欧姆定律得:R =U I ,根据电阻定律得:ρ=RS L, 故有ρ=U πd 24IL3『答案』(1)0.996~1.000 0.42 2.17~2.19(2)A 小 (3)B U I-R A 『解析』(1)螺旋测微器读数为0.5 mm +0.498 mm =0.998 mm.电流表接0.6 A 量程,所以读数为0.42 A .电压表接3 V 量程,所以读数为2.18 V .(2)由(1)中电表读数可以估测,待测金属电阻约为30.42Ω=7.1 Ω,与电流表内阻比较接近,属于小电阻,所以应用电流表外接法测量,A 电路最佳.选用A 电路后,电压是待测电阻的真实电压,但电流是待测电阻和电压表的总电流,所以测出的电阻偏小.(3)知道电流表内阻的值,选用B 电路测量最佳,因为电流表的读数乘电流表的内阻,就是电流表分担的电压,电压表读数减去电流表分担的电压,就是待测电阻的准确电压,此时流过待测电阻的电流也是真实电流,这样就能得到较准确的待测阻值.此时待测电阻R x =U I-R A .4『答案』(1)ABCEGHI (2)电路图及实物图见解析图(a)、(b) (3)样品长度L 、样品边长a 、样品两端电压U 、通过样品的电流I a 2-ρLI U『解析』(1)根据题目要求,要测量样品的电阻,首先需要蓄电池、开关、导线若干;还需要测量样品的长度,即需要毫米刻度尺;同时应测量样品(包含中空)的横截面积,需测出样品的边长a ,即需要螺旋测微器.因样品的电阻约为10 Ω,若用滑动变阻器R 1,则无论用限流还是分压接法,可用的电阻部分太小,调节非常不方便.因此必须用滑动变阻器R 2,再要求多测几组数据时,应采用分压式电路.估算通过样品中的最大电流I m =E R =610A =0.6 A =600 mA ,若使用电流表,则其偏转角度不到满刻度的13,测量误差太大,因此电流表应选用. 综上所述,应选用器材有ABCEGHI.(2)电路如图(a)所示,实物连线如图(b)所示.(3)根据电阻定律R =ρL S 得S =ρL R ,则样品中空部分面积S 0=a 2-S =a 2-ρL R =a 2-ρLI U,即实验中需要测量样品的长度L,样品两端的电压U,通过样品的电流I,样品的边长a.5.『答案』(1)1.200(2)不满足,R与S2成反比(或RS2=常量)(3)19『解析』(1)螺旋测微器的固定刻度部分为1 mm,可动刻度第20条刻度线正好对齐,即20.0×0.01 mm,两部分读数相加即为最终读数:1.200 mm.(2)根据表中数据找规律,发现R与S2成反比;或者自己推导出在质量一定时电阻公式R=ρmρ0S2(ρ为电阻率,ρ0为导线的密度),再利用表中的数据进行验证.(3)利用电阻定律R=ρlS,代入数据可解得l≈19 m.6.『答案』(1)R0标准电流表(或A0)(2)R N标准电流表(或A0)的读数仍为I(3)平均值『解析』本题为用替代法测未知电流表的内阻,其实验步骤:(1)将S拨向接点1,接通S1,调节R0,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时标准电流表(或A0)的读数I;(2)然后将S拨向接点2,调节R N,使标准电流表(或A0)的读数仍为I,记下此时R N的读数;(3)多次重复上述过程,计算R N读数的平均值,此即为待测微安表头内阻的测量值.。