文档内容
押全国卷23题:测导体的电阻率
核心考点 考情统计 考向预测 备考策略
因该实验能将电阻的测量、
仪表的读数、电表的改装、分压
游标卡尺和螺旋测微器的读数、
2023·全国乙卷23
测导体的 电路和限流电路的选用、电流表
传感器、电路等电学中的重要实
的内外接、测电阻的不同方法和
电阻率 验内容全面考查,故该实验是历
原理以及实验创新设计,都是电
年来考频最高的电学实验,2024
学实验的备考重点。
2021·全国甲卷23 高考备考依然是核心。
1.(2023·全国乙卷,T23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微
器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻 (阻值 )、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀
双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S
(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为 ,然后将K与2端相
连,此时电压表读数记为 。由此得到流过待测金属丝的电流I= ,金属丝的电阻 。(结果均
用 、 、 表示)
(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:
( ) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43(
0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
)
(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻 。
(5)用米尺测得金属丝长度 。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图
(b)所示,该读数为 mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与d相等。
(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 。(保留2位有效数字)
【答案】 0.150/0.151/0.149 5.0
【详解】(1)[1]根据题意可知, 两端的电压为
则流过 即流过待测金属丝的电流
[2]金属丝的电阻
联立可得
(5)[3]螺旋测微器的读数为
(6)[4]根据电阻定律
又
代入数据联立解得
2.(2021·全国甲卷,T23)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:
小灯泡(额定电压2.5V,额定电流0.3A)
电压表(量程300mV,内阻300 )
电流表(量程300mA,内阻0.27 )
定值电阻R
0
滑动变阻器R(阻值0-20 )
1
电阻箱R(最大阻值9999.9 )
2电源E(电动势6V,内阻不计)
开关S、导线若干。
完成下列填空:
(1)有3个阻值分别为10 、20 、30 的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线,
R 应选取阻值为 的定值电阻;
0
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 (填“a”或“b”)端;
(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R 的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流
2
表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10mA时,小灯泡的电阻为 (保留
1位有效数字);
(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V,该同学经计算知,应将R 的阻值调整为
2
。然后调节滑动变阻器R,测得数据如下表所示:
1
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻 (填“增大”“减小”或
“不变”);
(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA,可得此时小灯泡电功率P= W
1
(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300mA时,小灯泡的电功率为P,则 = (保留至整
2
数)。
【答案】 10 a 0.7 2700 增大 0.074 10
【详解】(1)[1]因为小灯泡额定电压2.5V,电动势6V,则滑动滑动变阻器时,为了保证电路安全,需要定值
电阻分担的电压
则有
则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线,即R 应选取阻值为10 ;
0
(2)[2]为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端;
(3)[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时,电压为7mV,则小灯泡的电阻为
(4)[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时,有
解得
(5)[5]由图(b)和表格可知流过小灯泡电流增加,图像中 变大,则灯丝的电阻增大;
(6)[6]根据表格可知当电流为160mA时,电压表的示数为46mV,根据(4)的分析可知此时小灯泡两端电压
为0.46V,则此时小灯泡电功率
P=0.46V×0.16A≈0.074W
1
[7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时,小灯泡两端电压为2.5V,此时小灯泡电功率
P=2.5V×0.3A=0.75W
2
故有
一、电学基本仪器的读数1.游标卡尺的原理与读数
(1)游标卡尺的精确度
刻度格数 刻度总长度/mm 每小格与1毫米差/mm 精确度/mm
10 9 0.1 0.1
20 19 0.05 0.05
50 49 0.02 0.02
(2)读数方法:若游标尺第k条刻度线与主尺的刻度线对齐,则测量结果=主尺读数+k×精确度
2.螺旋测微器的原理与读数
(1)精确度:0.01 mm
(2)读数方法:测量值=固定刻度读数+可动刻度读数(含估读)×0.01,单位为mm.
(3)注意事项
螺旋测微器读数时要估读,以毫米为单位,小数点后必须为3位,同时注意固定刻度上的半刻度线是否露出.
3.电流表和电压表的读数
量程 精确度 读数规则
电流表0~3 A 0.1 A 与刻度尺一样,采用估读,读数规则较
电压表0~3 V 0.1 V 简单,只需要精确值后加一估读数即可
电流表0~0.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位,采用估读
电压表0~15 V 0.5 V 估读位与最小刻度在同一位,采用估读
二、伏安法测电阻和导体电阻率的测量
1.电流表的内、外接法:
内接时,R >R ;外接时,R <R
测 真 测 真.
(1)R x≫R
A
或>时内接;R x≪R
V
或<时外接.
(2)若R
x
既不很大又不很小时,先算出临界电阻R
0
=(仅适用于R A≪R
V
),若R
x
>R
0
时内接;R
x
<R
0
时外接.
(3)若为R、R均不知的情况时,用试触法判定:电流表变化大内接,电压表变化大外接.
A V
2.滑动变阻器分压式接法与限流式接法的选择
(1)滑动变阻器两种接法的比较
限流接法 分压接法 对比说明
两种接法电路图
串、并联关系不同
(忽略电源内阻)
负载R上电压调节
≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大
范围
负载R上电流调节
≤I≤ 0≤I≤ 分压电路调节范围大
范围
闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了保护电路元件
(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况
①要求电压表能从零开始读数,或要求电压(或电流)变化范围足够大。
②当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时。
③若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表等元件的允许电流。
注:为了便于调节,分压式接法要选用最大阻值较小的滑动变阻器。
3.电表的选择和电表改装
(1)电流表、电压表量程的选择
①U-I(I-U) 图像中坐标值或表格中数值范围;
②根据待测电阻的额定值(P、U、I)综合计算,确定电流表或电压表量程.
(2)电表两种改装的比较
改装成大量程电压表 改装成大量程电流表
内部电路
改装原理 串联分压 并联分流
改装后的量程 U=I(R+R) I=I
g g g
改装成的电压表 改装成的电流表
校准电路
4.测量金属的电阻率
(1)长度、横截面积的测量
用毫米刻度尺测金属丝的有效长度,用螺旋测微器测金属丝的直径,进而计算金属丝的横截面积.
(2)电阻的测量
用伏安法测电压、电流,作出U-I图像,则电阻等于图线的斜率(原理图如右图).
(3)误差分析
①金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差.
②测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响,因为电流表外接,所以R R
真
测量电压表内阻
闭合S,调节电阻箱R,当A、B两点的电势相等
3
时, 示数为零,R和R两端的电压相等,设为
1 3
U,同时R和R两端的电压也相等,设为U,根
1 2 x 2
电桥法
据欧姆定律有=,=,由以上两式解得R·R=
1 x
R·R,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可
2 3
求出被测电阻R的阻值
x1.某同学利用如下器材,采用图甲所示电路测量某金属材料的电阻率。
A.待测金属丝(电阻约为 )
B.毫米刻度尺
C.螺旋测微器
D.电流表 ( , 约为 )
E.毫安表 ( , )
F.定值电阻
G.滑动变阻器 ( , )
H.蓄电池( ,最大电流 ,内阻很小)
(1)按图甲所示电路,在图丙实物图上,用笔画线代替导线,进行实物图连接 。
(2)该同学改变滑动变阻器的滑片位置,测得多组电流表 、 的值 、 。以 为横坐标, 为
纵坐标,绘得图像如图乙所示,则金属丝的电阻 ,金属的电阻率为 。(结果用金属丝长度L、
金属丝直径d和图乙中的a、b表示)
【答案】(1)(2)
【详解】(1)按照图甲所示连接电路图,如图所示。
(2)[1]由并联电路知
可得
结合图乙可知
[2]根据电阻定律有
、
代入得
2.如图所示,利用圆柱体容器及相关电路测量盐水的电阻率。
(1)用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径d,由玻璃管侧壁的刻度尺测出压缩后盐水的高度h。
(2)闭合开关S,开关S 接 (填“1”或“2”)端,调节滑动变阻器R,使电压表的读数为U,滑
1 2 1
动变阻器滑片不动,然后将开关S 接 (填“1”或“2”)端,再次记录电压表的读数为U,发现
2 2
U>U,则电阻R 两端的电压为 。
1 2 0
(3)已知定值电阻R,根据(1)(2)测量的数据,计算得待测盐水的电阻率为 。
0
【答案】 2 1 U-U
1 2【详解】(2)[1][2][3]由于U>U,所以闭合开关S 后,开关S 应该先接2端再接1端,先后两次电压表的读
1 2 1 2
数为U 和U 之差U-U 即等于电阻R 两端的电压;
1 2 1 2 0
(3)[4]由于盐水和电阻R 串联,电流相等,则由欧姆定律和电阻定律得
0
联立以上两式解得待测盐水的电阻率为
3.某同学想测定盐溶液的电阻率,具体操作步骤如下:
①如图甲所示,在长方体绝缘容器内插入两竖直金属薄板A、B(金属薄板略小于容器横截面积),A板固定在
左侧,B板可移动。把B移动到容器的最右侧。
②按图乙连接电路,将a、b两表笔短接,调节滑动变阻器,使灵敏电流计G满偏。
③保持滑动变阻器的滑片位置不变,将A、B两板接在a、b两表笔之间,在容器内倒入适量的盐溶液,使灵敏
电流计半偏。
(1)已知电源的电动势为E,灵敏电流计的满偏电流为 ,容器内部底面长度为L,倒入溶液的体积为V,则此
盐溶液的电阻率为 。(用E、 、L、V表示)
(2)A、B两板接在a、b两表笔之间后,要使灵敏电流计的示数增大,应 (填“增加”或“减少”)倒入
盐溶液的体积。
(3)某同学测量出该盐溶液的电阻率 后,想按图丙(a)所示电路测定一个实验电源的电动势与内阻。
向容器内倒入体积 的盐溶液后,通过移动B板来改变A、B两板的间距x,读取电流表的示数I,
记录多组数据,做出 图像如图丙(b)所示。已知容器内部底面长度 ,可以求出电源的电动势为
V,内阻为 。(结果均保留三位有效数字)
(4)不考虑实验过程中的偶然误差,关于上述方法测得的电动势、内阻与真实值的关系,下列说法正确的是
______。
A.测得的电动势和内阻均比真实值大
B.测得的电动势和内阻均比真实值小C.测得的电动势准确,内阻偏大
D.测得的电动势偏大,内阻准确
【答案】(1)
(2)增加
(3)
(4)C
【详解】(1)因为灵敏电流计后来半偏,即
由于
联立解得
故填 ;
(2)要使灵敏电流计的示数增大,盐溶液的电阻应减小,绝缘容器底面的长度不变,横截面应增大,所以应该
增加倒入盐溶液的体积,故填增加;
(3)[1][2]由闭合电路欧姆定律可知
整理得
则由题图丙(b)有
联立解得
故填3.07,138;
(4)由实验图可知电流表与各元件为串联关系,由闭合电路欧姆定律得此实验方法测得实验电源的电动势准确,但此方法求得的内阻包含灵敏电流计的内阻,故内阻的测量值大于真实值,故选C。
4.如图甲所示为铜漆包线线圈,某同学想测量该线圈的匝数。该线圈的平均直径 ,已知铜导线的
电阻率 。
(1)如图乙所示,用螺旋测微器测得铜漆包线的直径 mm。
(2)该同学首先用欧姆表: 挡粗测该线圈的直流电阻指针偏转如图丙所示,则测量值为 Ω。
(3)为精确地测量该线圈的直流电阻 ,现提供以下器材供选择:
电流表 (量程50mA,内阻 ,示数用 表示)
电流表 (量程1mA,内阻 ,示数用 表示)
定值电阻
定值电阻
滑动变阻器R(最大阻值20Ω)
蓄电池E(电动势12V,内阻很小)
开关、导线若干。
①请选择合适器材在如图丁所示方框中补充完整实验电路图,并标上所选择仪器的代号。
②根据实验电路,线圈直流电阻的计算表达式为 (用题中所给的字母表示)。(4)该同学用上述实验测得该线圈直流电阻为51.0Ω,则该线圈的匝数为 匝。
【答案】(1)0.200/0.199/0.201
(2)48
(3)
(4)750
【详解】(1)用螺旋测微器测得铜漆包线的直径
d=0mm+0.01mm×20.0=0.200mm
(2)该同学首先用欧姆表 挡粗测该线圈的直流电阻,则测量值为4.8×10Ω=48Ω。
(3)①将A 与定值电阻R 串联可改装成量程为
2 1
的电压表,根据欧姆表粗测得待测电阻为48Ω,当电流表A 满偏时待测电阻两端的电压仅2.5V,电压测量范围
1
过小,误差较大。故待测电阻应于R 串联,可降低误差,电流表A 内阻已知,故电流表内接,电路如图:
2 1
②线圈电阻
(4)根据
, ,
解得
解得
匝
5.实验小组发现某暖手器内部有一发热片,他们对发热片的电阻率和耗电情况进行探究。
(1)如题图1甲所示,发热片的总长度L为1160mm,横截面的宽度W为1.72mm,用螺距为0.5mm、50分度的螺旋测微器测量横截面的厚度d,示数如题图1乙所示,d为 mm。
(2)用多用电表测得发热片的电阻为6.0Ω,则该发热片的电阻率为 Ω•m(保留2位有效数字)。
(3)为进一步探究发热片的耗电情况,他们设计了如题图2所示的实验电路图(部分连线未完成),图中R为发
热片,V为电压表,mA为电流表,E为电池。已知电流表的内阻约为0.5Ω,电压表的内阻为数千欧,为更精
确地测量发热片的电功率,应将电路图中的P点与 (选填“M”“N”)点相连。
(4)正确连接电路并闭合S后,每隔一定时间记录电流I及其对应的电压U,得到发热片电功率P随时间t的变化
曲线如题图3所示。由图可估算,在0~3h内发热片消耗的电能约为 W•h(保留2位有效数字)。
【答案】(1)0.060
(2)
(3)M
(4)5.1
【详解】(1)根据图1乙可读的发热片横截面的厚度
(2)根据电阻定律可得该发热片的电阻率
(3)电流表内阻约为待测电阻阻值的 ,因此若电流表内接会造成较大的分压,而若电流表外接,由于电压
表的内阻远大于待测电阻的阻值,则因电压表分流造成的误差显然更小,由此可知测量该电阻值时应选择电流
表的外接法,故选M。
(4)根据 ,可近似将图线看成线性变化,0时刻发热片的电功率 约为1.83W,3h时刻发热片的发热功率
约为1.55W,由此可得3h内发热片消耗的电能约为
6.已粗略测得金属电阻丝的阻值约为6Ω,为了更精确地测量这根金属电阻丝的阻值,进而测得其电阻率,实
验小组采用伏安法继续进行测量。现有实验器材如下:
A.电源E(电动势3.0 V,内阻约0.5 Ω)
B.电压表V(0~3 V,内阻约3 kΩ)
1
C.电压表V(0~15 V,内阻约15 kΩ)
2
D.电流表A(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)
1
E.电流表A(0~3 A,内阻约0.025 Ω)
2
F.滑动变阻器R(0~5 Ω,3 A)
1
G.滑动变阻器R(0~1750 Ω,1.5 A)
2
H.开关S和导线若干
(1)为了调节方便,测量准确,并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围,滑动变阻器应选用 、
连接电路时,电压表应选 、电流表应选 (均选填选项前的字母);
(2)如图甲所示,实验小组使用螺旋测微器测得金属电阻丝的直径为 mm;
(3)请在乙图中用连线代替导线完成实验器材的连接 (提示:注意选取合适的电表量程);
(4)保持(3)中实物图的电源、开关及滑动变阻器组成的原控制电路部分不变,实验小组对测量电路进行了创
新。如图丙所示,在金属电阻丝上夹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C,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。实验中改变触头P与电阻丝接触的位置,并移动滑动变
阻器的滑片,使电压表示数U保持不变,分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L,记录对应的电流I。利用测量数据画出 –L图像,已知其中图线上某点的坐标为(a,b),如图丁所示。根据图像信息,用电阻丝的
直径d、电压U、a、b及必要常数可计算得出电阻丝的电阻率ρ= 。
【答案】(1) F B D
(2)0.550
(3)
(4)
【详解】(1)[1]因要求在实验中获得尽可能大的电压调节范围,滑动变阻器采用分压式接法,为了调节方便,
滑动变阻器选用阻值小的,故滑动变阻器应选F;
[2]电压表选用量程和电源电动势接近的,故根据电源电动势为3.0V,故电压表选用B;
[3]根据电压表量程可知,通过电阻的最大电流为
故电流表选用D;
(2)金属电阻丝的直径为
(3)由于待测电阻Rx约为6Ω,有,故电流表采用外接法,实物连接如下图
(4)根据
和可得
由图象图像斜率可得
其中
联立解得
7.宋同学正在实验室测量一根弹性导电绳的电阻率。如图甲所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两
端分别用带有金属夹A、B的导线接入图乙所示的电路中。
(1)实验中需要用螺旋测微器测量导电绳的直径,某次测量到的示数如图丙所示,则该次测量时导电绳的直径
cm。
(2)实验中先闭合开关 、 ,调节滑动变阻器R,使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置,记录两表的示
数 和 。然后断开开关 ,电流表的示数将 (填“变大”、“变小”或“不变”),调节滑动变阻器
R的滑片,使电流表的示数为 ,记下此时电压表的示数U,则此时导电绳的电阻 (用U、 和
表示),并记录此时金属夹A、B间的距离L和导电绳的横截面积S。(3)多次拉伸导电绳,重复上面的实验,利用获得的多组数据绘制的 图像如图丁所示,则弹性导电绳的电
阻率 (用a、b和c表示)。
【答案】(1)0.5313
(2) 变小
(3)
【详解】(1)导电绳的直径
(2)[1]断开开关S,电路中总电阻增大,总电流减小,电流表的示数变小;
2
[2]根据电路欧姆定律,先闭合开关 、 时
然后断开开关
联立解得此时导电绳的电阻
(3)根据题意分析
则弹性导电绳的电阻率为图线的斜率
8.某课外研究性学习小组设计了测量盐水电阻率 的实验原理图如图甲。所用器材有:电源 (电动势 约为
,内阻一定),毫安表 (量程为 ,内阻 不可忽略);滑动变阻器 (最大阻值为 ,允许通
过的最大电流为 ),电压表 (量程为 ,内阻约为 );电压表 (量程为 ,内阻约为
);装有耐腐蚀固定电极板、可动电极板和温度计的长方体有机玻璃样品池 ;开关 ,导线若干。(1)为了使电压表和电流表均有较大的偏转,则电压表应选用 (选填“ ”或“ ”),根据图甲所示的
原理图,在图乙的实物图中,完成连线 ;
(2)用20分度游标卡尺测量样品池的深度 如图丙所示,则 mm,用游标卡尺测量样品池的宽度d,用
毫米刻度尺测量固定电极板和可动电极板间的距离 ;
(3)在样品池中注满待测盐水,闭合开关,调节滑动变阻器,读出电压表的示数 和电流表的示数 ,并记录此
时固定电极板和可动电极板间的距离 ;然后改变固定电极板和可动电极板间的距离,分别记录电压表的示数
、电流表的示数 和固定电极板和可动电极板间的距离 ;如此完成6次测量并记录相应数据;应用图像法
对数据进行处理,以 为纵轴,以 为横轴,作出如图丁所示的图像,图中 为已知量,测量并记录盐
水的温度,则此温度下盐水的电阻率 (结果用字母 表示),电流表的内阻对电阻率
的测量值 (选填“有影响”或“无影响”),电流表的内阻 (结果用字母 表示)。
【答案】(1) 见解析
(2)105.80
(3) 无影响
【详解】(1)[1][2]因为电源的电动势约 ,为了电压表有较大的偏转,所以应选择电压表 ;根据电路图连线如图所示
(2)[1]游标卡尺的读数为
(3)[1][2][3]因为
所以斜率
解得
电流表的内阻对电阻率的测量值无影响,电流表的内阻
9.某学习小组用电阻约为5Ω的金属丝做“测量金属丝的电阻率”实验。
(1)除电源(电动势3.0V,内阻不计)、电压表(量程0 ~ 3V,内阻约3kΩ)、开关、导线若干外,还提供如下
实验器材:
A.电流表(量程0 ~ 0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程0 ~ 3.0A,内阻约0.02Ω)
C.滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A)
D.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定电流0.5A)
为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (选填实验器材前对
应的字母)。
(2)测量金属丝电阻R 的电路如图甲所示,某同学按电路图连接器材,如图乙所示。其中 (选填
x
“①”“②”或“③”)连线是错误的。(3)该同学正确地完成了实验操作,在U—I坐标系中标出了测量数据的坐标点,如图所示。请你在图中描绘出U
—I图线 ,根据图线计算该金属丝的电阻值R = Ω(结果保留两位有效数字)
x
(4)用电流传感器测量通过定值电阻的电流,电流随时间变化的图线如图甲所示。将定值电阻替换为小灯泡,电
流随时间变化的图线如图乙所示。请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化 。
【答案】(1) A C
(2)①
(3) 4.5
(4)刚闭合开关时,灯丝温度较低,电阻较小,电流较大;随着灯丝温度升高,电阻逐渐增大,电流逐渐减小;
当灯丝发热与散热平衡时,温度不变,电阻不变,电流保持不变。
【详解】(1)[1]电源电动势E = 3V,金属丝电阻约为5Ω,则电路中最大电流约为故选量程0 ~ 0.6A的电流表,故选A。
[2]为了调节方便,滑动变阻器阻值应选和待测金属丝阻值接近的。
故选C。
(2)乙图中①连线是错误的,其连接在滑动变阻器的一端应连接在滑动变阻器的下柱上。
(3)[1] 在图中描绘出U—I图线有
[2]根据
(4)刚闭合开关时,灯丝温度较低,电阻较小,电流较大;随着灯丝温度升高,电阻逐渐增大,电流逐渐减小;
当灯丝发热与散热平衡时,温度不变,电阻不变,电流保持不变。
10.某同学想要测量一新材料制成的粗细均匀电阻丝的电阻率,设计了如下的实验。
(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,示数如图甲所示,测得其直径 mm。
(2)用多用电表粗测电阻丝的阻值。选择旋钮打在“×100”挡,进行欧姆调零后测量,指针静止时位置如图乙所
示,此测量值为 Ω。
(3)为了精确地测量电阻丝的电阻 ,实验室提供了下列器材:
A.电流表 (量程500μA,内阻 )
B.电流表 (量程10mA,内阻 约为0.1Ω)C.滑动变阻器 ( ,额定电流0.5A)
D.滑动变阻器 ( ,额定电流1A)
E.电阻箱R(阻值范围为 )
F.电源(电动势3.0V,内阻约0.2Ω)
G.开关S、导线若干
①实验小组设计的实验电路图如图丙所示,开关闭合前,滑动变阻器滑片应位于 端(选填“最左”、
“最右”或“居中”)。由于没有电压表,需要把电流表 串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,则电阻箱
的阻值 Ω。滑动变阻器应选择 (选填“ ”或“ ”)。
②正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器测得电流表 的示数为 ,电流表 的示数为 ,测得电阻
丝接入电路的长度为L,则电阻丝的电阻率 (用题中所给或所测得的物理量的符号表示)。
【答案】(1)2.150/2.149/2.151
(2)600
(3) 最左 5000
【详解】(1)如图所示,其螺旋测微器的主尺读数为2mm,所以其读数为
(2)由题意可知,其倍率为 ,所以其读数为
(3)①[1]由题图可知,滑动变阻器采取分压式接法,开关闭合前,滑动变阻器滑片应位于最左端。
[2]电流表 串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,由
解得
[3]由于滑动变阻器采用分压式接法,所以为了减少实验误差,滑动变阻器应该选择
②[4]电阻丝两端的电压为
流过电阻丝的电流为
由于欧姆定律有
由电阻定律有整理有