知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．现有一合金制成的金属丝导体．为测量该金属丝的电阻率，现用伏安法测量金属丝两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该金属丝的直径，用游标卡尺测量该金属丝的长度．螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示．

在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测电阻丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：V（量程3V）；
电流表：A₁（量程0.6A，内阻约0.2Ω）  A₂（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E₁（电动势3V，内阻不计）     E₂（电动势12V，内阻不计）；
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．
（1）由图甲、乙所示直径为    mm，长度为    cm．
（2）用欧姆表×100Ω档位测量电压表，如丙图所示，则电压表阻值是    Ω．
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），在下面虚线框中完成电路原理图．

难度：中等

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2．滑动变阻器由陶瓷筒和密绕在其上的螺线管状电阻丝组成，为了在不破坏滑动变阻器的前提下粗略测量电阻丝的电阻率，某同学做了如下实验：

（1）用刻度尺测得螺线管1cm长度上的电阻丝匝数为n，则电阻丝的直径d=    m．
（2）如图甲所示，用游标卡尺测量滑动变阻器绕有电阻丝部分的外径D，用刻度尺测量电阻丝螺线管的总长度L．游标卡尺示数如图乙，则螺线管的外径D是    m．螺线管外径D远大于电阻丝直径d，则绕制滑动变阻器的电阻丝的总长度可表示为    （用n、D、L表示）．
（3）用以下器材测量待测滑动变阻器R₁的总电阻：
A．待测滑动变阻器R₁（总电阻约为50Ω）；
B．电流表A₁（量程为50mA，内阻r₁为10Ω）；
C．电流表A₂（量程为300mA，内阻r₂约4Ω）；
D．滑动变阻器R₂（最大阻值10Ω）；
E．定值电阻R₀（阻值为10Ω）；
F．电源E（电动势约为3V，内阻不计）；
G．单刀单掷开关S，导线若干．
测量中要求电流表的读数不小于其量程的
1
3
，方框内为该同学设计的电路图的一部分，请将电路图丙补画完整．
（4）若某次测量中电流表A₁的示数为I₁，电流表A₂的示数为I₂，则由已知量和测得量计算滑动变阻器总电阻的表达式为R₁=    ．
（5）计算绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率的表达式为ρ=    ．（用n、d、D、L、R₁表示）

难度：中等

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3．影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小．某课题研究小组在研究用某种材料制作的用电器件Z的导电规律时，利用如图（a）所示的分压电路测得其电压与电流的关系如表所示：
U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60
I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20

（1）根据表中数据，判断用电器件Z可能属于材料；
（2）把用电器件Z接入如图（b）所示的电路中，闭合开关电流表的读数为1.8A，电池的电动势为3V，内阻不计，则电阻R的电功率为．

难度：中等

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4．不同的金属材料其导电性能不同，我们可以用电导G（单位：西门子S）来衡量．
（1）为了得到金属铜导线的电导G与哪些因素有关，在控制实验室温度不变的条件下，某组同学进行了实验．将实验数据汇总如下：
导线直径d（mm） 1 2 3 2 2 2
导线长度l（cm） 10 10 10 20 30 40
电导G（S） 468 1875 4219 937 625 468
根据表中数据可得，电导G与成正比，与成反比；
（2）为了测量不同金属的导电性能，该组同学采用直径为1mm、长度为10cm的不同金属导线进行了进一步测量，数据汇总如下：
金属铜铝铁钨
电导G（S） 468 300 86 136
导线两端电压U（V） 1.07×10^-3 3.33×10^-3 0.017 0.015
流过导线电流I（A） 0.5 1 1.5 2
根据表中数据可得，电导G与电压U、电流I的关系式为：．四种金属中，金属的导电性能最差．

难度：中等

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5．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测合金电阻丝阻值R_x约为4Ω．
①用游标卡尺测量电阻丝的长度L．测量结果如图1所示，图中读数为L=    mm．
用螺旋测微器测量电阻丝的直径d．测量结果如图2所示，图中读数为d=    mm．

②为了测量电阻丝的电阻R，除了导线和开关S外，
还有以下一些器材可供选择：
电压表V，量程3V，内阻约3kΩ
电流表A₁，量程0.6A，内阻约0.2Ω
电流表A₂，量程100μA，内阻约2000Ω
滑动变阻器R₁，0～1750Ω，额定电流0.3A
滑动变阻器R₂，0～50Ω，额定电流1A
电源E（电动势为3V，内阻约为1.2Ω）
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表    ，滑动变阻器    ，（填器材的符号）
③在所给的实物图3中画出连线，接成测量电路图．
④若电压表测量值为U，电流表测量值为I，用测量的物理量表示计算材料电阻率的公式是ρ=    ．

难度：较易

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6．小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω．他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，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3.0V，内阻约1Ω）；
电流表A₁（量程0～100mA，内阻约5Ω）；
电流表A₂（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）；
电阻箱R（0～999.9Ω）；
开关、导线若干．
小明的实验操作步骤如下：
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．根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，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，调整电阻箱接入电路中的阻值，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．
①小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次测量中该电阻丝直径的测量值d=     mm；
②实验中电流表应选择    （选填“A₁”或“A₂”）；
③小明用记录的多组电阻箱的电阻值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R-L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，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=    （用给定的物理量符号和已知常数表示）；
④若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果是否会产生影响？若有影响，请说明测量结果将偏大还是偏小．（不要求分析过程，只回答出分析结果即可）
答：    ．

难度：中等

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7．某同学为测量-种新材料制成的均匀圆柱体的电阻率．

（1）用螺旋测微器测量其直径，示数如图甲所示，则直径d= mm；用游标为20分度的卡尺测最其长度，示数如图乙所示，其长度L= mm；用多用电表测量此圆柱体轴线方向的电阻，选用电阻“×10”档，正确操作后表盘的示数如图丙所示，则欧姆表测得的电阻值R₁= Ω．
（2）他改用如图丁所示的电路测量该圆柱体的电阻R，所用器材代号和规格如下：
①电流表A （量程0～15mA，内阻R_A=20Ω）
②电压表V（量程0～3V，内阻约2kΩ）
③直流电源E（电动势3V，内阻不计）
④滑动变阻器R₀（阻值范围0～20Ω）
开关S、导线若干．
若实验中电流表示数为I、电压表示数为U，要更准确得到该圆柱体的电阻，计算电阻R的表达式为：，进而可得出该种材料的电阻率．

难度：中等

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8．在“测定金属电阻率”的实验过程中：
（1）正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是 mm、 A、 V．

（2）实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10Ω，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为20kΩ，电源为干电池，其电动势E=4.5V，内阻较小．则电路图（选填字母代号）为实验选择电路，该电路测量的金属丝电阻比真实值偏（选填“大”或“小”）．

难度：较易

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9．在“测定金属的电阻率”实验中，
（1）利用螺旋测微器测量合金丝的直径d．某次测量时，螺旋测微器的示数如图1所示，则该合金丝直径的测量值d=    mm．
（2）若测出合金丝长度为L，直径为d，电阻为R，则该合金电阻率的表达式ρ=    ．（用上述字母和通用数学符号表示）
（3）按图2所示的电路图测量合金丝的电阻R_x．实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：
A．待测合金丝R_x（接入电路部分的阻值约5Ω）
B．电源（电动势4V，内阻不计）
C．电流表（0～3A，内阻约0.01Ω）
D．电流表（0～0.6A，内阻约0.2Ω）
E．灵敏电流计G（满偏电流I_g为200µA，内阻r_g为500Ω）
F．滑动变阻器（0～10Ω，允许通过的最大电流l A）
G．滑动变阻器（0～100Ω，允许通过的最大电流0.3A）
H．电阻箱R₀（0～99999.9Ω）

为了测量准确、调节方便，实验中电流表应选    ，滑动变阻器应选    ．（均填写仪器前的字母）
（4）按图2所示的电路图测量合金丝的电阻R_x，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于    端（选填“a”或“b”）．
（5）甲同学按照图2电路图正确连接好电路，将电阻箱接入电路的阻值调为R₀=14500Ω，改变滑动变阻器接入电路的电阻值，进行多次实验，根据实验数据，画出了灵敏电流计的示数I_G和电流表Ⓐ的示数I_A的关系图线如图3所示．由此可知，合金丝接入电路的电阻测量值R_x=    Ω（保留两位有效数字）．
（6）乙同学选择同样的器材，按图4所示电路测量合金丝的阻值R_x，保持电阻箱接入电路的阻值不变．在不损坏电表的前提下，他将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，灵敏电流计的示数I_G和电流表Ⓐ的示数I_A也随之增加，图5反映I_G-x和I_A-x关系的示意图中可能正确的是    ．

难度：中等

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10．兴趣小组的同学想测量一捆带绝缘漆的镍铬合金丝的长度．
（1）如图1所示，他们用螺旋测微器测得合金丝的直径d=    mm．查得镍铬合金丝的电阻率为，若测出合金丝的电阻为R，则合金丝的长度可以根据公式L=    求出（用ρ、d、R 表示）．
（2）他们用表盘如图2所示的多用电表测量合金丝的电阻．先将选择开关调到电阻挡的“X10”位置，将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插扎，把两笔尖相互接触，调节    （选填“S”或“T”），使多用电表的指针指向电阻挡的    （选填“0”或“∞”）刻线．之后将红、黑表笔的笔尖分别与合金丝两端接触，发现指针偏转角度过大，于是他们将选择开关调到电阻挡的    （选填“X1”或“X100”）位置．

（3）正确选择挡位并重新调零后，他们将红、黑表笔分别与合金丝的两端接触，测得合金丝的电阻为15Ω．他们还想用伏安法测量合金丝的电阻时，发现实验室提供的电表内阻约0.5Ω，电压表内阻约3kΩ．为减小测量误差，在实验中应采用图3中的    （选填“甲”或“乙”）电路．
（4）他们选择合适的电路后，分别用最大阻值是5Ω、50Ω、2000Ω 的三种滑动变阻器做限流电阻．当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别做出电压表读数U随滑片移动距离x的关系曲线a、b、c．如图4所示．用最大阻值为2000Ω 的滑动变阻器做实验得到的图线是图中的    （选填“a”、“b”或“c”）为减小实验误差，应选择图中的    （选填“a”、“b”或“c”）所对应的滑动变阻器．

难度：较易

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