2013年高考物理考前指导
测定金属的电阻率
实验目的
1．描绘小电珠的伏安特性曲线．
2．分析小电珠伏安特性曲线的变化规律．
实验原理
1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．
2．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化．
实验器材
小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．
实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分
压式接法，按图1的原理图连接好实验电路．
图1
2．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关S.
3．移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.
U(V)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I(A)
U(V)
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
3.8
I(A)
4．拆除电路，整理仪器．
数据处理
1．在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．
2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)
3．将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．
误差分析
1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差．
2．电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数．
3．在坐标纸上描点、作图带来操作误差．
注意事项
1．电路的连接方式
(1)电流表应采用外接法，因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．
(2)滑动变阻器应采用分压式接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.
2．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．
3．I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U0＝1.0 V左右描点要密，以防出现较大误差．
4．电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即若使用“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程．
5．当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关．
6．误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线．
【2013高考突破】
1．(6分)为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图象应是 ( )
【答案】 C
2．(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”时，采用如图所示的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是
( )
A．小灯泡中灯丝已烧断
B．滑片接触不良
C．灯泡内部短路
D．滑动变阻器A端接触不良
【答案】 C
3．(6分)某同学用两种导电元件分别研究它们的导电性质，他根据实验中所测的数据，分别绘测了I－U图线，如图所示，下列判断正确的是 ( )
A．只有图甲正确 B．只有图乙正确
C．图甲、乙都可能正确 D．图甲、乙都一定不正确
【解析】 甲图说明该导电元件随着温度的升高电阻不发生变化，热稳定性好，这是可能的．乙图的斜率越来越小，说明该导电元件的电阻随着温度的升高电阻越来越大，这也是可能的．
【答案】 C
4．(6分)加在一个标有“220V 60W”字样的白炽灯泡两端的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图象表示．在下列四个图象中，可能符合实际情况的是 ( )
【答案】 B
5．(6分)现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡(图中用?表示)的伏安特性曲线．要求所测电压范围为0.1V～4V.
现有器材：直流电源E(电动势4.5V，内阻不计)，电压表V(量程4.5V，内阻约为4×104Ω)，电流表A1(量程250mA，内阻约为2Ω)，电流表A2(量程500mA，内阻值约为1Ω)，滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω)，电键S，导线若干．
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是________，下面两个电路应该选用的是______．
6．(10分)有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：
(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L＝__________cm.
(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)，该合金棒的电阻约为几个欧姆．图中有一处连接不当的导线是__________．(用标注在导线旁的数字表示)
(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R＝6.72Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2＝Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R＝__________.(用ρ、L、d、D表示)
7．(10分)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1mm，长度约为80cm，阻值约为3Ω.使用的电压表有3V(内阻约为3kΩ)和15V(内阻约15kΩ)两个量程，电流表有0.6A(内阻约为0.1Ω)和3A(内阻约为0.02Ω)两个量程．供限流用的滑动变阻器有A：0～10Ω；B：0～100Ω；C：0～1500Ω三种．可供选择的实验电器有如图甲、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，应选用图中的________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.
【答案】 (1)0.806(0.804～0.808均可)
(2)乙 (3)A (4)3 (5)0.6
8．(10分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：
(1)若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为________；
(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线为________；
(3)若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为________．
9．(10分)某实验小组想较精确地测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室可提供下列器材
A．待测线圈L(阻值约为5Ω)
B．电流表A(量程为0～0.6A，内阻约为0.5Ω)
C．电压表V(量程为0～3V，内阻约为6kΩ)
D．变阻器R1(阻值变化范围为0～10Ω)
E．变阻器R2(阻值变化范围为0～1kΩ)
F．电池E(电动势约6V，内阻不计)
G．两个开关S1、S2，导线若干
其中有两位同学分别设计了如图甲、乙所示的电路．
(1)为了使测量的数据较准确，应选________图所示的电路进行测量，滑动变阻器应该选________．
(2)某同学实验步骤如下：
A．按选出的电路图和实验器材，连接好实验电路；
B．合上S1、S2，移动滑动变阻器的触头到适当位置，稳定后读出电流表和电压表的示数；
C．移动滑动变阻器触头到不同位置，每次稳定后读出电流表、电压表的示数；
D．先断开S1，再断开S2，然后拆除实验装置，整理好实验器材．
上述实验过程中不妥一步是________；应改为______________________．
【答案】 (1)甲 D (2)D 先断开S2，再断开S1
10．(10分)在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5Ω.实验室备有下列实验器材
A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ)
B．电压表V2(量程15V，内阻约为75kΩ)
C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω)
D．电流表A2(量程600mA，内阻约为1Ω)
E．滑动变阻器R1(0～100Ω，0.3A)
F．滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)
G．电池E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)
H．开关S，导线若干
(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有________．
(2)为减小实验误差，应选用下图中________(填“甲”或“乙”)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来．
(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635mm，两电表的示数分别如图所示，则电阻值为________Ω，电阻率为______．
11．(10分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V 3W”，其他供选择的器材有：
电压表(量程为6V，内阻为20kΩ)；
电流表(量程为3A，内阻为0.2Ω)；
电流表(量程为0.6A，内阻为1Ω)；
变阻器R1(0～1000Ω，0.5A)；
变阻器R2(0～20Ω，2A)；
学生电源E(6～8V)；
开关S及导线若干．
实验中要求在电压表0～6V的范围内读取并记录12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，则在上述器材中，电流表应选________，变阻器应选________．
在虚线框中画出此实验的电路图．
【总结提升】 要掌握“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路特点，实验中描绘出的曲线反映了小灯泡的电阻随着电压的升高而增大的规律．
12．(10分)某研究性学习小组设计了如图甲所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系．图甲中E为直流电源，K为开关，K1单刀双掷开关，V为电压表，A为多量程电流表，R为滑动变阻器，Rx为待测稀盐水溶液液柱．
①实验时，闭合K之前应将R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端；当用电流表外接法测量Rx的阻值时，K1应置于位置________(填“1”或“2”)．
②在一定条件下，用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学变化)．实验中Rx的通电面积为20cm2，长度为20cm，用内接法测得Rx的阻值是3500Ω，则其电阻率为________Ω·m，由图乙中对应曲线________(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为________%(结果保留2位有效数字)．
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