高考物理一轮复习 考点通关练 考点30 测定金属的电阻率 描绘小灯泡的伏安特性曲线.docx

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高考物理一轮复习考点通关练考点30测定金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线

考点30　测定金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线

考点名片

考点细研究：

本部分考查要点有：

（1）游标卡尺、螺旋测微器读数；

（2）伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率；（3）描绘灯泡的伏安特性曲线；（4）电路的设计与连接、仪器的选择。

其中考查到的如：

2016年天津高考第9题、2016年浙江高考第22题、2015年海南高考第11题、2015年福建高考第19题、2015年浙江高考第22题、2015年广东高考第34题

（2）、2014年山东高考第22题、2014年福建高考第19题、2014年江苏高考第10题、2014年浙江高考第22题等。

备考正能量：

高考中对这两个实验考查频率较高，侧重对实验原理，电流表、电压表和滑动变阻器使用方法的考查。

主要考查形式有：

电路设计、数据处理、误差分析、描点画图等能力。

预计今后仍为命题热点。

一、基础与经典

1．

（1）如图1所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9mm长10等分、19mm长20等分，它们的读数依次为________mm，________mm。

（2）使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图2所示，则图a、b金属丝的直径分别为_______mm，_______mm。

（3）①图3甲用0.6A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3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A。

②图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。

答案　

（1）17.7　23.85　

（2）2.150　0.045　（3）①0.02　0.44　0.1　2.20　②0.1　1.70　0.5　8.5

解析　

（1）左边主尺读出17mm，游尺上第7格与主尺刻度对齐，故读数为17mm＋7×0.1mm＝17.7mm；

右边主尺读出23mm，游尺上第17格与主尺刻度对齐，故读数为23mm＋17×0.05＝23.85mm。

（2）a图：

主尺读出2mm，套筒读出15.0×0.01＝0.150mm，故读数为2mm＋0.150mm＝2.150mm。

b图：

主尺读出0，套筒读出4.5×0.01＝0.045mm，故读数为0＋0.045mm＝0.045mm。

（3）①0.6A量程时最小分度为0.02A，读数应读到本位即百分位，故表针示数为0.44A；3A量程最小分度为0.1A，读数应读到下一位，即百分位，故表针示数为2.20A。

②较小量程3V的最小分度为0.1V，读数应读到下一位，即百分位，图中指针示数为1.70V；较大量程15V的最小分度为0.5V，应读到本位即十分位，图中表针指示为8.5V。

2.在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。

若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

答案　Rx1　大于　小于

解析　由于Rx>，利用内接法即题图甲误差更小，更接近待测电阻的真实值。

测量值Rx1＝＝Rx＋RA，即Rx1大于真实值。

测量值Rx2＝，即Rx2小于真实值。

3．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________（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________（填图中表示接线柱的数字）之间出现了________（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2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。

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。

________________________________________________________________________________________________________________________

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，用图象法求电阻值）

解析　本题考查“测金属电阻率”实验、器材的使用及读数、实验分析与实验设计能力。

（1）螺旋测微器读数前应旋紧止动旋钮，即部件B，防止读数时螺杆移动；由图中的示数，读出合金丝直径为0.01mm×41.0＝0.410mm。

（2）图示位置电压表的示数很大，而电流表的示数很小，调节滑动变阻器示数变化很小，可以判断电路中出现断路，使电压表和电流表串联在电路中，可能是电路中7、9之间出现了断路。

（3）由于电流表的内阻只有约0.3Ω，又由于58.7Ω>Ω＝30Ω，因此采用电流表内接，可以减小电阻测量的误差；另外也可以采用多次测量求平均值的方法减小实验误差。

4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图甲所示方式连接好电路，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）若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路。

（2）某同学测出电源和小灯泡的UI图线如图乙所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0A，则R＝________Ω。

答案　

（1）g

（2）0.8

解析　

（1）调节滑动变阻器，电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路。

（2）由电源的UI图线知E＝3.0V，r＝1Ω，当小灯泡与电阻串联后由闭合电路欧姆定律得E＝I（R＋r＋R灯），又由小灯泡的UI图线得R灯＝＝1.2Ω，解得R＝0.8Ω。

二、真题与模拟

5．[2016·浙江高考]某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。

采用分压电路接线，图1是实物的部分连线图，待测电阻为图2中的R1，其阻值约为5Ω。

（1）测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________（填“a”或“b”）、导线②连接________（填“c”或“d”）。

（2）正确接线测得实验数据如下表，用作图法求得R1的阻值为________Ω。

U/V

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

2.40

I/A

0.09

0.19

0.27

0.35

0.44

0.53

（3）已知图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选________（填选项）。

A．①连接a，②连接cB．①连接a，②连接d

C．①连接b，②连接cD．①连接b，②连接d

答案　

（1）a　d　

（2）如图所示　4.5（4.4～4.7）　（3）B

解析　

（1）因电压表的内阻远大于电阻R1的阻值，故电流表应外接，导线①连接a，因题述要求采用分压电路接线，故导线②连接d。

（2）由实验数据用作图法求得R1的阻值为

R1＝＝Ω＝4.5Ω。

（3）根据电阻定律R＝ρ＝ρ＝（其中l为边长，h为厚度），由题设条件知R2＝R1＝4.5Ω，因电压表的内阻仍远大于电阻R2的阻值，测电阻R2阻值的最优连接方式应是导线①连接a，导线②连接d，故选项B正确。

6．[2016·天津高考]某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。

可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：

电压表V1（量程0～3V，内阻等于3kΩ）

电压表V2（量程0～15V，内阻等于15kΩ）

电流表A1（量程0～200mA，内阻等于10Ω）

电流表A2（量程0～3A，内阻等于0.1Ω）

滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）

滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流0.5A）

定值电阻R3（阻值等于1Ω）

定值电阻R4（阻值等于10Ω）

定值电阻R5（阻值等于1kΩ）

电源E（E＝6V，内阻不计）

（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

（2）该同学描绘出的IU图象应是下图中的________。

答案　

（1）如图所示　

（2）B

解析　

（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，为了便于调节滑动变阻器应选择较小的R1。

给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1kΩ的定值电阻R5，改装成最大量程为4V的电压表。

给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10Ω的定值电阻R4，改装成最大量程为400mA的电流表。

（2）由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡的IU图象应是B。

7．[2015·福建高考]某学习小组探究一小灯泡在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接。

（1）实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接。

（2）某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A。

（3）该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小灯泡并联后，直接与电动势为3V、内阻为1Ω的电源组成闭合回路，可使小灯泡的总功率最大，其总功率的值约为________W（保留两位小数）。

答案　

（1）如图所示　

（2）0.44　（3）4　2.25（2.22～2.28均对）

解析　

（1）根据题意，实验电路为分压电路，电流表外接，按照电流流向即可完成连线，在连线时要注意电表的极性，并注意接线要连到接线柱上。

（2）因为电流表的精度是0.02A，所以读数时估读到本位，即0.44A。

（3）当电源的内阻与外阻相同时，小灯泡的总功率最大，即当总电流I＝＝1.5A，路端电压为U＝1.5V时，小灯泡的总功率最大，从题图中可知U＝1.5V时，通过每个小灯泡的电流为I0＝0.38A，所以有n＝＝4，总功率约为P＝IU＝1.5×1.5W＝2.25W。

8．[2015·广东高考]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等。

（1）使用多用电表粗测元件X的电阻。

选择“×1”欧姆挡测量，示数如图a所示，读数为________Ω。

据此应选择图b、c中的________（填“b”或“c”）电路进行实验