2012走向高考系列物理一轮复习配套练习--测金属电阻率 描绘小灯泡伏安特6

2012走向高考系列物理一轮复习配套练习

测金属电阻率描绘小灯泡伏安特性曲线（带详答）一、选择题

1．“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是( )

A．用米尺测量金属丝的全长三次，算出其平均值

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线路，多次测量后算出平均值；

D．实验中保持金属丝的温度不变

[答案] AC

[解析] 应量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，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法，故AC操作错误．

二、非选择题

2．(2009·皖南八校联考)从下列器材中选出适当的器材，设计一测量金属丝的电阻率的电路．要求操作简便，又尽可能有较高的测量精度，并能得到多组数据．

金属丝L(已知其长度为L0，直径为D，电阻小于50Ω)；

电流表A1(量程为10mA，内阻r1＝40Ω)；

电流表A2(量程为500μA，内阻r2＝750Ω)；

电压表V(量程为10V，内阻为10kΩ)；

保护电阻R1(阻值为100Ω)；

滑动变阻器R2(总阻值约为20Ω)；

电池E(电动势为1.5V，内阻很小)；

开关S及导线若干．

(1)在虚线框中画出电路图，并标明所用器材的代号．

(2)若选出测量数据中的一组数据计算电阻率ρ，则表达式ρ＝________.

[答案] (1)如图所示

(2)πD 2

(I 1r 1－I 2r 2)4L 0I 2

(式中I 1为电流表A 1的示数，I 2为电流表A 2的示数)．

3．某同学测绘标有“3V、1.5W”小电珠的电功率随电压变化的图象，要使小电珠两端电压

从0连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有： A ．电流表：量程0～0.6A ，内阻约为1Ω B ．电流表：量程0～3A ，内阻约为2Ω C ．电压表：量程0～3V ，内阻约为2k Ω D ．电压表：量程0～15V ，内阻约为4.5k Ω E ．滑动变阻器：阻值范围0～10Ω，额定电流2A F ．电池组：电动势6V ，内阻约为1Ω

(1)选用的电流表代号为______；电压表代号为______． (2)用笔画线当导线，将图中的实物连成所需电路．

[答案] (1)A C (2)见解析图

[解析] (1)根据小电珠的额定电压和额定功率可得小电珠的额定电流为0.5A ，故电流表选

A.灯泡两端的电压最大为3V ，故电压表选C.

(2)小电珠的电阻较小，故采用电流表外接法，题目要求小电珠两端的电压从0连续变化，

故滑动变阻器采用分压式接法，实物图如图所示．

4．现有电源、滑动变阻器、电流表、电压表和一个额定电压小于电源电动势的小灯泡，要

测量小灯泡的功率随电压变化的情况． (1)画出所用电路的原理图；

(2)把测得各组P 、U 值画在P －U 2

图中，各点组成的图线应大致是什么样子？ [答案] (1)如下图(a)所示 (2)如下图(b)所示

[解析] (1)为了使测量结果更准确，一方面考虑一般电流表内阻和小灯泡电阻比较接近故

应选用电流表外接法，另一方面应使电压的变化范围尽可能大，故选用变阻器的分压接法．

(2)据功率的计算公式P ＝UI ，

再根据欧姆定律I ＝U R ，故P ＝U 2R

.

随所加电压的增加，小灯泡发热，温度升高，电阻随温度升高而增大，故所得P －U 2

图线的斜率k ＝1

R

应随R 增大而减小．

5．有一个小灯泡标有“6V、0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I －U 图线，下

列器材可供选用： A ．电压表(0～5V ，内阻10k Ω) B ．电压表(0～10V ，内阻20k Ω) C ．电流表(0～0.3A ，内阻1Ω) D ．电流表(0～0.6A ，内阻0.4Ω) E ．滑动变阻器(30Ω，2A)

F ．学生电源(直流9V)，还有开关和导线

(1)实验中电压表应选______，电流表应选______．(用序号字母表示) (2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图． [答案] (1)B C (2)电流表外接，分压式(图见解析) [解析] (1)电流表、电压表的选择

由小灯泡的标识可知其额定电压为U 1＝6V ，额定电流为I 1＝0.1A ，在额定电压下的电阻为R ＝60Ω.为了安全，小灯泡两端所加电压不能超过6V ，(通过小灯泡的电流不能超过

0.1A)，要测I－U图线，其电压变化范围应在0～6V间．因此电压表应选择B，电流表

应选择C.

(2)电流表内外接法的选择

由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差．本实验中小灯泡的最大电阻约R1＝60Ω，R1?R V，为了减少误差，应当用电流表外接法．(3)控制电路的选择

本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是I min＝0.1A，显然不符合实验要求；且实验数据应包括电压在零附近的数值，故只能用分压接法．实验电路图如下图所示．

6．在测定金属丝的电阻率的实验中：

(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，该金属丝的直径为________mm.

(2)已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量电阻丝的电阻时选用，应选用的器

材有________(只填序号)．

A．量程是0.6A，内阻是0.5Ω的电流表

B．量程是3A，内阻是0.1Ω的电流表

C．量程是3V，内阻是6kΩ的电压表

D．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表

E．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器

F．阻值为0～20Ω，额定电流为2A的滑动变阻器

G．蓄电池6V

H．开关一个，导线若干

(3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路．

[答案] (1)0.350 (2)A、C、F、G、H

(3)画电路时，还要确定内外接法：因R V/R x＝6000/10＝600>R x/R A＝20，所以应选电流表外

接法．如图所示．

[解析] (1)0.350；(2)显然G 、H 是唯一的必选器材．

选电流表：估算的最大电流I max ＝0.6A ，选A ；选电压表：D 项电压表量程过大，由6V/15V

＝1/2.5知，电压表指针偏转范围0～1/2.5，不足1/3，误差较大，C 项电压表虽量程小些，但我们可通过变阻器调控，使总电流在0.3A 以下，这时A 项电流表指针可接近半偏，可见应选C.

选滑动变阻器：由上述所选电压表要求，滑动变阻器必须采用分压电路，应选F 项变阻器，

显然，0～1000Ω的变阻器阻值太大，变化不明显，也不易操作，既可能烧坏电表，也会损坏本身．

7．(2009·成都模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用毫米刻度尺测出被测金属

丝的长度l .用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，用电流表和电压表测出金属丝的电阻

R x .

(1)请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ＝________(用上述测量量的字母表示)． (2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，毫米刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，

则金属丝长度的测量值为l ＝________cm ，金属丝直径的测量值为d ＝________mm.

(3)如图，要用伏安法测量R x 的电阻，已知电压表内阻约几千欧，电流表内阻约1Ω，若用

图(甲)电路，R x 的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)，若R x 的阻值约为10Ω，应采用________(选“甲”或“乙”)图的电路，误差会比较小．

[答案] (1)πd 2

R x

4l

(2)36.52(36.51～36.53均对)

0．798(0.796～0.799均对) (3)偏小 甲

8．(2010·江苏省名校联考)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究

这一现象，用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线．

实验可供选择的器材有：

A．小灯泡(规格为“2.5V 1.2W”)

B．电流表(量程为0～0.6A，内阻为1Ω)

C．电压表(量程为0～3V，内阻未知)

D．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流为1A)

E．滑动变阻器(0～5Ω，额定电流为0.5A)

F．电源(E＝3V，内阻不计)

G．定值定阻R0(阻值R0＝6Ω)

H．开关一个和导线若干

(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量消除系统误差，在方框内画出实验电路

图．

(2)实验中，应该选用的滑动变阻器是________(填写器材前字母代号)．

(3)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：(I是的示数，U是的示数，U灯是小灯泡

两端的实际电压)．请通过计算补全表格中的空格，然后在方格图中画出小灯泡的伏安特性曲线.

(4)该同学将与本实验中一样的两个小灯泡以及给定的定值电阻R0三者一起串联接在本实验

中提供的电源两端，则每个灯泡的实际功率是________W.

[答案] (1)如图所示

(2)D

(3)

(4)0.18

[解析] (1)要使小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，为测量更准确，应采用电流表内接法，实验电路图如图所示．

(3)由第(1)问中所画电路图分析可得：U灯＝U－IR A，则可根据表中数据求出U灯，并画出U

I图线如图所示．

灯－

(4)在同一坐标系中作出2U灯＋IR0＝E的图线，根据此图线与灯泡的U灯－I图线的交点可得

此时灯泡的电压U灯＝0.6V，电流I＝0.3A.所以，灯泡的实际功率为P＝U灯I＝0.18W. 9．图(甲)为某同学测定额定电压为2.5V的小灯泡的I－U图线的实验电路图．

(1)根据电路图，将图(乙)中的实物连接成完整的实验电路．

(2)开关S 闭合之前，图(乙)中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填“A 端”、“B 端”

或“AB 正中间”)．

(3)已知小灯泡灯丝在27℃时电阻值约为1.5Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比

(热力学温度T 与摄氏温度t 的关系为T ＝273K ＋t )，根据图(丙)画出的小灯泡I －U 特性曲线，估算该小灯泡以额定电压工作时的温度约为________℃(保留两位有效数字)． [答案] (1)见解析 (2)A 端 (3)1.5×103

[解析] (1)如图

(2)S 闭合之前，滑片应置于A 端．

(3)由图象知，当U ＝2.5V 时，电流I ≈0.28A.

电阻 R ＝U I ≈9Ω，由题知，电阻值与灯丝的热力学温度成正比，故有：27＋2731.5＝T

9

解得T ＝1800K.∴t ≈1.5×103

℃.

10．(2009·盐城市高三)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”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，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能

为零，则可能是________导线断路．

(2)某学生测出电源和小电珠的U －I 图线如图乙所示，将小电珠和电阻R 串联后接到电源上，

要使电路中电流为1.0A ，则R ＝________Ω.

(3)某同学在实验中还测出a 、b 、c 三种元件的伏安特性曲线分别如图丙中的(a)、(b)、(c)，

下列说法正确的是________． A ．a 可以作为标准电阻使用 B ．b 能作为标准电阻使用 C ．b 的阻值随电压升高而增大 D ．c 的阻值随电压升高而增大 [答案] (1)g (2)0.8 (3)AC [解析] (1)g

(2)从题图乙中可得电源的电动势为：E ＝3.0V ，内阻为：r ＝ΔU ΔI ＝3.0

3.0

Ω＝1.0Ω.还可看出，

电流表示数为1.0A 时，电压表示数为1.2V ，由欧姆定律解得小电珠的电阻为：R 电＝U 电I 电

＝1.2

1.0

Ω＝1.2Ω，将小电珠和电阻R 串联后接到电源上，由闭合电路的欧姆定律得：I ＝

E

R ＋R 电＋r

，代入数据解得：R ＝0.8Ω.

(3)由题图丙可知，(a)图的电阻不变，可以作为标准电阻，A 正确；(b)图的电阻变化，不

能作为标准电阻，B 错误；(b)图的电阻随电压的增大而增大，(c)图的电阻随电压的增大而减小，C 正确，D 错误．