人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
2.6
导体的电阻（原卷版）
链接高考
(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为 mm,合金丝的直径为 mm。?
(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图1所示的实验电路图,按照该电路图完成图2中的实物电路连接。
2.
在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50
cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值)。?
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电动势3
V,内阻约1
Ω)、电流表(内阻约0.1
Ω)、电压表(内阻约3
kΩ)、滑动变阻器R(0~20
Ω,额定电流2
A)、开关、导线若干。
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图中的 图(选填“甲”或“乙”)。?
(3)如图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字)。?
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号)。?
A.1×10-2
Ω·m B.1×10-3
Ω·m
C.1×10-6
Ω·m
D.1×10-8
Ω·m
基础过关
3.
一粗细均匀的镍铬丝,截面直径为d,电阻为R。把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后,它的电阻变为( )
A.R/1
000
B.R/100
C.100R
D.10
000R
当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时,熔丝就要熔断。由于种种原因,熔丝的横截面积略有差别。那么熔丝熔断的可能性较大的是( )
A.横截面积大的地方
B.横截面积小的地方
C.同时熔断
D.可能是横截面积大的地方,也可能是横截面积小的地方
现有半球形导体材料,接成如图(a)、(b)所示两种形式,则两种接法的电阻之比Ra∶Rb为( )
A.1∶1
B.1∶2
C.2∶1
D.1∶4
如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长lab=2lbc。当将A与B接入电压为U(V)的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U(V)的电路中,则电流为( )
A.4I
B.2I
C.I
D.I
关于电阻和电阻率的说法中,正确的是( )
A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B.由R=可知导体的电阻与导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零,这种现象叫做超导现象
D.将一根导线等分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
(多选)温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能,如图所示图线分别为某金属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线,则( )
A.图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系
B.图线2反映金属导体的电阻随温度的变化关系
C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系
D.图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系
(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作中错误的是( )
A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
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法,多次测量后算出平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
在做“探究决定电阻大小的因素”实验时,每次需挑选下表中两根合适的导线,测出通过它们的电流大小,然后进行比较,最后得出结论。
导线号码
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.0
1.2
1.5
0.5
横截面积/mm2
3.2
0.8
1.2
0.8
1.2
1.2
1.2
材料
锰铜
钨
镍铬
锰铜
钨
锰铜
镍铬
(1)为了研究电阻与导体材料的关系,应选用的两根导线是(填号码) ;?
(2)为了研究电阻与导体长度的关系,应选用的两根导线是 ;?
(3)为了研究电阻与导体横截面积的关系,应选用的两根导线是 ;?
(4)本实验所采用的方法是 。?
如图所示,P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为L,直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N。现把M、N接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I。试求膜的电阻并写出镀膜材料电阻率的计算式。
某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为 mm,图(b)所示读数为 mm,所测金属板的厚度为 mm。?
高考模拟
目前集成电路的集成度很高,要求里面的各种电子元件都微型化,集成度越高,电子元件越微型化。图中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的尺寸远远小于R1的尺寸,通过两导体的电流方向如图所示,则下列关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是( )
A.R1>R2
B.R1C.R1=R2
D.无法确定
(多选)电位器是变阻器的一种。如图所示,如果把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯泡的亮度,下列说法正确的是( )
A.串接A、B使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
B.串接A、C使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮
C.串接A、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
D.串接B、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变亮
一只标有“4
V 3
W”的小灯泡,两端加上电压U,在U由0逐渐增加到4
V的过程中,电压U和电流I的关系可用图象表示,下列四个图象中,符合实际的是( )
用电器到电源的距离为L,线路上的电流为I,为使在线路上的电压不超过U,已知输电线的电阻率为ρ。那么,输电线的横截面积的最小值是( )
A.
B.
C.
D.人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
2.6
导体的电阻（解析版）
链接高考
(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为 mm,合金丝的直径为 mm。?
(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图1所示的实验电路图,按照该电路图完成图2中的实物电路连接。
【答案】(1)0.007 0.638 (2)如图所示
【解析】(1)校零时的读数为0.007
mm
合金丝的直径=(0.5+14.5×0.01-0.007)
mm=0.638
mm
(2)图见答案。
2.
在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50
cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值)。?
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电动势3
V,内阻约1
Ω)、电流表(内阻约0.1
Ω)、电压表(内阻约3
kΩ)、滑动变阻器R(0~20
Ω,额定电流2
A)、开关、导线若干。
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图中的 图(选填“甲”或“乙”)。?
(3)如图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字)。?
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号)。?
A.1×10-2
Ω·m B.1×10-3
Ω·m
C.1×10-6
Ω·m
D.1×10-8
Ω·m
【答案】(1)0.397(0.395~0.399) (2)甲 (3)如图(a)所示
(4)如图(b)所示 4.3~4.7 (5)C
(b)
【解析】(1)螺旋测微器的读数原则为主尺读数+可动刻度数×精度=0+39.7×0.01
mm=0.397
mm。
(2)由记录数据知,若采用乙图限流电路,则当U=0.10
V,I=0.020
A
时,滑动变阻器须串入的电阻约为144
Ω,大于滑动变阻器的最大阻值20
Ω,所以实验中滑动变阻器R应采用分压式连接,故他们采用甲图电路。
(3)实物连接图见答案,连线时要注意:①电压表的正、负接线柱不要接反。
②滑动变阻器中滑片P的位置应使最初Rx两端电压为零。
(4)U-I图线见答案。求出图线斜率即Rx的阻值。
(5)R=ρ,则ρ=·R=R≈1.0×10-6
Ω·m。
基础过关
3.
一粗细均匀的镍铬丝,截面直径为d,电阻为R。把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后,它的电阻变为( )
A.R/1
000
B.R/100
C.100R
D.10
000R
【答案】D
【解析】由R=ρ,V=lS得:R'=10
000R。
当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时,熔丝就要熔断。由于种种原因,熔丝的横截面积略有差别。那么熔丝熔断的可能性较大的是( )
A.横截面积大的地方
B.横截面积小的地方
C.同时熔断
D.可能是横截面积大的地方,也可能是横截面积小的地方
【答案】B
【解析】根据电阻定律知,题中熔丝横截面积小的地方电阻较大,当电流通过时电阻大的位置发热量大易熔断,选项B正确。
现有半球形导体材料,接成如图(a)、(b)所示两种形式,则两种接法的电阻之比Ra∶Rb为( )
A.1∶1
B.1∶2
C.2∶1
D.1∶4
【答案】D
【解析】将题(a)图半球形导体材料看成是等大的两半部分的并联,则题(b)图中可以看成是两半部分的串联,设每一半部分的电阻为R,则题(a)图中电阻Ra=,题(b)图中电阻Rb=2R,故Ra∶Rb=1∶4。
如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长lab=2lbc。当将A与B接入电压为U(V)的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U(V)的电路中,则电流为( )
A.4I
B.2I
C.I
D.I
【答案】A
【解析】设沿AB方向的横截面积为S1,沿CD方向的横截面积为S2,则有=。AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,则有==,电流之比==,I2=4I1=4I。
关于电阻和电阻率的说法中,正确的是( )
A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B.由R=可知导体的电阻与导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零,这种现象叫做超导现象
D.将一根导线等分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
【答案】C
【解析】本题考查电阻和电阻率。导体的电阻由导体本身的性质决定,与电压、电流无关,A、B均错;根据超导现象发生的条件可知C正确;导体的电阻率与材料、温度有关,与导体的长度无关,可判断D错。故答案为C。
(多选)温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能,如图所示图线分别为某金属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线,则( )
A.图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系
B.图线2反映金属导体的电阻随温度的变化关系
C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系
D.图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系
【答案】CD
【解析】金属导体的电阻随温度的升高而增大,半导体材料的电阻随温度的升高而减小,故选项C、D正确。
(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作中错误的是( )
A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
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法,多次测量后算出平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
【答案】AC
【解析】实验中应测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A、C操作错误。
在做“探究决定电阻大小的因素”实验时,每次需挑选下表中两根合适的导线,测出通过它们的电流大小,然后进行比较,最后得出结论。
导线号码
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.0
1.2
1.5
0.5
横截面积/mm2
3.2
0.8
1.2
0.8
1.2
1.2
1.2
材料
锰铜
钨
镍铬
锰铜
钨
锰铜
镍铬
(1)为了研究电阻与导体材料的关系,应选用的两根导线是(填号码) ;?
(2)为了研究电阻与导体长度的关系,应选用的两根导线是 ;?
(3)为了研究电阻与导体横截面积的关系,应选用的两根导线是 ;?
(4)本实验所采用的方法是 。?
【答案】 (1)C、F (2)C、G (3)A、D (4)控制变量法
【解析】(1)研究电阻与导体材料的关系,应该选长度和横截面积都相同但材料不同的两根导线,即选C、F;(2)研究电阻与导体长度的关系,应该选材料和横截面积都相同但长度不同的两根导线,即选C、G;(3)研究电阻与导体横截面积的关系,应该选长度和材料都相同但横截面积不同的两根导线,即选A、D;(4)由以上可知,本实验所采用的方法是控制变量法。
如图所示,P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为L,直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N。现把M、N接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I。试求膜的电阻并写出镀膜材料电阻率的计算式。
【答案】R= ρ=
【解析】由欧姆定律得R=,由于膜的厚度很小,试想将膜层展开,如图所示,则膜层的长度为L、横截面积S为管的周长与膜的厚度d的乘积,由电阻定律R=ρ得
R==ρ=ρ,
所以ρ=。
某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为 mm,图(b)所示读数为 mm,所测金属板的厚度为 mm。?
【答案】0.010(0.009或0.011也对) 6.870(6.869或6.871也对) 6.860(6.858~6.862)
【解析】依据螺旋测微器读数的基本原理,0.5毫米以上的值在主尺上读出,而在螺旋尺上要估读到千分之一毫米,则题图(a)读数为0.010
mm,题图(b)读数为6.870
mm。
高考模拟
目前集成电路的集成度很高,要求里面的各种电子元件都微型化,集成度越高,电子元件越微型化。图中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的尺寸远远小于R1的尺寸,通过两导体的电流方向如图所示,则下列关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是( )
A.R1>R2
B.R1C.R1=R2
D.无法确定
【答案】C
【解析】设正方形导体表面的边长为a,导体的厚度为d,材料的电阻率为ρ,根据电阻定律得R=ρ=ρ=,可见导体电阻的阻值只和材料的电阻率及厚度有关,与导体的其他尺寸无关,故选项C正确。
(多选)电位器是变阻器的一种。如图所示,如果把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯泡的亮度,下列说法正确的是( )
A.串接A、B使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
B.串接A、C使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮
C.串接A、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
D.串接B、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变亮
【答案】AD
【解析】根据电位器结构和连线可知:串接A、B使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大,回路电流减小,灯泡变暗,A正确;同理,D正确;串接A、C时,滑动触头不能改变回路电阻,灯泡亮度不变,故B、C错误。
一只标有“4
V 3
W”的小灯泡,两端加上电压U,在U由0逐渐增加到4
V的过程中,电压U和电流I的关系可用图象表示,下列四个图象中,符合实际的是( )
【答案】B
【解析】本题应考虑灯丝的电阻随温度的变化关系,随着电压升高,电流增大,灯丝的电功率增大,温度升高,电阻率也将随之增大,电阻增大,U-I图线上各点与坐标原点的连线的斜率表示电阻,根据图象可知选项B正确。
用电器到电源的距离为L,线路上的电流为I,为使在线路上的电压不超过U,已知输电线的电阻率为ρ。那么,输电线的横截面积的最小值是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】用电器到电源需两根导线,故导线总长为2L,由R=及
R=ρ解得:Smin=,B正确。
