- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

2024年广东省高三下学期普通高中学业水平选择考模拟考试（二模）物理试题

为判断某工业废水是否满足电阻率 $\text{[math]}$ ≥200 $\text{[math]}$ ·m的达标要求，一实验小组设计了如下实验进行测量，实验器材：盛水容器（容器左、右两侧面为带有接线柱且电阻可忽略的金属薄板，其余侧面绝缘），电源E（电动势恒定，内阻可忽略），电阻R₁、R₂和R₃（阻值分别为20000 $\text{[math]}$ 、2000 $\text{[math]}$ 和1400 $\text{[math]}$ ），多用电表，开关S₁和S₂ ，导线若干，请完成下列内容。

（1）、测量盛水容器（选填“内部”“外部”）器壁的长、宽、高。记录长a $\text{[math]}$ 40.00cm，宽b $\text{[math]}$ 20.00cm，高c $\text{[math]}$ 9.00cm。

（2）、用多用电表粗测废水的电阻值：将水样注满盛水容器，多用电表选择开关旋至“×100”挡，并进行欧姆调零，将红、黑表笔连接到盛水容器左右两侧的接线柱上，多用电表指针位置如图甲所示，此时读数为 $\text{[math]}$ 。

（3）、精确测量容器中废水的电阻值：将注满水样的盛水容器接入图乙所示的电路若用多用电表测量R₃两端的电压，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接。

①将多用电表选择开关转到直流电压2.5V挡，闭合S₂后，再闭合S₁ ，记录此时。多用电表的读数为2.10V，计算得到此时流过盛水容器的电流I₁ $\text{[math]}$ 1.50mA；

②在S₁闭合的状态下，断开S₂ ，记录此时多用电表的读数为1.68V，计算得到此时流过盛水容器的电流I₂ $\text{[math]}$ mA；

③断开S₁ ，根据上述数据，求得容器内废水的电阻值R $\text{[math]}$ 1600 $\text{[math]}$ 。

（4）、由电阻定律 $\text{[math]}$ ，计算该废水样品的电阻率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ·m（结果保留2位有效数字），则该废水（选填“达标”“不达标”）

举一反三

在测定金属丝的电阻率的实验中，用{#blank#}1{#/blank#}测出金属丝的长度L，用{#blank#}2{#/blank#}测出金属丝的直径．由ρ= $\text{[math]}$ 可知，对实验结果的准确性影响最大的是{#blank#}3{#/blank#}

A．金属丝直径d的测量 B．电压U的测量

C．电流I的测量 D．金属丝长度L的测量．

某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。

①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图(a)和图(b)所示，长度为{#blank#}1{#/blank#}cm，直径为{#blank#}2{#/blank#}mm。

②按图(c)链接电路后，实验操作如下：

(a)将滑动变阻器R₁的阻值置于最{#blank#}3{#/blank#}处（填“大”或“小”）；将S₂拨向接点1，闭合S₁ ，调节R₁ ，使电流表示数为I₀；

(b)将电阻箱R₂的阻值调至最{#blank#}4{#/blank#}（填“大”或“小”）；将S₂拨向接点2；保持R₁不变，调节R₂ ，使电流表示数仍为I₀ ，此时R₂阻值为1280Ω；

③由此可知，圆柱体的电阻为{#blank#}5{#/blank#}Ω。

小明在网络上看到了2B铅笔造假的新闻，新闻中提到假笔芯的碳含量较低，他猜想假笔芯的电阻率应该比真笔芯要低，为了证明猜想他找来了圆柱形的假笔芯样品进行实验。

（1）小明用刻度尺测量并截取了一段 $\text{[math]}$ 长的笔芯，并用螺旋测微器测量笔芯的直径，如图A所示，其读数为 $\text{[math]}$ {#blank#}1{#/blank#}mm。

（2）小明先使用如图B所示的实验电路，测出铅笔芯的几组电流、电压数据后描到U-I图上，并描出实验图线。然后又将电流表改为内接，重复实验并同样描出实验图线。得到2条U-I图线如图C所示。根据实验图线分析可知，该实验电流表应采用{#blank#}2{#/blank#}（填写“外接法”或“内接法”）才能使测量值误差更小，该笔芯电阻较准确的测量值为 $\text{[math]}$ {#blank#}3{#/blank#} $\text{[math]}$ （结果保留2位有效数字）。

（3）根据以上测量可以计算出假笔芯样品的电阻率，使用的计算式为 $\text{[math]}$ {#blank#}4{#/blank#}（用l、d、R等物理量表示）。

双流中学一研究性学习小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω.m，如图1所示为该组同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱．容器内表面长a=40cm，宽b=20cm，高c=10cm，将水样注满容器后，进行以下操作：

（1）分别用多用电表欧姆挡的“×100”、“×1K”两挡粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图2所示，则所测水样的电阻约为{#blank#}1{#/blank#}Ω。

（2）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材；

A．电流表（量程6mA，电阻R_A为20Ω） B．电压表（量程15V电阻R_v约为10kΩ）

C．滑动变阻器（0-20Ω，额定电流1A） D．电源（12V内阻约10Ω）

E．开关一只、导线若干

请在图3的实物图中完成电路连接{#blank#}2{#/blank#}

（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出一系列数据如表所示，请在图4的坐标纸中作出U-I关系图线

U/V	2.0	3.8	6.8	8.0	10.2	11.6
I/mA	0.73	1.36	2.20	2.89	3.66	4.15

（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为{#blank#}3{#/blank#}Ω.m，据此可知，所测水样在电阻率这一指标上{#blank#}4{#/blank#}（选填“达标”或“不达标”）。

如图所示为某同学做“测定金属丝的电阻率”实验时采用的实验电路。实验室中备有如下器材：

A．待测金属丝（电阻约3Ω）

B．电流表A₁（量程0~0.6A，内阻约0.125Ω）

C．电流表A₂（量程0~3A，内阻约0.025Ω）

D．电压表V₁（量程0~3V，内阻约3kΩ）

E．电压表V₂（量程0~15V，内阻约15kΩ）

F．滑动变阻器R₁（总阻值约10Ω）

G．滑动变阻器R₂（总阻值约1000Ω）

H．学生电源（电动势约4.0V，内阻很小）

I．导线若干，电键K、刻度尺、螺旋测微器

（1）电流表应选择{#blank#}1{#/blank#}，电压表应选择{#blank#}2{#/blank#}，滑动变阻器应选择{#blank#}3{#/blank#}。

（2）用刻度尺测出接入电路部分金属丝的长度L；用螺旋测微器测出金属丝的直径D；闭合电键后，调节滑动变阻器滑片的位置，测出多组U和I的数据，做出 $\text{[math]}$ 关系图像，图像斜率为k，则金属丝电阻率的表达式为ρ={#blank#}4{#/blank#}（用题目中所给出的字母表示）。

（3）本实验的系统误差主要来源于{#blank#}5{#/blank#}（选填“电流表分压”或“电压表分流”），分析可得ρ_测 {#blank#}6{#/blank#}ρ_真（选填“＜”、“＝”或“＞”）。

在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：

待测金属丝：Rx(阻值约为4 Ω，额定电流约0.5 A)；

电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；

电流表：A₁(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)；

A₂(量程3 A，内阻约0.05 Ω)；

电源：E₁(电动势3 V，内阻不计)；

E₂(电动势12 V，内阻不计)；

滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)；

螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为{#blank#}1{#/blank#}mm.

(2)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{#blank#}2{#/blank#}，电源应选{#blank#}3{#/blank#}(均填器材代号)

（3）选择电路图{#blank#}4{#/blank#}。（选择甲或者乙图）

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