3.实验：导体电阻率的测量（分层作业）物理人教版2019必修第三册

3.实验：导体电阻率的测量 目录 【A夯基础】 1 一.仪器的读数 1 二.电流表的两种接法 3 三.滑动变阻器的两种接法的选择 3 四.教材原型实验 4 五.实验器材的选取与实物图的连接 5 5 10 一.仪器的读数 1.某学习小组想用实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电阻率。在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注水前，应用如图甲所示游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)部位测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径。 2.(1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图甲所示，则。然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为，流过该物体的电流为。 (2)在测量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丁所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________ mm。 3.(1)某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径，其示数如图a、b、c所示，则金属导线的直径读数分别为： a．________ mm；b．________ mm；c．________ mm。 (2)用游标尺为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图d所示，则测量结果应该读作________ mm。 (3)正确读出图中各表的读数： ①如图e，接0～3 V量程时读数为________ V；接0～15 V量程时读数为________ V。 ②如图f，接0～3 A量程时读数为________ A；接0～0．6 A量程时读数为________ A。 4.(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表　　　　 A，图中表针示数为　　　　 A;当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表　　　　 A，图中表针示数为　　　　 A。  (2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示　　　　 V，图中表针的示数为　　　　V;若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示　　　　V，图中表针示数为　　　　V。  (3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为　　　 Ω。现欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。  若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为　　　　　　。  二.电流表的两种接法 5.小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。 (1)因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65 V，电流表的示数如图乙所示，其读数I1＝　　　　A;将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75 V，I2＝0.33 A。由此可知应采用电流表　　　　(选填“内”或“外”)接法。  三.滑动变阻器的两种接法的选择 6.物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值，可用器材有:电压表(量程为15 V，内阻约为5 000 Ω)，电流表(量程为0.6 A，内阻为5 Ω)，电源E(电动势为12 V，内阻不计)，滑动变阻器R最大阻值为10 Ω，定值电阻R0阻值为15 Ω，开关S，导线若干(R0、Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短路，导线无断路)。 (1)将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图。要求电流表和电压表的示数从零开始变化。 (2)该电路中R0的作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  (3)测出多组数据，作出I－U图像，如图乙所示。则Rx阻值为　　　　Ω。  四.教材原型实验 7.某实验小组在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。 (1)该小组的同学用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为________ mm。 (2)已知该金属丝的阻值约为5 Ω。现用伏安法测量其阻值Rx，要求测量结果尽量准确，使待测金属丝两端的电压能从零开始变化，现备有以下器材： A．电池组(3 V，内阻不计) B．电流表(0～3 A，内阻约为0.1 Ω) C．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω) D．电压表(0～3 V，内阻约为3 kΩ) E．电压表(0～15 V，内阻约为15 kΩ) F．滑动变阻器(0～20 Ω) G．滑动变阻器(0～2000 Ω) H．开关、导线 上述器材中，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。 (3)请按要求在下面方框中画出实验原理图。 (4)该小组同学利用该原理图正确连接好电路，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 这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图乙所示，图中已标出了与测量数据对应的5个坐标点。请在图中标出第2、4次测量数据的坐标点，并描绘出U­I图线。已知待测金属丝接入电路部分的长度为L＝0.50 m，根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________。 五.实验器材的选取与实物图的连接 8.请同学设计一个测量电阻的电路，待测电阻Rx阻值约为15 Ω。要求用U-I图像来处理数据，滑动变阻器可在较大范围内调节。可供选择的器材如下： A.电流表A1，量程100 mA，内阻rA1=12 Ω； B.电流表A2，量程2 mA，内阻rA2=200 Ω； C.电压表V1，量程10 V，内阻rV1≈15 kΩ； D.电压表V2，量程3 V，内阻rV2≈10 kΩ； E.保护电阻R0约20 Ω； F.滑动变阻器R，最大阻值10 Ω，额定电流为1 A； G.电池组，电动势12 V，内阻很小； H.开关及导线若干。 (1)电流表应选　　　　，电压表应选　　　　(填器材前面的字母序号)。 (2)设计电路时，电流表应采用　　　　　(选填“内接”或“外接”)法，滑动变阻器应采用__________(选填“分压”或“限流”)接法。根据所设计的实验电路，用笔画线代替导线连接实物图。 (3)若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计算R，则其表达式为Rx=　　　　　(用所给字母表示)。 8.某同学测量图甲所示的长方体金属块（阻值约为）的电阻率。 (1)先用螺旋测微器测量该金属块的厚度，如图乙所示其读数为 。 现有下列器材： 直流电源（电动势3V，内阻不计） 电流表A（，约为0.2Ω） 电压表V（0~3V，约为） 滑动变阻器 滑动变阻器 开关一个，导线若干。 (2)如图丙所示，实验中滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”），电压表右端应连接 点（选填“M”或“N”）。 (3)请用笔画线代替导线，将图丁所示的实物电路连接补充完整。 (4)测出金属块的长度、宽度、厚度和金属块的阻值，则金属块的电阻率 （用题中字母表式） (5)考虑到电表内阻的影响，金属丝的电阻率测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 9.滑动变阻器由陶瓷筒和密绕在其上的螺线管状电阻丝组成。现为了测定某一滑动变阻器电阻丝的电阻率。实验器材有：两节干电池（电动势，内阻未知），电流表（量程为，内阻为），电阻箱（0~999.9），待测滑动变阻器（总匝数120匝，匝数清晰可数），开关及导线若干。 器材按图1连接，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关，调节电阻箱至合适阻值并保持不变，移动待测滑动变阻器的滑片，多次记录该滑动变阻器接入电路的匝数和相应电流表的读数。作出图像，如图2所示。 (1)用螺旋测微器测量滑动变阻器所用电阻丝的直径如图3所示，则电阻丝直径 mm；某次测量时，电流表指针位置如图4所示，读数 A； (2)若待测变阻器螺线管的直径为，图2中直线的斜率为，则待测电阻丝的电阻率为 （用题中已知量或测量量的字母表示）； (3)若已知实验中电阻箱接入电路中的电阻为，图2中直线延长线与纵轴的交点，则可求得两节干电池串联的总内阻 （结果保留2位有效数字）； (4)实验中所用的电源因长时间使用，内阻增大，则测得的电阻率 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 10.某同学对一阻值约为5Ω的金属丝的电阻率进行了测定，先利用刻度尺测量金属丝的长度，再用螺旋测微器测量金属丝直径，然后用伏安法测出金属丝的电阻，最后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。 (1)如图1为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数，其测量值d= mm。 (2)实验室提供的器材有： A．电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） B．电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.5Ω） C．电流表A2（量程0~3A，内阻约0.1Ω） D．滑动变阻器R（0~20Ω） E．电源E（输出电压恒为3.0V）、开关和导线若干 实验时电流表应选 （填器材前的字母序号）。 (3)为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化，实验电路应选用_____。 A． B． C． D． (4)实验中测得金属丝电阻为Rx，长度为L，直径的平均值为d，则该金属材料电阻率的表达式为ρ= （用Rx、L、d等字母表示）。 (5)若已知电压表的读数为U，内阻为RV，电流表的读数为I，内阻为RA，根据第（3）问中所选电路，写出Rx真实值的计算表达式： （用本题中所给物理量表示）。 11.一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品，横截面外缘为正方形，如图甲所示。此金属管线样品长约30cm、电阻约10Ω，已知这种金属的电阻率为，因管芯绝缘材料截面形状不规则，无法直接测量其横截面积。请你设计一个测量管芯截面积S的电学实验方案，现有如下器材可选： A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表（量程0~3A，内阻约为0.1Ω） D．电流表（量程0~600mA，内阻约为1.0Ω） E.电压表V（量程0~3V，内阻约为6kΩ） F.滑动变阻器（，允许通过的最大电流2A） G.滑动变阻器（，允许通过的最大电流0.5A） H.蓄电池E（电动势为6V，内阻约为0.05Ω） I.开关一个、带夹子的导线若干 (1)上述器材中，应该选用的电流表是 ，滑动变阻器是 （均填写器材前字母代号）。 (2)若用螺旋测微器测得样品截面外缘正方形边长如图乙所示，则其值为 mm。 (3)要求尽可能测出多组数据，则在图丙、丁、戊、己中应选择的电路图是 。 (4)若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U，则计算内芯截面积的表达式为 。 11.（2025·全国卷·高考真题）用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件，否则称为非线性电阻元件。 (1)利用伏安法测量某元件的电阻，电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接，则 元件两端的电压， 元件的电阻；将电流表外接，则 流过元件的电流， 元件的电阻。（均选填“小于”或“大于”） (2)图（a）是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线，由图可知，所测元件是 （选填“线性”或“非线性”）电阻元件。随着电流的增加，元件的电阻 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 (3)利用电流表（内阻）、电流表（内阻未知）以及一个用作保护电阻的定值电阻（阻值未知），测量电阻的阻值。将图（b）中的器材符号的连线补充完整，完成实验电路原理图 。按完整的实验电路测量，某次测量中电流表和的示数分别为和，则 （用和表示）。 12.（2025·四川·高考真题）某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有： 待测合金丝样品（长度约） 螺旋测微器 学生电源E（电动势，内阻未知） 米尺（量程） 滑动变阻器（最大阻值） 电阻箱（阻值范围） 电流表（量程，内阻较小） 开关、 导线若干 (1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上，将金属夹分别夹在样品和位置，用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径，读数分别为、和，则该样品横截面直径的平均值为 。 (2)该小组采用限流电路，则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱 （选填“a”或“b”）相连。闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于 端（选填“左”或“右”）。 (3)断开、闭合，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合，保持滑动变阻器滑片位置不变，旋转电阻箱旋钮，使电流表指针仍指到处，此时电阻箱面板知图2所示，则该合金丝的电阻率为 （取，结果保留2位有效数字）。 (4)为减小实验误差，可采用的做法有________（有多个正确选项）。 A．换用内阻更小的电源 B．换用内阻更小的电流表 C．换用阻值范围为的电阻箱 D．多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值 13.（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。 (1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选 （选填“A”或“B”）； (2)正确连线，实验操作如下： ①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关； ②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 （保留三位有效数字）： ③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。 (3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。 14.（2024·江西·高考真题）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。 （1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。 （2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接 。 （3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。 （4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达 （用k、d、h表示）。实验结果表明，温度 （填“高”或“低”）的水更容易导电。 （5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为 m。（保留两位有效数字） 第 1 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.实验：导体电阻率的测量 目录 【A夯基础】 1 一.仪器的读数 1 二.电流表的两种接法 4 三.滑动变阻器的两种接法的选择 5 四.教材原型实验 6 五.实验器材的选取与实物图的连接 7 8 5 15 一.仪器的读数 1.某学习小组想用实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电阻率。在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注水前，应用如图甲所示游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)部位测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径。 【答案】　B　22．50 【解析】注水前，用题图甲所示游标卡尺的内测量爪B测玻璃管内径，该游标卡尺为50分度的游标卡尺，精确度为，则由题图乙可知，该玻璃管的内径为。 2.(1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图甲所示，则。然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为，流过该物体的电流为。 (2)在测量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丁所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________ mm。 【答案】　(1)30．50　2．25　0．42　 (2)0．007(0．005、0．006、0．007、0．008均可)　0．638(0．636、0．637、0．638、0．639、0．640均可) 【解析】　(1)游标卡尺主尺的读数为30 mm，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为30 mm＋0.05×10 mm＝30.50 mm。电压表选用0～3 V量程，分度值为0.1 V，读数时应估读到分度值的，所以读数为2.25 V；电流表选用0～0.6 A量程，分度为0.02 A，读数时应估读到分度值的，所以读数为0.42 A。 (2)校零时螺旋测微器的读数为0＋0.7×0.01 mm＝0.007 mm。合金丝的直径为0．645 mm－0．007 mm＝0．638 mm。 3.(1)某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径，其示数如图a、b、c所示，则金属导线的直径读数分别为： a．________ mm；b．________ mm；c．________ mm。 (2)用游标尺为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图d所示，则测量结果应该读作________ mm。 (3)正确读出图中各表的读数： ①如图e，接0～3 V量程时读数为________ V；接0～15 V量程时读数为________ V。 ②如图f，接0～3 A量程时读数为________ A；接0～0．6 A量程时读数为________ A。 【答案】(1)4.592(4．591、4.592、4.593、4.594均可)　1.880(1.879、1.880、1.881均可)　8.601(8.600、8.601、8.602均可) (2)10.40 (3)①2.18(2.16、2.17、2．18、2.19均可)　10.8(或10.9) ②0.80(0.79、0.80、0.81均可)　0.16 【解析】(1)a．读数为4.5 mm＋9.2×0.01 mm＝4.592 mm； b．读数为1.5 mm＋38.0×0．01 mm＝1.880 mm； c．读数为8.5 mm＋10．1×0．01 mm＝8.601 mm。 (2)图d中，读数为10 mm＋20×0.02 mm＝10.40 mm。 (3)①接0～3 V时，读数为2.18 V；接0～15 V时，读数为10.8 V。 ②接0～3 A时，读数为0.80 A；接0～0．6 A时，读数为0.16 A。 4.(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表　　　　 A，图中表针示数为　　　　 A;当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表　　　　 A，图中表针示数为　　　　 A。  (2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示　　　　 V，图中表针的示数为　　　　V;若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示　　　　V，图中表针示数为　　　　V。  (3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为　　　 Ω。现欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。  若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为　　　　　　。  【答案】　(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5　8.5　(3)1 987　将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0　0~19 998 Ω 【解析】　(1)电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A;当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A。 (2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V;使用15 V量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V。 (3)电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是先将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω＝19 998 Ω，故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻范围为0~19 998 Ω。 二.电流表的两种接法 5.小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。 (1)因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65 V，电流表的示数如图乙所示，其读数I1＝　　　　A;将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75 V，I2＝0.33 A。由此可知应采用电流表　　　　(选填“内”或“外”)接法。  【答案】　0.34　外 【解析】　由电流表的表盘可知电流大小为0.34 A;电压表的百分比变化为η1＝×100%＝5.7%，电流表的百分比变化为η2＝×100%＝2.9%，电压表的示数变化更明显，说明电流表电阻较大，应采用外接法。 三.滑动变阻器的两种接法的选择 6.物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值，可用器材有:电压表(量程为15 V，内阻约为5 000 Ω)，电流表(量程为0.6 A，内阻为5 Ω)，电源E(电动势为12 V，内阻不计)，滑动变阻器R最大阻值为10 Ω，定值电阻R0阻值为15 Ω，开关S，导线若干(R0、Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短路，导线无断路)。 (1)将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图。要求电流表和电压表的示数从零开始变化。 (2)该电路中R0的作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  (3)测出多组数据，作出I－U图像，如图乙所示。则Rx阻值为　　　　Ω。  【答案】　(1)见解析图　(2)①保护电路　②增大电压表读数范围，降低读数误差(答方便读数也可)　(3)4 【解析】　(1)因待测电阻Rx的电阻和电流表的内阻都较小，为保护电路，应将定值电阻R0与它们串联，又要求电流表和电压表的示数从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，由于电流表的内阻已知，故电流表采用内接法，故实验电路的原理图如图所示。 (2)由(1)分析可知该电路中R0的作用是:①保护电路;②增大电压表读数范围，降低读数误差。 (3)根据I－U图像可知斜率为k＝ Ω－1＝，代入数据解得Rx＝4 Ω。 四.教材原型实验 7.某实验小组在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。 (1)该小组的同学用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为________ mm。 (2)已知该金属丝的阻值约为5 Ω。现用伏安法测量其阻值Rx，要求测量结果尽量准确，使待测金属丝两端的电压能从零开始变化，现备有以下器材： A．电池组(3 V，内阻不计) B．电流表(0～3 A，内阻约为0.1 Ω) C．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω) D．电压表(0～3 V，内阻约为3 kΩ) E．电压表(0～15 V，内阻约为15 kΩ) F．滑动变阻器(0～20 Ω) G．滑动变阻器(0～2000 Ω) H．开关、导线 上述器材中，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。 (3)请按要求在下面方框中画出实验原理图。 (4)该小组同学利用该原理图正确连接好电路，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 这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图乙所示，图中已标出了与测量数据对应的5个坐标点。请在图中标出第2、4次测量数据的坐标点，并描绘出U­I图线。已知待测金属丝接入电路部分的长度为L＝0.50 m，根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________。 【答案】(1)0.400(0.398、0.399、0.401也正确) (2)C　D　F　(3)图见解析图1 (4)图见解析图2　 1.11×10－6 Ω·m(1．08×10－6～1.14×10－6 Ω·m也正确) 【解析】　(1)金属丝直径为d＝0＋40.0×0.01 mm＝0.400 mm。 (2)正确连接后通过金属丝最大的电流约为I＝≈0．6 A，为了使结果更精确，安全的前提下，我们选择量程较小的电流表，所以电流表选择C；由于电源电动势为3 V，所以电压表选择D；要求电压从0开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择总阻值较小的F。 (3)由于>，所以金属丝为小电阻，应采用电流表外接法，实验原理图如图1所示。 (4)在坐标系内标出第2、4次实验的数据点，并使尽可能多的点处于直线上，连线图如图2所示；由图像可得金属丝的电阻为Rx＝≈4．4 Ω，根据电阻定律Rx＝ρ以及S＝π可得，ρ＝＝1．11×10－6 Ω·m。 五.实验器材的选取与实物图的连接 8.请同学设计一个测量电阻的电路，待测电阻Rx阻值约为15 Ω。要求用U-I图像来处理数据，滑动变阻器可在较大范围内调节。可供选择的器材如下： A.电流表A1，量程100 mA，内阻rA1=12 Ω； B.电流表A2，量程2 mA，内阻rA2=200 Ω； C.电压表V1，量程10 V，内阻rV1≈15 kΩ； D.电压表V2，量程3 V，内阻rV2≈10 kΩ； E.保护电阻R0约20 Ω； F.滑动变阻器R，最大阻值10 Ω，额定电流为1 A； G.电池组，电动势12 V，内阻很小； H.开关及导线若干。 (1)电流表应选　　　　，电压表应选　　　　(填器材前面的字母序号)。 (2)设计电路时，电流表应采用　　　　　(选填“内接”或“外接”)法，滑动变阻器应采用__________(选填“分压”或“限流”)接法。根据所设计的实验电路，用笔画线代替导线连接实物图。 (3)若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计算R，则其表达式为Rx=　　　　　(用所给字母表示)。 【答案】　(1)A　D　(2)内接　分压　见解析图　(3) 【解析】　(1)如果选A2电流表，A2满偏时UV=IARx=0.002×15 V=0.03 V，远小于给出电压表的量程，故选A，在电流表A1达到满偏时，电压表示数约为2.7 V，电压表选择D，也接近满偏，这样读数引起的误差较小。 (2)因电流表内阻已知，用电流表内接法时，不会因电路设计引起系统误差，故电流表应采用内接法； 因为题中要求画U-I图像处理数据，需要测量大量数据，而且滑动变阻器阻值较小，故滑动变阻器应采用分压接法。 又因电动势为12 V，而电压表最大示数约为2.7 V，如果不做任何处理而直接用分压接法，滑动变阻器滑片只能在约范围内滑动，不便于调节，又因滑动变阻器额定电流为1 A，若不做处理，会损坏器材。因此将保护电阻R0串联在供电电路的干路上，由于R0的分压，滑动变阻器的滑片可大范围滑动，且不损坏器材。实物图如图所示。 (3)由伏安法知，得。 8.某同学测量图甲所示的长方体金属块（阻值约为）的电阻率。 (1)先用螺旋测微器测量该金属块的厚度，如图乙所示其读数为 。 现有下列器材： 直流电源（电动势3V，内阻不计） 电流表A（，约为0.2Ω） 电压表V（0~3V，约为） 滑动变阻器 滑动变阻器 开关一个，导线若干。 (2)如图丙所示，实验中滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”），电压表右端应连接 点（选填“M”或“N”）。 (3)请用笔画线代替导线，将图丁所示的实物电路连接补充完整。 (4)测出金属块的长度、宽度、厚度和金属块的阻值，则金属块的电阻率 （用题中字母表式） (5)考虑到电表内阻的影响，金属丝的电阻率测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】(1)5.445 (2) M (3) (4)(5)小于 【详解】（1）图乙所示其读数为5mm+44.5mm=5.445mm （2）[1]滑动变阻器选用分压式接法，故滑动变阻器应该选用； [2]待测电阻较小，电流表采用分压式接法，则电压表右端应连接M点。 （3）实物图如图 （4）根据电阻定律有解得 （5）由于电压表的分流作用可知，金属丝的电阻测量值偏小，则电阻率的测量值小于真实值。 9.滑动变阻器由陶瓷筒和密绕在其上的螺线管状电阻丝组成。现为了测定某一滑动变阻器电阻丝的电阻率。实验器材有：两节干电池（电动势，内阻未知），电流表（量程为，内阻为），电阻箱（0~999.9），待测滑动变阻器（总匝数120匝，匝数清晰可数），开关及导线若干。 器材按图1连接，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关，调节电阻箱至合适阻值并保持不变，移动待测滑动变阻器的滑片，多次记录该滑动变阻器接入电路的匝数和相应电流表的读数。作出图像，如图2所示。 (1)用螺旋测微器测量滑动变阻器所用电阻丝的直径如图3所示，则电阻丝直径 mm；某次测量时，电流表指针位置如图4所示，读数 A； (2)若待测变阻器螺线管的直径为，图2中直线的斜率为，则待测电阻丝的电阻率为 （用题中已知量或测量量的字母表示）； (3)若已知实验中电阻箱接入电路中的电阻为，图2中直线延长线与纵轴的交点，则可求得两节干电池串联的总内阻 （结果保留2位有效数字）； (4)实验中所用的电源因长时间使用，内阻增大，则测得的电阻率 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1) 0.635 0.34(2)(3)1.2(4)不变 【详解】（1）[1]据图3可知电阻丝直径 [2]由题意知电流表量程为0.6A，则最小分度值为0.02A，则读数保留到百分位，根据图4可知。 （2）根据电阻定律 由闭合电路欧姆定律 化简可得 由图可知，斜率解得 （3）由题意，截距 代入数据，解得两节干电池串联的总内阻为 （4）根据可知，实验中所用的电源因长时间使用，内阻增大，即r增大，影响纵轴截距，但不影响斜率，故则测得的电阻率不变。 10.某同学对一阻值约为5Ω的金属丝的电阻率进行了测定，先利用刻度尺测量金属丝的长度，再用螺旋测微器测量金属丝直径，然后用伏安法测出金属丝的电阻，最后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。 (1)如图1为某次测量金属丝直径时螺旋测微器的示数，其测量值d= mm。 (2)实验室提供的器材有： A．电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） B．电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.5Ω） C．电流表A2（量程0~3A，内阻约0.1Ω） D．滑动变阻器R（0~20Ω） E．电源E（输出电压恒为3.0V）、开关和导线若干 实验时电流表应选 （填器材前的字母序号）。 (3)为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化，实验电路应选用_____。 A． B． C． D． (4)实验中测得金属丝电阻为Rx，长度为L，直径的平均值为d，则该金属材料电阻率的表达式为ρ= （用Rx、L、d等字母表示）。 (5)若已知电压表的读数为U，内阻为RV，电流表的读数为I，内阻为RA，根据第（3）问中所选电路，写出Rx真实值的计算表达式： （用本题中所给物理量表示）。 【答案】(1)0.643 (2)B (3)A (4) (5) 【详解】（1）螺旋测微器精度为0.01mm，则 （2）电路中的最大电流约为 可知电流表选择B。 （3）根据题目数据发现 为了减少实验误差，可知电流表采用外接法，为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化，滑动变阻器采用分压式接法，可知A选项符合题意。 故选A。 （4）根据整理得 （5）分析可知通过金属丝的真实电流 则Rx真实值的计算表达式 11.一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品，横截面外缘为正方形，如图甲所示。此金属管线样品长约30cm、电阻约10Ω，已知这种金属的电阻率为，因管芯绝缘材料截面形状不规则，无法直接测量其横截面积。请你设计一个测量管芯截面积S的电学实验方案，现有如下器材可选： A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表（量程0~3A，内阻约为0.1Ω） D．电流表（量程0~600mA，内阻约为1.0Ω） E.电压表V（量程0~3V，内阻约为6kΩ） F.滑动变阻器（，允许通过的最大电流2A） G.滑动变阻器（，允许通过的最大电流0.5A） H.蓄电池E（电动势为6V，内阻约为0.05Ω） I.开关一个、带夹子的导线若干 (1)上述器材中，应该选用的电流表是 ，滑动变阻器是 （均填写器材前字母代号）。 (2)若用螺旋测微器测得样品截面外缘正方形边长如图乙所示，则其值为 mm。 (3)要求尽可能测出多组数据，则在图丙、丁、戊、己中应选择的电路图是 。 (4)若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U，则计算内芯截面积的表达式为 。 【答案】(1) D F (2) (3)戊 (4) 【详解】（1）[1]由题意可知，电源电动势为6V，而由于待测电阻约为，则电路中电流最大为 故不能选用最大量程为3A的电流表，故电流表只能选用，即电流表应该选D。 [2]由题意可知，电路应采用分压接法，故滑动变阻器应选用较小的电阻，故滑动变阻器选用F。 （2）由图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5mm，可动刻度为，故螺旋测微器的示数为 （3）由题意可知，电路应采用分压接法，电压表内阻远大于金属管线的电阻，电流表应采用外接法，故选戊。 （4）根据欧姆定律有 根据电阻定律有 故截面积为 故金属管线内芯截面积的表达式为 11.（2025·全国卷·高考真题）用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件，否则称为非线性电阻元件。 (1)利用伏安法测量某元件的电阻，电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接，则 元件两端的电压， 元件的电阻；将电流表外接，则 流过元件的电流， 元件的电阻。（均选填“小于”或“大于”） (2)图（a）是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线，由图可知，所测元件是 （选填“线性”或“非线性”）电阻元件。随着电流的增加，元件的电阻 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 (3)利用电流表（内阻）、电流表（内阻未知）以及一个用作保护电阻的定值电阻（阻值未知），测量电阻的阻值。将图（b）中的器材符号的连线补充完整，完成实验电路原理图 。按完整的实验电路测量，某次测量中电流表和的示数分别为和，则 （用和表示）。 【答案】(1) 大于 大于 大于 小于 (2) 非线性 减小 (3) 【详解】（1）[1][2]若将电流表内接，电流表与元件串联，电流表的示数为流过元件的真实电流，而电压表测量的是电流表和元件两端的总电压，所以U大于元件两端的电压。根据可知，此时U偏大，I为真实值，所以大于元件的电阻。 [3][4]将电流表外接，电压表与元件并联，电压表的示数为元件两端的真实电压，而电流表测量的是通过电压表和元件的总电流，所以I大于流过元件的电流。根据可知，此时U为真实值，I偏大，所以小于元件的电阻。 （2）[1]根据线性元件与非线性原件的定义由图(a)可知，所测元件的伏安特性曲线不是直线，所以所测元件是非线性电阻元件。 [2]根据，在伏安特性曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，随着电流的增加，曲线某点与原点连线的斜率逐渐增大，其倒数逐渐减小，所以元件的电阻减小。 （3）[1]将电流表A1与Rx并联，再与电流表A2、定值电阻R0串联接入电路。电路图如图所示 [2]根据并联电路电压相等有 可得 12.（2025·四川·高考真题）某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有： 待测合金丝样品（长度约） 螺旋测微器 学生电源E（电动势，内阻未知） 米尺（量程） 滑动变阻器（最大阻值） 电阻箱（阻值范围） 电流表（量程，内阻较小） 开关、 导线若干 (1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上，将金属夹分别夹在样品和位置，用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径，读数分别为、和，则该样品横截面直径的平均值为 。 (2)该小组采用限流电路，则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱 （选填“a”或“b”）相连。闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于 端（选填“左”或“右”）。 (3)断开、闭合，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合，保持滑动变阻器滑片位置不变，旋转电阻箱旋钮，使电流表指针仍指到处，此时电阻箱面板知图2所示，则该合金丝的电阻率为 （取，结果保留2位有效数字）。 (4)为减小实验误差，可采用的做法有________（有多个正确选项）。 A．换用内阻更小的电源 B．换用内阻更小的电流表 C．换用阻值范围为的电阻箱 D．多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值 【答案】(1)0.500(2) a 左 (3) (4)CD 【详解】（1）该样品横截面直径的平均值为 （2）[1]由于滑动变阻器采用限流式接法，应将其串联接在电路中，故采用“一上一下”原则，即电流表的“＋”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。 [2]为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应最大阻值处，即最左端。 （3）由题意可知，该合金丝的电阻为 由电阻定律及可得 其中， 代入数据解得该合金丝的电阻率为 （4）根据电阻定律可知，则为了减小实验误差，可减小测合金丝电阻时的误差，选择更精确的电阻箱，可换用阻值范围为，或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值。 故选CD。 13.（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。 (1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选 （选填“A”或“B”）； (2)正确连线，实验操作如下： ①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关； ②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 （保留三位有效数字）： ③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。 (3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。 【答案】(1)A(2)157 (3)见解析 【详解】（1）要使得cd两端电压U0在实验中基本不变，则滑动变阻器应该选择阻值较小的A； （2）由电路可知 （3）题中滑片P位置保持不变，则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变，先让S2接a，此时电压表读数为U，然后接b，读出电阻箱R1的读数和电压表读数U＇，当温度改变时，调整R1，使得R1两端的电压表U＇保持不变，因此可得 整理得 可得热敏电阻Rt的值。 14.（2024·江西·高考真题）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。 （1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。 （2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接 。 （3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。 （4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达 （用k、d、h表示）。实验结果表明，温度 （填“高”或“低”）的水更容易导电。 （5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为 m。（保留两位有效数字） 【答案】 高 0.46 【详解】（2）[1]电源电动势为，故电压表量程选择；由于电流表的内阻已知，故采用电流表内接时，可以消除系统误差，故电流表采用内接法，实物图如下： （4）[2]根据电阻定律 故可得 得 [3]电阻率越小更容易导电，根据图像可知的水的电阻率更小，故可知温度高的水更容易导电。 （5）[4]根据前面分析可知的水的电阻率为 故当选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，接入电压时，得 解得水管的长度至少应设计为 第 1 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 $$