第10章 实验11 导体电阻率的测量(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理学案系统覆盖导体电阻率测量的高考核心考点，从实验原理（电阻定律ρ=RS/l）、器材选择到数据处理（平均值法、图像法）、误差分析层层递进，通过填空任务和问题链驱动学生自主梳理实验步骤、推导公式，构建完整实验知识网络。 亮点在于诊断性自测与科学探究融合，如设置螺旋测微器读数练习、U-I图像斜率计算等任务，培养科学思维与科学探究素养。提供误差原因分析模板和高考真题演练（2024山东、江西卷），助力学生自主诊断薄弱环节，教师可依据学情精准指导，提升复习实效。

实验十一　导体电阻率的测量 一、实验原理（如图所示） 由R＝ρ得ρ＝＝，因此，只要测出金属丝的　 　　、　　　　和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。 二、实验器材 被测金属丝，直流电源（4 V），电流表（0～0.6 A），电压表（0～3 V），滑动变阻器（0～50 Ω），开关，导线若干，　　　，　　　　刻度尺。 三、实验步骤 1.用螺旋测微器在被测金属丝上的　　　　不同位置各测一次直径，求出其平均值d。 2.连接好用伏安法测电阻的实验电路。 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量多次，求出其平均值l。 4.把滑动变阻器的滑片调到最　　　（选填“左”或“右”）端。 5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内。 6.将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝　　　　中，计算出金属丝的电阻率。 四、数据处理 1.计算R的两种方法 （1）平均值法：用R＝分别算出各次的数值，再取平均值。 （2）图像法：作出U-I图像，利用斜率求出R，如图所示。 2.计算电阻率：将记录的数据l、d及R的值代入电阻率公式ρ＝计算ρ。 五、注意事项 1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表　　　　法。 2.测量被测金属丝的　　　　长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量多次，求其平均值。 3.测量金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。 4.在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜　　　　（电流表用0～0.6 A量程），通电时间不宜　　　　，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 5.若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的　　　　拉大一些，连线要尽可能地通过　　　　的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去。 六、误差分析 1.金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差。 2.测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测　　　R真，由R＝ρ，知ρ测　ρ真。 3.通电电流过大、时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差。 考点一　教材原型实验 （2025·江西南昌期末）在测定某金属丝的电阻率的实验中： （1）某学生进行了如下操作： ①利用螺旋测微器测量金属丝直径d，如图甲所示，则d＝　　　　 mm。 ②测量金属丝电阻Rx的电路图如图乙所示，闭合开关S，先后将电压表右侧接线端P接a、b两点时，电压表和电流表示数如表1所示。 该学生认真观察到两次测量中，电流表的示数未变，发生这种现象的原因是　　　　　　　， 比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝　　　　 Ω（保留两位有效数字），从系统误差角度分析，Rx的测量值与其真实值Rx真比较，Rx测　　　　（选填“＞”“＝”或“＜”）Rx真。 表1 U/V I/A 接线端P接a 1.84 0.15 接线端P接b 2.40 0.15 表2 U/V I/A 接线端P接a 2.56 0.22 接线端P接b 3.00 0.20 （2）另一同学找来一恒压电源，按图丙所示的电路先后将接线端P分别接a处和b处，测得相关数据如表2所示，该同学利用该数据可算出Rx的真实值为　　　　Ω。 尝试解答 （2024·山东高考14题）某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源（输出电压0～16 V）； 滑动变阻器（最大阻值10 Ω，额定电流2 A）； 电压表V（量程3 V，内阻未知）； 电流表A（量程3 A，内阻未知）； 待测铅笔芯R（X型号、Y型号）； 游标卡尺、螺旋测微器，开关S、单刀双掷开关K，导线若干。 回答以下问题： （1）使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　　　　 mm； （2）把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　　　（填“1”或“2”）端； （3）正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY＝　　　　 Ω（保留3位有效数字），采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω； （4）使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm。使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　　　　（填“大于”或“小于”）Y型号铅笔芯的电阻率。 尝试解答 考点二　创新拓展实验 （2024·江西高考12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d＝0.07 m和高h＝0.03 m。 （2）现有实验器材：电流表（量程300 μA，内阻RA＝2 500 Ω）、电压表（量程3 V或15 V，内阻未知）、直流电源（3 V）、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26 ℃的水在不同长度l时的电阻值Rx。将水温升到65 ℃，重复测量。绘出26 ℃和65 ℃水的Rx-l图线，分别如图b中甲、乙所示。 （4）若Rx-l图线的斜率为k，则水的电阻率表达式为ρ＝　　　　　　（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8.0×10－3 m的水管。若人体的安全电流为1.0×10－3 A，热水器出水温度最高为65 ℃，忽略其他电阻的影响（相当于热水器220 V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） 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：某小组欲设计一种电热水器防触电装置，需先测量水的电阻率。 2.实验器材创新：将自来水倒入绝缘长方体容器，左右两侧安装可移动的薄金属板电极可以调节水柱的长度。 3.实验原理创新：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。 4.数据处理创新：利用Rx-l图线的斜率k＝，求得水的电阻率ρ。 （2024·湖南高考11题）某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图a所示的装置。电阻测量原理如图b所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。 　 （1）保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100 mA，电压表量程为3 V，表盘如图c所示，示数为　　　　 V，此时金属丝阻值的测量值R为　　　　 Ω（保留3位有效数字）； （2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值； （3）根据测量数据绘制R-p关系图线，如图d所示； （4）如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100 mA，电压表指针应该在图c指针位置的　　　　（填“左”或“右”）侧； （5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：探究一金属丝的阻值随气压变化的规律。 2.实验原理创新：控制变量法与部分电路欧姆定律的综合。 3.数据处理创新：绘制R-p关系图线，利用图线的形状判断金属丝的阻值随气压变化的规律。 提示：完成课后作业　第十章　实验十一 实验十一　导体电阻率的测量 【立足“四层”·夯基础】 一、长度l　直径d 二、螺旋测微器　毫米 三、1.三个　4.左　6. 五、1.外接　2.有效　4.过大　过长　5.距离　较多 六、2.＜　＜ 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【典例1】 （1）①1.705（1.703～1.707均可）　②电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零　12　＜　（2）13 解析：（1）①由题图甲所示的螺旋测微器可知，螺旋测微器的读数为1.5 mm＋20.5×0.01 mm＝1.705 mm。②由表1中实验数据可知，电压表先后接a、b两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，接线端P应接a点，金属丝电阻Rx测＝＝ Ω≈12 Ω；电流表采用外接法，由于电压表分流作用，电流表的测量值大于真实值，由部分电路欧姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。 （2）由表2中实验数据知，RA＝，则Rx＝－RA＝13 Ω。 【典例2】 （1）2.450　（2）1　（3）1.92　（4）大于 解析：（1）根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm； （2）由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； （3）根据题图丙结合部分电路欧姆定律可得RY＝≈1.92 Ω； （4）根据电阻定律R＝ρ可得ρ＝，分别代入数据可知ρX＞ρY。 考点二 【典例3】 （2）见解析图　（4）kdh　高　（5）0.46 解析：（2）由于电流表内阻已知，则电流表的分压可以求出，故电流表采用内接法，又电源电动势为3 V，则电压表应选3 V量程，电路连接如图所示。 （4）根据电阻定律有Rx＝ρ，又 S＝dh，联立得Rx＝l，故Rx-l图像中图线的斜率k＝，解得ρ＝kdh，根据题图b可知，温度高的水的Rx-l图线（图线乙）斜率较小，则温度高的水的电阻率较小，更容易导电。 （5）根据部分电路欧姆定律和电阻定律有R＝＝ρ，代入数据解得水管长度的最小值为0.46 m。 【典例4】 （1）1.25（1.24～1.26均可）　12.5　（4）右 （5）小于 解析：（1）由电压表读数规则可知题图c的示数为1.25 V；根据题图b由部分电路欧姆定律可知R＝＝ Ω＝12.5 Ω。 （4）玻璃管内气压降低到0.5个标准大气压，由题图d可知金属丝的阻值增大，又保持电流为100 mA，所以电压表示数增大，即电压表指针应该在题图c指针位置的右侧。 （5）若电压表是非理想电压表，则流过金属丝的电流的测量值偏大，由部分电路欧姆定律可知金属丝的电阻的测量值小于真实值。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $