11.3 实验：导体电阻率的测量 分层作业-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

11.3 实验：导体电阻率的测量 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组测量一段粗细均匀金属丝的电阻率。 (1)测量金属丝的长度可用______，测量金属丝的直径可用______。（均选择下列字母） A．刻度尺                    B．螺旋测微器                C．游标卡尺 (2)实验小组测量出金属丝直径为d、长度为L，金属丝两端的电压为U，通过的电流为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式______。 2．长度是物理学中基本的物理量，长度的测量是最基本的测量，根据测量要求的不同，可选用精度更高的测量工具。 (1)图1中游标卡尺的读数为________； (2)图2中螺旋测微器的读数为________； 3．(1)小明用图甲所示的游标卡尺测量笔帽的内径时，应选用的测量爪是_____（选填“A”、“B”或“C”）；示数如图乙所示，则内径为_____。 (2)小明用螺旋测微器测量金属板的厚度。该螺旋测微器校零后的示数如图丙所示，测量金属板厚度时的示数如图丁所示，则金属板的厚度为_____ 4．在做“测定金属的电阻率”的实验中，若待测电阻丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确： (1)某同学采用了如图1所示的部分电路测量电阻，则测量值比真实值偏__________（选填“大”或“小”）； (2)在本实验中，某同学用游标卡尺（图2）和螺旋测微器（图3）测量该电阻丝的长度和直径如图所示，则其长度为__________cm，直径为__________mm。 B层 5.导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图甲所示的电路图,实验步骤如下: a.测得样品截面的边长a=0.20 cm; b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动; c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L; d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断开开关S; e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图乙所示,得到直线的斜率k。 回答下列问题: (1)L是丙到　　　　(选填“甲”“乙”或“丁”)的距离。  (2)写出电阻率的表达式ρ=　　　　(用k、a、I表示)。  (3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ=　　　　Ω·m(结果保留2位有效数字)。  6．为研究新型合金材料在智能穿戴设备中的导电性能，某校物理兴趣小组选取一段横截面为圆形的合金丝样品，计划测定其电阻率。该合金丝的长度约为0.5m，用多用电表粗测其电阻约为5，实验室提供以下器材： 电源E（电动势3.0V，内阻不计）； 电压表V（量程0~3V，内阻约3k）； 电流表A1（量程0~0.6A，内阻=0.125）； 电流表A2（量程0~3A，内阻=0.025）； 滑动变阻器R1（最大阻值10，额定电流2A）； 滑动变阻器R2（最大阻值200，额定电流1A）； 开关、导线若干。 (1)为在测量中，电压表示数能从零开始连续变化，滑动变阻器应选用______（填“R1”或“R2”），并采用______（填“限流”或“分压”）式接法。 (2)由于实验室提供的电流表内阻已知，为减小系统误差，应选用电流表______（填“A1”或“A2”），并采用电流表______（填“内接”或“外接”）的电路。 (3)根据上述（1）、（2）中的选择，在下图所示电路的虚线框内，将电路图补充完整。 (4)正确连接电路，测得多组电压表示数U和电流表示数I，作出U-I图像如图所示，图线的斜率为k，则合金丝的电阻Rx=______。 (5)若合金丝的长度为L，直径为d，电阻为Rx，则该合金丝电阻率的表达式为=______（用L、d、Rx表示）。本次实验测得的电阻率______（填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 C层 7．根据国家标准（GB/T）规定，自来水在15℃时的电阻率应大于。某同学利用如图甲所示电路测量自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门控制管内的水量，玻璃管两端接有导电活塞，右侧活塞固定不可移动，左侧活塞可自由移动，活塞电阻忽略不计。其余实验器材有：电源（电动势约为，内阻不计），电压表和（量程均为，内阻很大），定值电阻（，），电阻箱（最大阻值），单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。 实验步骤： A．用游标卡尺测量玻璃管的内径； B．将玻璃管内注满自来水，用刻度尺测量水柱的长度： C．连接好电路，把拨到1位置，记录电压表的示数： D．把S拨到2位置，调整电阻箱的阻值，使电压表的示数与之前的示数相同，记录电阻箱的阻值； E.改变玻璃管内的水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度和电阻箱阻值； F.断开开关，整理器材。 (1)测量玻璃管内径时游标卡尺示数如图乙所示，则________； (2)玻璃管内水柱的电阻________（用、、表示）； (3)根据记录的多组数据，绘制出如图所示的关系图像，可计算出自来水的电阻率________（结果保留2位有效数字）； (4)本实验中若电压表的内阻不是很大，则自来水电阻率的测量结果将________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 8．某实验小组利用如图（b）所示电路测定一个阻值约为的金属丝的电阻率，实验器材如下： A．电源（电动势，内阻约为）； B．电流表（，内阻）； C．电流表（，内阻约为）； D．滑动变阻器（阻值）； E.开关和导线若干。 (1)用刻度尺测得金属丝接入电路的有效长度为，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图（a）所示，则金属丝的直径_____； (2)根据提供的实验器材，将图（b）中的电路图补充完整_____； (3)闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移至_____端（填“”或“”）； (4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至合适位置，电流表、电流表的读数分别为，则金属丝的电阻率为_____（用表示）； (5)改变金属丝接入电路的长度，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数始终为定值，记录对应的电流表的读数，以为纵轴，为横轴，描点作图得到图（c）所示图像，若图像的斜率为，则金属丝的电阻率为_____（用、、表示）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1) A BC (2) 【详解】（1）[1] 刻度尺的精度足够满足测量金属丝长度的需求，故测量金属丝的长度可用刻度尺。 故选A。 [2] 金属丝直径较细，螺旋测微器的精度更高，游标卡尺次之，它们都是测量细金属丝直径的常用工具，所以测量金属丝的直径可用螺旋测微器或游标卡尺。 故选BC。 （2）根据欧姆定律可知，金属丝的电阻为 根据电阻定律可知，金属丝的电阻为 其中金属丝的横截面积为 联立解得该金属丝电阻率测量值的表达式为 2．(1)18.3 (2)4.800 【详解】（1）游标卡尺的主尺部分读数为18mm，游标尺上有10小格，分度值为0.1mm，游标尺上的第3格与主尺对齐，读数为 总的读数结果为 （2）螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5mm，活动刻度部分读数为0.300mm 总的读数结果为 3．(1) A 11.30 (2)6.860/6.858/6.859/6.861/6.862 【详解】（1）[1]用图甲所示的游标卡尺测量笔帽的内径时，应选用的测量爪是内测量爪A； [2]图甲为20分度的游标卡尺，精度为0.05mm，故内径为 （2）图丙中螺旋测微器的读数为 图丙中螺旋测微器的读数为 则金属板的厚度为 4．(1)小 (2) 10.025 4.487/4.486/4.488 【详解】（1）电路图中电流表采用外接法，由于电压表的分流使得电流表的示数大于通过待测电阻的电流，根据欧姆定律可知，电阻的测量值比真实值偏小。 （2）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图2可知电阻丝的长度为 [2]螺旋测微器的精确值为，由图3可知电阻丝的直径为 5.【答案】 (1)乙　(2)　(3)6.5 × 10-5 【解析】 (1)由于电压表测量的是乙、丙之间的电压,则L是丙到乙的距离。 (2)闭合开关后,调节电阻箱R使样品中电流为I,则探针乙、丙间电压U=IR样,而R样=ρ,即U=L,则ρ=。 (3)根据图像可知k≈6.5 V/m,则根据(2)代入数据有ρ=6.5 × 10-5 Ω·m。 6．(1) 分压 (2) 内接 (3) (4) (5) 等于 【详解】（1）[1][2]要求电压从零开始连续变化，必须采用分压式接法；分压式接法选阻值较小的滑动变阻器调节更方便，因此选。 （2）[1]已知电源电动势3V， 最大电流约为 选量程匹配的； [2]已知电流表内阻，采用电流表内接法可通过计算消除电流表内阻的系统误差，因此选内接。 （3）滑动变阻器采用分压接法，选用电流表内接，电路图如图所示 （4）内接时，电压表的示数是和的总电压，满足 整理得 因此 （5）[1]根据电阻定律 其中横截面积 整理得 [2]本实验中电流表内阻已知，计算时已经消除了电流表内阻的系统误差，因此测得的电阻率等于真实值。 7．(1)40.2 (2) (3)15 (4)偏小 【详解】（1）玻璃管的内径 （2）由题意知， 解得 （3）根据电阻定律有 其中 求得 则图像的斜率 则 由图乙可知 代入数据得 （4）当很大时，可以认为 若不是很大，则 即偏大，根据可知，的测量值偏小，根据 得 可知自来水电阻率的测量结果将偏小。 8．(1)0.670 (2) (3)B (4) (5) 【详解】（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为0.5mm+mm=0.670mm （2）滑动变阻器最大阻值较小，采用分压式接法，由于A1的内阻已知，电路图如图可消除电表内阻引起的误差 （3）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移至B端，使得金属丝和电流表的电流为0，从而起到保护电路的作用。 （4）根据欧姆定律有 根据电阻定律有 联立解得 （5）由上式可知 可知 则图像的斜率为 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $