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

**基本信息** 聚焦导体电阻率测量，通过A、B、C三层设计，实现从基础操作到综合探究的进阶，强化科学探究与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|仪器使用（螺旋测微器）、基础电路选择、公式推导|侧重基本技能，如螺旋测微器读数、分压电路判断| |B层|图像分析（U-L图像）、实验误差处理|引入多组数据处理，如斜率求电阻率| |C层|复杂仪器选择（改装电表）、系统误差分析|涉及电表改装与内阻影响，提升科学论证能力|

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．为测量一金属丝的电阻率，某同学进行如下操作：连接电路后，先用刻度尺测出接入电路中的金属丝的长度L，再用螺旋测微器测量其直径d，接通电路后测得电压表的示数为U、电流表的示数为I，最后计算得出该金属丝的电阻率。 （1）如图所示，用螺旋测微器测得的直径d＝______mm。 （2）除待测金属丝外，实验室还备有如下实验器材： A．电源E（电动势为3V） B．滑动变阻器（0~10Ω） C．开关S，导线若干 D．电压表V（量程3V，内阻约为3kΩ） E．电流表A（量程0.6A，内阻约为2Ω） （3）金属丝的电阻约为10Ω，为了测量其电阻，要求电压从零开始调节，并尽量减小实验误差，则下面两个电路中，测量结果更准确的是______（选填“甲”或“乙”）。 （4）写出金属丝电阻率的表达式ρ＝______（用d、L、U、I表示）。 2．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)利用螺旋测微器先后两次测量圆柱体工件的直径，测量结果如图甲、乙所示，图甲的读数为________mm，图乙的读数为________mm。 (2)金属丝的电阻较小而且为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化，实验电路应选用下图中的（　　） A． B． C． D． (3)实验中测得金属丝电阻为，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________（用、L、d等字母表示）。 3．为精确测量某一段金属电阻丝的电阻率，小明进行了如下实验，请完成步骤中的填空： （1）利用刻度尺测量其长度L，利用螺旋测微仪测量其直径如图甲，读数为D=________mm； （2）为消除电表内阻对实验结果的影响，设计如图乙所示的电路测电阻，操作步骤如下： ①将滑片P移到合适的位置，闭合开关、接1，电流表、和电压表V的示数分别为、和U，可求出电压表的内阻________； ②已知通过步骤①测得电压表的内阻为5kΩ，闭合开关、接2，电流表（量程为0.6A挡）示数如图丙，读数________A，和电压表V的示数，可求出被测电阻的阻值________Ω。在有效消除电压表内阻对实验结果的影响后，该同学认为实验中使用的电流表也不是理想电表，那么该同学在第②步中测得的阻值________（选填“大于”“小于”或“等于”）被测电阻的真实值。 （3）最后利用所测的数据计算出该金属电阻丝的电阻率。 4．某实验小组利用如图甲所示的电路测量金属丝的电阻率。 (1)电键S闭合前，应将滑动变阻器R的滑片P置于b端，原因是______。 (2)用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属丝直径、长度，测量结果如图乙、丙所示，则金属丝直径______mm，金属丝的长度L=______cm。 (3)实验中某次电压表示数为U，电流表示数为I，则金属丝电阻率的表达式为ρ=______（用字母U、I、d、L表示）。 B层 5．某同学利用图甲所示的电路测量合金丝的电阻率。实验时多次改变合金丝接入电路的长度L，调节滑动变阻器的阻值，使电流表的示数每次都达到相同值，记录电压表的示数U，从而得到多组L、U的数据，作出图像，如图乙所示。 (1)实验前首先使用欧姆表粗测该合金丝的阻值，选用“×10”挡时发现指针偏角过大，故应换用____（选填“×1”或“×100”）挡重新测量。 (2)若合金丝的总阻值约为5Ω，为方便操作，滑动变阻器应选用____（选填“”或“”）Ω。 (3)某次测量时，量程为的电压表指针位置如图丙所示，则示数___V。 (4)已知合金丝的横截面积为S，图乙中直线的斜率为k，横轴的截距为a，则该合金丝的电阻率___，电流表的内阻___。（结果均选用S、、k、a表示） 6．为探究匀速圆周运动向心力的定量表达式，某同学设计了如图乙所示的实验装置。电动机带动转轴匀速转动，改变电压可调节转速；其中为固定在竖直转轴上的水平凹槽，端压力传感器可测出小球对其压力的大小，端固定一宽度为的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为，用游标卡尺测得挡光片的宽度如图甲所示； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心到转轴的距离为； ③启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数和挡光时间。 (1)由于某些原因，游标尺的左半部分不能看清，挡光片的宽度___________cm； (2)小钢球转动的角速度___________（用、、表示）； (3)该同学为了探究向心力大小与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量___________kg（结果保留两位有效数字）。 C层 7．电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径___________mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度为___________mm。 (2)用多用电表粗测其电阻约为6Ω。为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下： A．电压表V1（量程3V，内阻约为6kΩ） B．电压表V2（量程6V，内阻约为15kΩ） C．电流表A1（量程0.6A，内阻约为1Ω）D．电流表A2（量程30mA，内阻约为20Ω） E.滑动变阻器（阻值范围，2.0A）F.直流电源（电动势为5V） G.开关 H.导线若干 A．   B．C．     D． 则该实验电路应选择电压表___________（填A或B），应选择的电流表___________（填C或D），电路应选择如图丙电路中的___________。 (3)根据正确的实验电路进行实物接线___________ 根据实物接线图，闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到___________端（填左或右） (4)某次实验测出圆管两端的电压为U，圆管中的电流为I，圆管的外直径为D，内直径为d，长度为L，则圆管的电阻率为___________。（用本小问中给出的U、I、、d、表示，单位均已为国际单位） 8．学校物理兴趣小组为了测量某均匀材料圆柱体的电阻率，阻值约为200。 (1)小周同学使用螺旋测微器测定其直径，某次测量结果如图甲所示，读数为____mm；用游标卡尺测量其长度，某次测量的结果如图乙所示，读数为____cm。 (2)用实验室提供的以下器材，完成以下问题： A．直流电源（电动势V） B．电流表（量程0~30mA，内阻） C．电流表（量程0~100mA，内阻约5） D．滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A） E.定值电阻（阻值） F.单刀单掷开关 G.导线若干 ①在答题卡虚线框内画出实验设计的电路图______。（要求：尽可能减小测量误差，测量时电表的读数大于其量程的一半） ②某次实验中，电流表示数为，电流表示数为，则未知电阻的电阻率____（用、、、，，表示）。 ③若电流表的实际内阻大于其估算值，则测量值____真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。 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． 0.732 乙 【详解】[1]题图可知 [2]根据题中数据可知，故电流表应采用外接法，即测量结果更准确是乙。 [3]根据 解得 2．(1) 5.915 5.900 (2)A (3) 【详解】（1）[1][2]螺旋测微器的精确值为，图甲的读数为 图乙的读数为 （2）为使通过待测金属丝的电流能从0开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，金属丝的电阻较小，电压表的分流影响很小，所以电流表应采用外接法。 故选A。 （3）根据电阻定律可得 可得该金属材料电阻率的表达式为 3． 0.650 0.50 10 等于 【详解】（1）[1]由图甲可知，螺旋测微器的读数为 （2）①[2]由图乙所示电路图，根据欧姆定律可知，电压表内阻 ②[3]电流表的量程为0.6A挡，则分度值为0.02A，则由图丙可知，电流表的读数为 [4]电压表的电流为 则电阻的电流为 被测电阻的阻值为 [5]闭合开关K1、K2接1测电压表内阻时电流表A2内阻对实验没有影响。闭合开关K1、K2接2测电阻的阻值Rx时电压表内阻与电流表A2内阻对测量没有影响，因此电阻测量值等于真实值。 4．(1)保护电路 (2) 6.125 10.225 (3) 【详解】（1）电键S闭合前，将滑动变阻器R的滑片P置于b端，是为了使滑动变阻器接入电路的电阻最大，从而保护电路。 （2）[1]图乙可知金属丝直径 [2]图丙可知游标卡尺精度为0.05mm，故 （3）根据 联立解得 5．(1)×1 (2) (3)1.50/1.49/1.51 (4) 【详解】（1）欧姆表指针偏角过大，说明被测合金丝阻值较小，需要换用更小倍率的挡位，因此选挡。 （2）合金丝总阻值仅约，选用小阻值滑动变阻器更便于调节，操作更方便。 （3）量程的电压表分度值为，则示数 （4）[1]根据电路规律，电流恒为​时，电压满足 其中接入合金丝电阻 代入整理得 对比图像，斜率 解得 [2]横轴截距是时的值，时， 解得 6．(1)1.225 (2) (3)// 【详解】（1）图甲为20分度的游标卡尺，其分度值为0.05mm。从题图甲中可以看出，游标尺的第5刻线与主尺的17mm刻线对齐，根据游标卡尺的工作原理可知，20分度的游标卡尺的游标尺每一小格的长度为0.95mm，则游标尺从0刻线到第5刻线的长度为 所以游标尺的0刻线对应主尺的位置为 即游标尺的0刻线对应主尺的12mm和13mm之间的位置，所以挡光片的宽度为 （2）挡光片做匀速圆周运动的线速度大小为 则根据线速度与角速度的关系式可知，挡光片做匀速圆周运动的角速度为 由于小钢球和挡光片为同轴转动，则小钢球转动的角速度与挡光片的角速度相同，所以小钢球转动的角速度为 （3）小钢球做匀速圆周运动所需的向心力由传感器的弹力提供，则根据牛顿第二定律有 所以图像的斜率为 则由可得，小钢球的质量为 （考虑斜率计算的误差，小钢球的质量取、、均正确。） 7．(1) 0.920/0.921/0.919 42.40 (2) B C B (3) 左 (4) 【详解】（1）[1]由甲图读出螺旋测微器读数为 [2]游标卡尺的精确值为，如图乙可知其长度为 （2）[1]电源电动势为5V，用多用电表进行测量时，指针要指在最大量程的三分之二左右，要选电压表V2；应填B； [2]用多用电表粗测其电阻约为6Ω，则通过电阻的最大电流约为，要选电流表A1。应填C； [3]要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调，可知滑动变阻器应选择分压接法，根据、 由于，为了减小误差，电流表应采用外接法。 故选B。 （3）[1]实物接线图如下 [2]为了保护待测电阻所在电路，闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到左端，使得待测电阻所在电路没有电流通过。 （4）圆管的横截面积为 电阻为 由电阻的决定式得 代入已知量得 8．(1) 1.845/1.843/1.844/1.846/1.847 4.230 (2) 等于 【详解】（1）①固定刻度读数为，可动刻度读数为，总读数为（均正确）。 ②主尺读数为，游标卡尺对齐格数为，总读数为。 （2）①滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻，采用分压式接法；电流表内阻已知，与串联改装为电压表，并联在两端，测干路总电流，电路图如下： ②并联部分电压： 的电流为，因此 由电阻定律 横截面积 整理得： ③推导的过程中，没有用到的内阻，的大小不影响的测量结果，因此测量值等于真实值。 【点睛】 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 $