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** 本练习通过A、B、C三层设计，实现从基础仪器操作到综合实验设计再到创新应用的梯度进阶，强化科学探究与科学思维，适配新授课分层巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|螺旋测微器/游标卡尺读数、伏安法电路连接、基础公式推导|聚焦单一仪器使用与数据处理，如第1题三问覆盖直径/长度测量、电路连线、电阻率表达式推导，夯实科学探究基本技能| |B层|器材选择、内/外接法误差分析、综合实验步骤|整合实验方案设计，如第5题涉及电表量程选择、分压电路绘制、数据读取，培养科学推理能力| |C层|复杂电路设计、系统误差消除、实际问题解决|拓展至真实情境应用，如第7题测量导线总长度需设计分压电路并结合图像求电阻，体现质疑创新素养|

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．某物理兴趣小组要精密测量一金属丝的电阻率 (1)用螺旋测微器测其直径，如图a所示，为___________mm，用游标卡尺测其长度，如图b 所示，为___________cm。 (2)已知金属丝的阻值约为5Ω，为了尽可能准确测量其电阻，电源选用2节干电池，滑动变阻器采用分压接法，请完成实物图的连线__________（在图c中画图）。 (3)若通过多次测量得到的电阻的伏安特性曲线（纵坐标I-横坐标U）为过原点的直线，其直线的斜率为k，d表示电阻丝的直径，L表示电阻丝的长度，其电阻率的表达式为___________。 2．(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_____ 3．某同学做测量合金丝的电阻率实验。 (1)用游标卡尺测量合金丝的长度，示数如图甲所示，其长度________。 (2)先用多用电表欧姆挡的“×1”倍率粗测合金丝的电阻，示数如图乙所示，其阻值为________。 (3)为精确测量合金丝的电阻，该同学设计了如图丙所示电路。开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片置于________端（选填“”或“”）。多次测量后，求得电阻的平均值为，若合金丝的直径为，则其电阻率________（用字母表示）。 4．为测量一个细长圆柱体导体的电阻率，某组同学设计了如下实验： （1）测量圆柱体的电阻时，使用如图所示的电路图，实验步骤如下。 ①将滑动变阻器的阻值置于最______（选填“大”或“小”）处；将拨向接点1，闭合，调节，使电流表示数为； ②将拨向接点2；保持不变，调节电阻箱的阻值，使电流表示数仍为，此时读出阻值为10.6Ω； ③由此可知，圆柱体的电阻为______Ω。 ④若在调节电阻箱阻值的过程中花费时间过长，该过程中电源电动势不变但内阻明显增加，则测得的圆柱体电阻将______。 （2）（多选）在测量过程中，下列操作中错误的有______。 A．用刻度尺多次测量圆柱体导体的全长，算出其平均值 B．用螺旋测微器在金属丝上的同一个部位多次测量直径，并算出平均值 C．使用螺旋测微器测量直径时，先用力旋转旋钮至夹紧圆柱体后再读数 D．实验中尽可能保持圆柱体导体的温度不变 B层 5．在“测定金属丝电阻率”的实验中： (1)用游标卡尺测量金属丝的长度如图甲所示，由图可知其长度______mm；用螺旋测微器测得金属丝的直径如图乙所示，则______mm。 (2)欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻，要求测量结果尽量准确，现有以下器材： A．电池组（3V，内阻1Ω） B．电流表（0~3A，内阻约为0.0125Ω） C．电流表（0~0.6A，内阻0.5Ω） D．电压表（0~3V，内阻约为3kΩ） E.电压表（0~15V，内阻约为15kΩ） F.滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A） G.滑动变阻器（0~2000Ω，额定电流0.3A） 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______（填写各器材的字母代号）。 (3)要求待测电阻两端的电压能从零开始变化，请按要求在虚线框中画出实验电路图。 (4)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示，则电压表的读数为______V，电流表的读数为______A。 (5)该金属丝电阻率的表达式______（用l，d，R表示）。 6．在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为5Ω，某同学用刻度尺测量金属丝的长度，用螺旋测微器测量金属丝直径，再用伏安法测出金属丝的电阻，根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。 (1)当金属丝两端电压为时，通过金属丝的电流为；测得合金丝的长度为，直径为，请根据这些物理量写出该合金电阻率的表达式______； (2)螺旋测微器测量金属丝直径时，刻度位置如图所示，该电阻丝直径的测量值______mm； (3)如图所示，对于电流表的内接法和外接法，下列说法中正确的是______； A．内接法误差来源是电流表分压，外接法误差来源是电压表分流 B．内接法电压表测量的电压大于待测电阻两端电压，外接法电压表测量的电压小于待测电阻两端的电压 C．内接法电流表测量值等于流过待测电阻的电流，外接法电流表测量值大于流过待测电阻的电流 D．内接法测得电阻值大于待测电阻的阻值，外接法测得电阻值小于待测电阻的阻值 (4)实验中能提供的器材有： A．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ） B．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ） C．电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω） D．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω） E.滑动变阻器（0~20Ω） F.滑动变阻器（0~500Ω） G.电源（电动势为3.0V）及开关和导线若干 该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______（均选填各器材前的字母A~G），实验电路应选用图______。 C层 7．实验室中有一捆铜导线，某同学想要测量其总长度，该同学查得铜的电阻率为，用电阻表测量该捆导线的总电阻约为，现需更加精确测量其阻值进而算出导线长度，现有的实验器材如下： A．电源E（电动势约为3V，内阻约为） B．电流表A（量程，内阻约为） C．电压表V（量程，内阻很大） D．定值电阻（，允许最大电流1.0A） E.滑动变阻器（） F.滑动变阻器（） G.待测铜导线 H.开关一个，导线若干 (1)该同学剥去一小段待测铜导线的绝缘层，用螺旋测微器测量铜芯直径，测量结果如图甲所示，则读数为______。 (2)该同学根据以上器材设计电路，要求测量时电表的示数超过量程的三分之一，且调节滑动变阻器能使电表读数有明显变化。 （ⅰ）滑动变阻器应选择______（选填“”或“”）； （ⅱ）请在图乙虚线框内画出设计的实验电路图，并在电路图中标注所用元件对应的符号______。 (3)多次调节滑动变阻器，测出多组电流、电压，作出图像如图丙所示，根据该图像可计算出该捆导线的总电阻为______，进而算出该捆导线的长度为______m。（π取3.14，计算结果均保留三位有效数字） 8．小明同学采用1图所示电路图测量一粗细均匀电阻丝的电阻率。 (1)连接电路如2图所示，在闭合开关之前，不当之处出现在__________区域（选填“①”“②”“③”或“④”）。 (2)某次测量电阻丝直径的结果如3图所示，其读数__________mm。 (3)保持电阻丝长度不变，通过改变滑动变阻器滑片位置获得多组数据，绘制出电阻丝的图像如4图所示，根据图像求出其电阻值__________（保留两位小数） (4)不考虑温度变化对电阻率的影响，小明同学采用此方案得到的电阻率与真实值相比__________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 (5)小华同学对测量电路进行了改进，如5图所示，测得多组电阻丝长度L对应的电压U和电流I，作出图像如6图所示。小华同学认为利用此图像可以求电阻率，并能消除电流表内阻引起的系统误差。你是否同意他的观点_________？请说明理由_______________。 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) 0.695/0.694/0.696 1.37 (2)见解析 (3) 【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图a可知金属丝的直径为 [2]10分度游标卡尺的精确值为，由图b可知长度为 （2）电源选用2节干电池，电动势约为3V，所以电压表选3V量程；已知金属丝的阻值约为5Ω，根据 可知电流表选0.6A量程；由于电压表内阻远大于待测电阻的阻值，电压表的分流很小，所以电流表采用外接法，而滑动变阻器采用分压接法，则完整的实物连线如图所示 （3）根据 可知图像斜率表示电阻的倒数，即 又 联立解得 2．(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 3．(1)5.020 (2)22 (3) 【详解】（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm，由图甲可知合金丝的长度为 （2）合金丝的电阻为 （3）[1]滑动变阻器采用分压式接法，开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片置于端； [2] 根据电阻定律有 解得 4． 大 10.6 偏小 AB/BA 【详解】（1）①[1]开关闭合前，滑动变阻器R1的阻值应置于最大，保护电路。 ③[2]由等效替代可知圆柱体的电阻为10.6Ω。 ④[3]在调节电阻箱阻值的过程中花费时间过长，该过程中电源电动势不变但内阻明显增加，因为电流始终不变，总电阻不变，所以内阻明显增加，则测量值偏小。 （2）[4] A．实验时用刻度尺多次测出金属丝连入电路中的部分的长度，算出其平均值，可以减小偶然误差，故A错误； B．用螺旋测微器在金属丝多个不同部位各测量一次直径，算出其平均值，可以减小偶然误差，故B错误； C．使用螺旋测微器测量直径时，先用力旋转旋钮至夹紧圆柱体后再读数，可以起到固定的作用，故C正确； D．实验中尽可能保持圆柱体导体的温度不变，电阻率不变，故D正确。 本题选择错误的，故选AB。 5．(1) 50.20 4.700 (2) C D F (3) (4) 2.60 0.52 (5) 【详解】（1）[1]根据游标卡尺读数规律可得，其长度为 [2]根据螺旋测微器读数规律可得，金属丝的直径为 （2）[1]电源电动势为3V，则电压表需要选择D； [2]电路最大电流约为，电流表应选择C； [3]为方便实验操作，为了减小误差，需要电压从零开始变化，滑动变阻器采用分压式连接，故滑动变阻器选择阻值较小的F。 （3）由于待测电阻的阻值远小于电压表的电阻，但电流表内阻已知，故选择电流表内接法，滑动变阻器采用分压接法，如图所示 （4）[1]电压表的分度值为0.1V，则电压表的读数为2.60V； [2]电流表的分度值为0.02A，则电流表读数为0.52A。 （5）根据电阻定律 其中 该金属丝电阻率的表达式为 6．(1) (2)0.233/0.232/0.234 (3)ACD (4) A D E 丁 【详解】（1）由欧姆定律得金属丝电阻 结合电阻定律 横截面积 联立得 （2）读数为 （3）A．内接法电流准确，误差来源于电流表分压；外接法电压测量准确，误差来源于电压表分流，故A正确； B．内接法电压表测量待测电阻与电流表的总电压，测量值大于待测电阻电压；外接法电压表直接并联在待测电阻两端，测量电压等于待测电阻电压，故B错误； C．内接法电流表与待测电阻串联，测量电流等于待测电阻电流；外接法电流表测待测电阻与电压表的总电流，测量值大于待测电阻电流，故C正确； D．内接法 外接法，故D正确。 故选ACD。 （4）[1]电压表：电源电动势为，选量程的 故选A。 [2]电流表：最大电流，选量程的 故选D。 [3]滑动变阻器：小阻值滑动变阻器操作方便、电流变化灵敏，选的 故选E。 [4]满足 ，属于小电阻，选电流表外接法；滑动变阻器总阻值是的4倍，限流法可满足测量要求，操作简单。 故选丁。 7．(1)1.400 (2) 见解析 (3) 10.0（9.80～10.2） 905（880～920） 【详解】（1）根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 （2）[1]由于要求能够更加精确测量待测铜导线的阻值，则实验中应使电压与电流数值的测量范围广泛一些，控制电路应采用分压式接法，为了使测量数据的连续性强一些，滑动变阻器选用总阻值小一些的，即滑动变阻器选择； [2]实验要求测量时电表的示数超过量程的三分之一，即电压表与电流表基本上能够同时达到满偏，若电流表达到满偏，此时待测铜导线两端电压约为 可知，若电压表直接测量待测铜导线两端，则电压表量程太小，需要在待测铜导线上串联定值电阻R，此时铜导线与串联定值电阻两端总电压约为 恰好能够达到实验要求，又由于电压表内阻很大，其分流影响很小，控制电路采用电流表外接法，电压表测量铜导线与串联定值电阻两端总电压，结合上述可知，控制电路采用滑动变阻器分压式，作出电路图，如图所示 （3）[1]根据欧姆定律有 结合图丙有 解得 [2]根据电阻定律有 其中 解得 8．(1)④ (2)0.509/0.510/0.511 (3)5.48 (4)偏小 (5) 同意 见解析 【详解】（1）在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应调节到最左端，使测量电路的电压从零开始变化。 （2）固定刻度部分读数为，活动部分读数 总测量结果为 （3）根据，图像的斜率代表电阻的大小， （4）根据电阻定律，可得 电阻的测量用的是电流表外接电路，电阻的测量值小于真实值，从而导致电阻率的测量值也小于真实值。 （5）[1][2] 在电流表内接法中，电压表测的是与电流表内阻的总电压，即 根据电阻定律， 可得 图像为一条直线，斜率 电阻率，可看出测量结果已排除了电表内阻的影响。 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 $