实验11 导体电阻率的测量-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习学用Word（提升版）

该高中物理高考复习学案系统梳理了导体电阻率测量的核心考点，涵盖装置原理、数据处理、操作要领及误差分析，通过教材原型实验与创新拓展实验构建从基础到应用的知识网络，以填空设问和任务驱动引导学生自主推导公式、分析图像，形成完整实验认知框架。 亮点在于自主诊断与科学探究设计，如开篇设置实验原理填空、数据处理方法选择等自测题，结合辽宁、山东等高考真题演练，培养科学思维与科学探究素养。每个模块配有操作步骤指引和误差分析任务，帮助学生建立个性化实验技能体系，教师可通过学情精准指导，提升备考实效。

实验11　导体电阻率的测量 【实验基础·必备】 平均值　较多　两侧　　毫米刻度尺　 【实验技能·创新】 【典例1】　（1）乙　（2）　（3）6.5×10－5 解析：（1）由题图（a）可知，电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压，从题图（b）中可以看出L越大，电压表示数U越大，且U-L图像的延长线过坐标原点，在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大，电压越大，说明L为电压表所测样品部分的长度，即L是丙到乙的距离。 （2）电阻决定式为R＝ρ，其中所测样品横截面积为S＝a2，解得ρ＝＝，其中电阻R＝，解得ρ＝，由题图（b）可知，U-L图像的斜率为k＝，所以该样品的电阻率可以表示为ρ＝。 （3）由题图（b）可知斜率为k＝＝6.5 V/m，代入电阻率的表达式得ρ＝＝ Ω·m＝6.5×10－5 Ω·m。 【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。 【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，则电压表应以量程3 V接入电路，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，由欧姆定律可知金属丝的电阻的测量值小于真实值。 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验11　导体电阻率的测量 装置原理 （1）由R＝ρ得，ρ＝，因此只要测出金属丝的长度l、横截面积S和电阻R，即可求得ρ。 （2）测量电阻的电路图 数据处理 （1）计算R的两种方法。 方法一：用R＝分别算出各次的数值，再取　　　　　。 方法二：作U-I图像，利用斜率求出R，如图所示。 注意：采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过　　　　的点，其余各点均匀分布在直线的　　　　，个别明显偏离直线较远的点可以不予考虑。 （2）计算电阻率：将记录的数据l、d及Rx的值，代入电阻率计算式，得ρ＝　　　　 操作要领 （1）测直径：用螺旋测微器在三个不同位置测量。 （2）连电路：按原理图连接。 （3）测长度：用　　　　　　　　测量有效长度，测三次取平均值。 （4）测电压、电流：改变变阻器的阻值，测量多组U、I。 （5）算电阻率：ρ＝　　　 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 一、教材原型实验 （2023·辽宁高考12题）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（a）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（b）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（保留两位有效数字）。 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　　　　（选填“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　　　　（选填“大于”或“小于”）Y型号铅笔芯的电阻率。 尝试解答 二、创新拓展实验 创新角度1： 实验目的的创新：测其他材料的电阻率 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（或盐水）倒入其中，测量自来水（或盐水）的电阻率 见〔典例3〕 创新角度2： 实验目的的创新：探究电阻率随气压的变化规律 （1）利用抽气泵和气压计控制玻璃管内的气压。 （2）利用R-p图像分析金属丝的电阻随气压变化的规律 见〔典例4〕 （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　　　　　　（选填“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 （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，为电压表，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　　　　侧（选填“左”或“右”）； （5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值　　　　真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 尝试解答 提示：完成课后作业　第十章　实验11 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $