专题11.3实验：导体电阻率的测量 讲义-2027届高三物理一轮复习

该高中物理高考复习讲义聚焦“导体电阻率的测量”实验专题，覆盖螺旋测微器与游标卡尺读数、伏安法测电阻、滑动变阻器限流分压接法、电流表内外接选择等核心考点，按“测量工具-原理方法-误差分析-综合应用”逻辑架构知识，通过考点梳理、仪器读数指导、电路设计方法总结、真题例题训练等环节，帮助学生构建实验问题分析框架。 讲义突出科学思维与科学探究素养培养，如通过螺旋测微器读数训练数据精确处理能力，例题2中器材选择与电路设计环节引导学生基于实验原理论证方案合理性。设置基础例题、分层练习及综合应用训练，配合误差分析要点归纳，有效提升学生实验题解题效率，为教师精准把控复习进度、落实高考实验题备考要求提供系统支持。

努力必有收获，坚持必会成功，加油向未来！ 专题11.3实验：导体电阻率的测量测量工具 例题1、下左图螺旋测微器读数为___________mm，下右图游标卡尺读数为___________mm。 【练习1】某同学用游标卡尺测量电阻元件的长度为L，用螺旋测微器测量金属丝直径d。电阻元件长L为___________，金属丝的直径d为___________； 电阻率的测量原理 1．电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R. 2．电阻丝有效长度的测量 用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值． 3．电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取螺旋测微器或游标卡尺来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，取平均值d后，根据S＝πd2计算出电阻丝的横截面积S. 4．数据处理 (1)公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值． (2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑． (3)计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率． 5．误差分析 (1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大． (2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确． 例题2、测量铅笔芯的电阻率，取一支4B铅笔，去掉两端笔芯外木质部分，不损伤笔芯，如图甲所示安放在接线支座上。 （1）用刻度尺量得笔芯长度L=20.0cm，螺旋测微器测量笔芯的直径如图1所示，则笔芯的直径为d=________mm； （2）若待测电阻约为几欧姆，乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻。 A．待测笔芯 B．电流表(0～0.6A，内阻约) C．电流表(0～3A，内阻约0.5Ω) D．电压表(0～3V，内阻约6kΩ) E．电压表(0～15V，内阻约30kΩ) F．滑动变阻器(0～10Ω) G．电源3V H．开关、导线若干 要进一步精确测量笔芯的电阻率，电流表应选_____，电压表应选_____(只填代号字母)； （3）将实验电路图画在虚线框中________； （4）请根据实验要求在图2中用笔画线代替导线(只配有两根导线)完成实物电路连接_______。 （5）实验测量过程中，电流表读数为U，电流表读数为I，则铅笔芯电阻率的计算式为______(用以上各小题中字母表示)。 滑动变阻器的两种接法 1、两种接法 图甲电路称为限流式电路，图乙电路称为分压式电路。 2、滑动变阻器的两种接法的特点如下表所示： 比较项目 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻） 限流接法 分压接法 在电流电路中，当R0远小于RL时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，也不会使IL有较大变化。在分压电路中无论滑动变阻器阻值的大小如何，调节滑片P的位置，都可以使IL有明显的变化。 3、电流表的两种接法 （1）待测电阻阻值远大于电流表内阻，采用内接法； （2）待测电阻阻值远小于电压表内阻，采用外接法。 4、选择内、外接法的常用方法 （1）直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计，当Rx>>RA时，采用内接法，当Rx<<RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。 （2）公式计算法：当时，用内接法，当时，用外接法，当时，两种接法效果相同。 例题3、一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样。现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线。实验器材有 ①最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 ②电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 ③量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1 ④量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2 ⑤量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1 ⑥量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2 ⑦开关、导线若干 ，以下电路图中正确的是 A． B． C． D． 【练习2】先用如图所示a、b两种电路进行测量，利用图a测得的数据为“2.7 V，50 mA”，利用图b测得的数据为“2.8 V，4.0 mA”，那么该电阻测得的值中较准确得数值及它比真实值偏大或偏小的情况是 A．540 Ω，偏大 B．540 Ω，偏小 C．700 Ω，偏小 D．700 Ω，偏大 综合练习 1．如图游标卡尺的读数为　　 A． B． C． D． 2．图1中螺旋测微器的示数为__________；图2中游标卡尺的示数为__________。 3．如图所示的螺旋测微器的读数是__________。 4、按图所示的电路测量金属丝的电阻Rx，在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx(阻值约为4Ω，额定电流约为0.5A)； 电压表：V(量程6V，内阻约3kΩ) 电流表：A1(量程1.0A，内阻约0.2Ω)；A2(量程3.0A，内阻约0.5Ω) 电源：E1(电动势6V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)； 滑动变阻器：R(最大电阻约20Ω)； 螺旋测微器：毫米刻度尺； 开关S；导线。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量示数如图所示，可得金属丝直径的测量值d=____mm。 （2）为使测量尽量精确，电流表应选_______、电源应选_________。 （3）图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值。 ①在图中画出U—I图线；( ) ②根据此图线求出的电阻值Rx=____________Ω；(保留3位有效数字) （4）若金属丝的长度l、直径d，电阻Rx，金属丝的电阻率表达式为ρ=_______________。 5．某学习小组在“测量铅笔芯电阻率”的实验中： （1）用伏安法测量铅笔芯的电阻Rx（阻值约为5Ω），实验中除开关，若干导线外还提供下列器材： 电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.5Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.05Ω）； 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）； 滑动变阻器R（0~20Ω）； 电源E（电动势为3V，内阻不计）。 为了提高测量精确度，实验中电流表应选 （填“A1”或“A2”）。根据所选用的实验器材，应选用下面电路图 （填“甲”或“乙”）进行实验。      （2）某次测量中，电流表指针指示如图丙所示，电流表的读数I= A。 （3）用游标卡尺测得铅笔芯接入电路的长度为l，用螺旋测微器测得直径为d，电压表的示数为U，由此可计算得出铅笔芯的电阻率ρ= （用题目所给字母表示） 学科网（北京）股份有限公司 $努力必有收获，坚持必会成功，加油向未来！ 专题11.3实验：导体电阻率的测量测量工具 例题1、下左图螺旋测微器读数为___________mm，下右图游标卡尺读数为___________mm。 【解析】 [1] 螺旋测微器读数为 [2] 图中游标卡尺为20分度，故读数为 【答案】 (1)0.900 (2)14.50 【练习1】某同学用游标卡尺测量电阻元件的长度为L，用螺旋测微器测量金属丝直径d。电阻元件长L为___________，金属丝的直径d为___________； 【解析】[1]游标卡尺是20分度的卡尺，其分度值为0．05mm，游标尺读数为10×0．05mm=0．50mm=0．050cm，则图示读数为11cm+0．050cm=11．050cm [2]由图示螺旋测微器可知，其读数为4．5mm+20．0×0．01mm=4．700mm 【答案】(1)11．050(2)4．700 电阻率的测量原理 1．电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R. 2．电阻丝有效长度的测量 用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值． 3．电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取螺旋测微器或游标卡尺来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，取平均值d后，根据S＝πd2计算出电阻丝的横截面积S. 4．数据处理 (1)公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值． (2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑． (3)计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率． 5．误差分析 (1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大． (2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确． 例题2、测量铅笔芯的电阻率，取一支4B铅笔，去掉两端笔芯外木质部分，不损伤笔芯，如图甲所示安放在接线支座上。 （1）用刻度尺量得笔芯长度L=20.0cm，螺旋测微器测量笔芯的直径如图1所示，则笔芯的直径为d=________mm； （2）若待测电阻约为几欧姆，乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻。 A．待测笔芯 B．电流表(0～0.6A，内阻约) C．电流表(0～3A，内阻约0.5Ω) D．电压表(0～3V，内阻约6kΩ) E．电压表(0～15V，内阻约30kΩ) F．滑动变阻器(0～10Ω) G．电源3V H．开关、导线若干 要进一步精确测量笔芯的电阻率，电流表应选_____，电压表应选_____(只填代号字母)； （3）将实验电路图画在虚线框中________； （4）请根据实验要求在图2中用笔画线代替导线(只配有两根导线)完成实物电路连接_______。 （5）实验测量过程中，电流表读数为U，电流表读数为I，则铅笔芯电阻率的计算式为______(用以上各小题中字母表示)。 【解析】 (1)由图示螺旋测微器可知，铅笔芯的直径 (2)[2][3]电源电动势是3V，电压表应选择D；铅笔芯电阻约为几欧姆，流过铅笔芯的电流约为零点几安培，电流表应选择B (3)[4]由于电压表内阻远大于铅笔芯电阻，电流表应采用外接法，由于滑动变阻器最大阻值大于铅笔芯电阻，滑动变阻器可以采用限流接法，电路图如图所示 (4)[5]实物电路图如图所示 (5)[6]铅笔芯电阻，由电阻定律可知，电阻率 【答案】 (1)1.200 (2)B (3)D (4)见解析 (5)见解析 (6) 滑动变阻器的两种接法 1、两种接法 图甲电路称为限流式电路，图乙电路称为分压式电路。 2、滑动变阻器的两种接法的特点如下表所示： 比较项目 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻） 限流接法 分压接法 在电流电路中，当R0远小于RL时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，也不会使IL有较大变化。在分压电路中无论滑动变阻器阻值的大小如何，调节滑片P的位置，都可以使IL有明显的变化。 3、电流表的两种接法 （1）待测电阻阻值远大于电流表内阻，采用内接法； （2）待测电阻阻值远小于电压表内阻，采用外接法。 4、选择内、外接法的常用方法 （1）直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计，当Rx>>RA时，采用内接法，当Rx<<RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。 （2）公式计算法：当时，用内接法，当时，用外接法，当时，两种接法效果相同。 例题3、一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样。现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线。实验器材有 ①最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 ②电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 ③量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1 ④量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2 ⑤量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1 ⑥量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2 ⑦开关、导线若干 ，以下电路图中正确的是 A． B． C． D． 【解析】灯泡的额定电压，灯泡的额定功率，灯泡的额定电流，灯泡正常工作时的电阻，故电流表选用量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1；电压表选用量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1。因，所以测量电路采用安培表的外接线路。又描绘小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端电压要从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法。故C项正确。 【练习2】有一未知电阻Rx，为了较准确得测出其组织，先用如图所示a、b两种电路进行测量，利用图a测得的数据为“2.7 V，50 mA”，利用图b测得的数据为“2.8 V，4.0 mA”，那么该电阻测得的值中较准确得数值及它比真实值偏大或偏小的情况是 A．540 Ω，偏大 B．540 Ω，偏小 C．700 Ω，偏小 D．700 Ω，偏大 参考答案：D 试题解析：电流表读书变化比电压表读书变化明显，说明被测电阻阻值较大，因此电流表应选择内接法，即题图b。选图b时，电阻Rx两端电压比真实值偏大，因此Rx测量值也偏大，并且，故D正确。 综合练习 1．如图游标卡尺的读数为　　 A． B． C． D． 答案：B 2．图1中螺旋测微器的示数为__________；图2中游标卡尺的示数为__________。 答案：6.194 7.6 3．如图所示的螺旋测微器的读数是__________。 答案：1.750 4、按图所示的电路测量金属丝的电阻Rx，在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx(阻值约为4Ω，额定电流约为0.5A)； 电压表：V(量程6V，内阻约3kΩ) 电流表：A1(量程1.0A，内阻约0.2Ω)；A2(量程3.0A，内阻约0.5Ω) 电源：E1(电动势6V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)； 滑动变阻器：R(最大电阻约20Ω)； 螺旋测微器：毫米刻度尺； 开关S；导线。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量示数如图所示，可得金属丝直径的测量值d=____mm。 （2）为使测量尽量精确，电流表应选_______、电源应选_________。 （3）图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值。 ①在图中画出U—I图线；( ) ②根据此图线求出的电阻值Rx=____________Ω；(保留3位有效数字) （4）若金属丝的长度l、直径d，电阻Rx，金属丝的电阻率表达式为ρ=_______________。 【解析】 (1)[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为 (2)[2]待测金属丝的额定电流约为0.5A，故电流表应选A1； [3]待测金属丝的额定电压约为，故电源选E1即可； (3)[4]将已描好的点进行连线，尽量将将点分布在直线上或直线两侧，如图所示 [5]图线中的斜率是电阻，则有 (4)[6]根据电阻定律，金属丝截面面积为，联立解得，金属丝的电阻率为 【答案】 (1)1.770 (2)A1 (3)E1 (4) (5)6.00 (6) 5．某学习小组在“测量铅笔芯电阻率”的实验中： （1）用伏安法测量铅笔芯的电阻Rx（阻值约为5Ω），实验中除开关，若干导线外还提供下列器材： 电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.5Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.05Ω）； 电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）； 滑动变阻器R（0~20Ω）； 电源E（电动势为3V，内阻不计）。 为了提高测量精确度，实验中电流表应选 （填“A1”或“A2”）。根据所选用的实验器材，应选用下面电路图 （填“甲”或“乙”）进行实验。      （2）某次测量中，电流表指针指示如图丙所示，电流表的读数I= A。 （3）用游标卡尺测得铅笔芯接入电路的长度为l，用螺旋测微器测得直径为d，电压表的示数为U，由此可计算得出铅笔芯的电阻率ρ= （用题目所给字母表示） 【答案】 A1 乙 0.50 【解析】（1）[1]回路中的最大电流为 故电流表选0.6A的量程A1。 [2]因Rx的阻值与电流表的内阻比较接近，为了提高测量精确度，只能选用外接法，所以电路选乙。 （2）[3]指针指在第25条刻度线上，根据0.6A表盘读数法则，最小分度为0.02A，所以读数为0.50A。 （3）[4]根据电阻定律 可得 学科网（北京）股份有限公司 $