内容正文:
第25讲 电学实验(一)
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 电学实验基础
知识点1 游标卡尺及螺旋测微器的使用
知识点2 常用电表的读数
知识点3 电流表的内外接
知识点4 滑动变阻器的限流式和分压式接法
知识点5 电表的改装
考向1 基本仪器的使用与读数
考向2 电流表的内外接重
考向3 滑动变阻器的限流式和分压式接法重
考向4 电表的改装难
考点二 测量金属导体的电阻率
知识点1 测量导体电阻率的实验步骤及注意事项
考向1 测量导体的电阻率重
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
基本仪器的使用与读数(螺旋测微器、游标卡尺、多用电表等)
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
伏安法测电阻(电流表内接与外接)
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
测量金属(导体)的电阻率
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
滑动变阻器的分压与限流接法
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
考情分析
题型与考向:江苏高考对“电学实验基础、测量导体的电阻率及测量电阻的多种方法”的考查以实验题为主,分值约15分,是整张试卷中分值最高的题型之一。考查内容涵盖:
基本仪器的使用:多用电表的使用与读数(欧姆挡测电阻)、螺旋测微器和游标卡尺的读数;
伏安法测电阻:电流表内接法与外接法的选择与判断(“大内小外”)、实物电路连接与改错;
测量电阻率:利用 计算电阻率,涉及长度、直径(或截面积)的测量;
滑动变阻器的接法:分压式与限流式的选择;
器材选择:电流表量程选择、滑动变阻器阻值选择;
误差分析:系统误差(电表内阻引起的误差)与偶然误差的区分与分析。
情境与立意:
生活实践类:测量金属丝的电阻率、测量霍尔元件的电阻率等,体现电阻率测量在材料科学和工程中的应用。
学习探究类:伏安法测电阻的实验原理与电路设计、电流表内外接法的选择与误差分析、滑动变阻器分压与限流接法的选择、多用电表的使用与读数、测量金属电阻率实验(螺旋测微器+伏安法+电阻定律)、探究电压表内阻对测量结果的影响、替代法/半偏法/电桥法等测电阻的创新方案。
复习目标
基本仪器的使用与读数:掌握螺旋测微器(估读到0.001mm)、游标卡尺(不估读)的读数方法;掌握多用电表的使用步骤(机械调零、欧姆调零、选择挡位、读数等),会正确读取欧姆挡、电流挡、电压挡的示数。江苏卷实验题必考基础,务必熟练掌握。
伏安法测电阻:掌握伏安法测电阻的两种电路——电流表内接法(,适合测大电阻)与外接法(,适合测小电阻),理解“大内偏大、小外偏小”的判断口诀。
测量金属(导体)的电阻率:掌握实验原理 ,会用螺旋测微器测量直径()、用米尺测量长度、用伏安法测电阻。理解实验步骤和注意事项。
滑动变阻器的分压与限流接法:掌握两种接法的电路特点、适用条件及选择原则——限流接法能耗小、电路简单;分压接法电压调节范围大(从0开始),适用于要求电压从零开始变化或待测电阻远大于滑动变阻器阻值的情形。
实验器材的选择与电路设计:能根据实验要求和给定的器材,合理选择电流表量程、电压表量程、滑动变阻器阻值。理解器材选择的基本原则——安全性、准确性、调节方便。
误差分析与数据处理:能区分系统误差(由实验原理和器材本身引起,如电表内阻的影响)与偶然误差(由读数、操作等随机因素引起)。掌握减小误差的方法——选择合适的测量电路、多次测量取平均值等。能根据实验数据判断测量值的准确程度并分析误差来源。江苏卷实验题高频考点,务必重点突破。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 电学实验基础
知识点1 游标卡尺及螺旋测微器的使用
知●识●解●构
一、游标卡尺
1.原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm。
2.精度:对应关系为10分度0.1 mm,20分度0.05 mm,50分度0.02 mm。
二、螺旋测微器的使用方法
1.原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
知识点2 常用电表的读数
知●识●解●构
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数。
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。
(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,这时要求“格估读”。
(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”。
知识点3 电流表的内外接
知●识●解●构
一. 两种接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差
原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻
测量值
R测==Rx+RA>Rx,测量值大于真实值
R测==<Rx,测量值小于真实值
二.两种接法的选择
1.阻值比较法
先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
2.临界值计算法
①Rx< 时,用电流表外接法。
②Rx> 时,用电流表内接法。
3.实验试探法
按如图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则应采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则应采用电流表内接法。
知识点4 滑动变阻器的限流式和分压式接法
知●识●解●构
一. 两种接法的比较
限流接法
分压接法
两种接法
电路图
负载R上电
压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电
流调节范围
≤I≤
0≤I≤
闭合S前
触头位置
b端
a端
二. 两种接法的选择
①要求待测电阻两端的电压从零开始变化,或精确性要求较高时
采用
分压
接法
②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时
③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时
①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时
采用
限流
接法
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时
③没有很高的精确性要求,考虑安装简捷和节能因素时
知识点5 电表的改装
知●识●解●构
改装成电压表
改装成电流表
内部电路
改装原理
串联大电阻分压
并联小电阻分流
改装后
的量程
U=Ig(Rg+R)
I=Ig
量程扩大
的倍数
n=1+
n=1+
接入电阻
的阻值
R=(n-1)Rg
R=
改装后的
总内阻
RV=nRg
RA=
校准电路
考●向●破●译
考向1 常用仪器的使用和读书
例1 (25-26·江苏苏州·苏州实验高级中学)(1)游标卡尺的读数________
(2)游标卡尺的读数________
(3)游标卡尺的读数________
(4)螺旋测微器的读数________
(5)电压表接量程,读数________V
(6)电压表接量程,读数________V;
(7)电流表接量程,读数________A
(8)电流表接量程,读数________
【变式训练1·变考法】(24-25·江苏徐州·第三十七中学)(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的读数依次为__________ mm、__________ mm、__________ mm。
(2)在“测定金属的电阻率”的实验中。
①某同学用螺旋测微器测金属丝直径时,测得结果如图甲所示,则该金属丝的直径为________mm。
②用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示,则电压表的读数为________V,电流表的读数为________A。
【变式训练2·变考法】(25-26·江苏南京·高二上)某同学家中有一捆导线,想通过测量其电阻率判断导线的材质:
(1)该同学截取了一段导线,用米尺测出其接入电路中的长度为L;
(2)该同学用如图甲所示的螺旋测微器测导线的直径时,应先转动______,使F靠近导线,再转动H直到F夹住导线,听到“喀喀”声时停止,拨动_____使F固定后读数(填仪器部件字母符号)。
(3)正确操作后,螺旋测微器的示数如图乙所示,则导线的直径d = _________mm。
(4)实验中,测得金属丝的电阻为R,该金属丝的电阻率=__________ (结果用L、d、R表示)。
(5)若该同学在测量长度时导线没有拉直,则金属丝的电阻率ρ的测量值与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小” 或 “相等”)。
考向2 电流表的内外接【重】
例2(25-26·江苏宿迁·高一下)某实验小组要测量一卷粗细均匀的镍铬合金丝单位长度的电阻值。
(1)先用多用电表测量一段长约1.0m合金丝的阻值,用“×1”挡测量时,指针位置如图1所示,则其电阻值为________Ω。
(2)用电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω)和电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)测量金属丝的电阻时,若用图2中的甲电路测量金属丝电阻,不考虑偶然误差,测量值与真实值相比较将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)实验小组选用图2中的乙电路进行实验,并改变金属丝长度多次测量其长度L。记录电压表、电流表读数U、I,并算出合金丝阻值Rx,记录数据如下:
L/m
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
U/V
0.62
1.00
1.21
1.88
2.49
I/A
0.57
0.50
0.42
0.48
0.52
Rx/Ω
1.08
2.00
2.88
3.92
4.80
根据以上数据在图3所示坐标纸中描点并作出Rx-L图像_____。根据图像求出合金丝单位长度的阻值为________Ω/m。(结果保留两位有效数字)
(4)有同学认为用乙电路测得的Rx偏大,会使(3)中求得的合金丝单位长度阻值偏大,你是否同意该观点?请说明原因。________________________________
【变式训练1·变考法】(25-26·江苏海安·高一下)小韩同学想设计一个测金属棒电阻率的实验:
(1)如图用游标卡尺测金属棒长度为__________。
(2)小韩用多用电表粗测金属棒的阻值:当用“×10”倍率时表盘的示数如图所示,则金属棒的阻值约为__________Ω
(3)为更精确地测量其电阻,小韩决定用伏安法测电阻,实验器材如下:
直流电源:电压约3V,内阻不计;
电流表:量程,内阻约;
电流表:量程,内阻约;
电压表V:量程,内阻约;
滑动变阻器:最大阻值;
滑动变阻器:最大阻值;
开关、导线等。
那么在测金属棒的电阻时,要求电压可以从零开始变化,且准确的测量出电阻的阻值,电流表应该选________(填“”或“”),滑动变阻器应该选________(填“”或“”),电路图应该选下图中的_________(填“A、B、C、D”代号)。
A. B.
C. D.
考向3 滑动变阻器的限流和分压式接法【重】
例3(24-25·江苏泰州·高二上)用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为,某实验小组通过以下实验测量其电阻率。
(1)该实验小组用刻度尺测量其长度L、螺旋测微器测量其直径D,某次直径测量结果如图所示,则________mm;
(2)实验使用的滑动变阻器的阻值为,请将下图所示实际测量电路补充完整______。
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端。
【变式训练1·变角度】(2026·吉林·一模)实验小组需要测量一段电阻丝的电阻率ρ。测量电阻丝电阻R的电路如图甲所示。要求操作简便,又尽可能有较高的测量精度,并能得到多组数据。
实验器材如下:
电阻丝(电阻R小于50 Ω)
两电流表
保护电阻R1(阻值为100 Ω)
滑动变阻器R2(总阻值约为20 Ω)
电源E(电动势为1.5 V,内阻很小)
开关S及导线若干
(1)把图甲的电路图补充完整。
(2)现有电流表a(量程为10 mA,内阻),电流表b(量程为500 μA,内阻)。图甲中A1选_________,A2选_________。(均选填“a”或“b”)
(3)电路连接无误后闭合开关,电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,测量多组数据,拟合出I1-I2图为如图乙所示的直线。则电阻丝电阻__________(保留2位有效数字)。
(4)利用螺旋测微器测量电阻丝的直径,某次测量结果如图丙所示,读数为_________mm。
(5)利用直尺测出电阻丝接入电路部分的长度为L,电阻率的表达式为______________(用R、D、L表示)。
(6)若把电阻丝总长度当成接入电路的长度,电阻率的测量值__________(选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
考向4 电表的改装【难】
例4(25-26·江苏南京·高一下)某同学设计了如图所示的电路进行电表的改装,接1、2接线柱时为电流表,接1、3接线柱时为电压表,则当只减小电阻的阻值时,下列说法正确的是( )
A.电流表和电压表的量程都变大
B.电流表和电压表的量程都变小
C.电流表的量程变大,电压表的量程变小
D.电流表的量程变小,电压表的量程变大
【变式训练1·变考法】(多选)(25-26·山东烟台·高一下)如图所示为一种双量程电流表的示意图,为灵敏电流计,、为两定值电阻,接线柱1、2接入电路时对应的电流表最大量程为,接线柱1、3接入电路时对应的电流表最大量程为。下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若仅增大的阻值,则、均减小
D.若仅增大的阻值,则、均增大
【变式训练2·新角度】(25-26·内蒙古赤峰·高一下)某兴趣小组为探索电表改装的原理与规律,进行了如下实验。
实验器材:电流计G(满偏电流为,内阻为),定值电阻、,滑动变阻器最大阻值,导线若干。
(1)如图(a),把电流计G与阻值为R₁的电阻串联改装为电压表,则电压表量程为________V。
(2)如图(b),把电流计G改装成量程连续可调的新电流表。滑动R3触头,新电流表量程会随之连续调整,此新电流表能调到的最大量程Imax =________A,最小量程Imin =________A。
(3)若要在滑动变阻器上标记改装后电流表量程的刻度,则刻度应______________(填“均匀”或“不均匀”)分布。
考点二 测量导体的电阻率
知识点1 测量导体的电阻率的实验步骤及注意事项
知●识●解●构
一.实验目的
1.掌握刻度尺、螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。
2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。
3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率。
二.实验思路
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。
三.实验器材
被测金属丝,直流电源,电流表,电压表,滑动变阻器,开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
四.进行实验
1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。
2.连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
5.闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。
五.数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx=分别算出各次的数值,再取平均值。
(2)用U-I图线的斜率求出。
2.计算电阻率
将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx。
六.误差分析
1.若为内接法,电流表分压。
2.若为外接法,电压表分流。
3.长度和直径的测量。
七.注意事项
1.先测直径,再连电路:为了方便,测量直径应在金属丝连入电路之前测量。
2.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。
3.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大。
✨得分速记:
电压表一般选择和电源电动势一样大的量程;改装表用于测“真实值”;电流表一般选择E/Rx大小的量程;当滑动变阻器阻值较小(小于Rx)一般采用分压式接法。
考●向●破●译
考向一 测量导体的电阻率【重】
例1(25-26·宁夏·高二上)某实验小组测金属丝电阻率,在测其电阻时,先用多用电表进行粗测,后采用“伏安法”较准确地测量。
(1)该实验小组分别用刻度尺、螺旋测微器测量其长度l和直径d,某次直径测量结果如甲图所示,则直径________mm;
(2)该小组先用欧姆表粗测该金属丝的电阻约为10Ω。
(3)实验室提供的器材如下:
A.待测电阻的金属丝;
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约1Ω);
C.电压表V(量程0~3V,内阻约3kΩ);
D.滑动变阻器R(0~5Ω);
E.电源E(电动势为4.5V,内阻不计);
F.开关、若干导线。
根据所给的实验器材,应选用电路图________(填字母)进行实验。
A.B.C.D.
(4)通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l,直径为d;电流表的示数为I,电压表的示数为U,由此可计算得出金属丝的电阻率________(用本小题所给的字母表示);
(5)用第(3)问中选用的电路图测量电阻时,未消除电表内阻引起的误差时电阻丝的测量阻值为R,若已知电压表的内阻为,电流表的内阻为,那么消除该误差后,电阻丝的阻值________(用本小题所给的字母表示)。
【变式训练1·变考法】(2026·江苏泰州·模拟)在“测量金属丝的电阻率”的实验中,实验小组的同学测量一段阻值约为5Ω、粗细均匀金属丝的电阻率。该小组的同学采用如图1所示的电路图,用伏安法测金属丝的电阻Rx,现有电源(电动势为3.0 V,内阻可忽略不计),开关和导线若干,以及下列器材:
A、电压表V2 (量程0 ~3 V,内阻约15 kΩ )
B、电流表 A1 (量程0 ~3 A,内阻约0.025Ω )
C、 电流表A2 (量程0 ~0.6 A,内阻约0.125Ω)
D、滑动变阻器 R1 (0 ~5 Ω,3 A)
E、 滑动变阻器 R2 (0 ~1000 Ω,0.5 A)
(1)在实验中,电流表应选用__________,滑动变阻器应选用__________。(选填器材前的字母)
(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图1的电路图,补充完成图2中实物间的连线_____。
(3)测量出金属丝直径为d、长度为L,电压表示数为U,电流表示数为I,则该金属丝电阻率测量值的表达式ρ=__________。考虑电流表和电压表内阻,该测量值__________真实值 (选填“大于”或“小于”)。
(4)在测量另一阻值未知的金属丝的电阻率时,实验小组的同学将电流表换成了量程为0 ~100 mA的毫安表,依据图1连接了电路,调节滑动变阻器R后保持R的阻值不变。然后,将电压表右侧导线分别接在M点和N点,读出相应的电压表和毫安表示数,记录在表格中。根据这两组数据,同学们认为将电压表右侧导线接在M点比接在N点实验误差更小。请判断他们的观点是否正确,并说明理由。
接M点
接N点
U/V
0.8
0.9
I/mA
84
83
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·湖北·高考)在测量铅笔芯电阻率的实验中,实验器材有:待测圆柱形铅笔芯、电压表、电流表 、电阻箱、干电池、刻度尺、螺旋测微器、开关、滑片及导线等。实验电路图如图(a)所示,、为铅笔芯的两端,滑片在、间左右滑动。
(1)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径 ,其示数如图(b)所示,可知__________。
(2)适当选择电阻箱的阻值、移动滑片到某位置、测量、间的长度 ,闭合开关,记录电压表的示数U,电流表的示数 ,则该铅笔芯电阻率的表达式为__________(用、 、 和 表示)。
(3)多次改变滑片P的位置、记录对应的 、、 ,由实验数据绘制出的图如图(c)所示。由此可得该铅笔芯的电阻率________(取3.14,保留两位有效数字)。
(4)干电池使用一段时间后,其内阻增大,对电阻率的测量结果__________(填“有”或“无”)影响。
2.(2025·四川·高考)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约)
螺旋测微器
学生电源E(电动势,内阻未知)
米尺(量程)
滑动变阻器(最大阻值)
电阻箱(阻值范围)
电流表(量程,内阻较小)
开关、
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品和位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为、和,则该样品横截面直径的平均值为________。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱________(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开、闭合,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为_________(取,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
3.(2024·山东·高考)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0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,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________(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1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,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______(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
4.(2024·江苏·高考)某种材料制成的长方体样品如图1所示,和方向分别用导线引出。小明实验测量该样品的电阻率,采用的实验电路图如图2所示,电源、电压表规格已在图中标出,可选用的电流表和滑动变阻器有:电流表(量程,内阻约),电流表(量程,内阻约);滑动变阻器(最大阻值),滑动变阻器(最大阻值)。
(1)将多用电表的选择开关旋转到欧姆挡,试测样品、间的电阻,多用电表的读数如图3所示,电阻值为________ 。试测样品、间的电阻,电阻值约为。
(2)按图2连接实物电路,如图4所示,其中滑动变阻器应选用_________(选填“”或“”)。
(3)图4中有一根导线连接错误,出现在________区域(选填“①”“②”“③”或“④”)。正确连线后,用电压表、电流表测得样品、间的电阻值。
(4)换用电流表对样品、间的电阻进行测量。闭合开关前,应将图4所示的滑动变阻器的滑片置于________(选填“最左端”或“最右端”)。闭合开关,测量样品、间的电压和电流,得到电阻值.
(5)根据样品电阻值和尺寸计算沿着和方向的电阻率,结果如下表实验中测量A、B间电阻时选用电流表,测量C、D间电阻时选用电流表,经过一系列测量后得到金属块的电阻率和。
方向
方向
电阻率
1.01
1.13
样品沿各个方向的电阻率应当相等。实验发现,两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为,沿方向样品的电阻率的测量值较为准确,因为沿方向所用电流表的内阻比小,对测量结果影响较小。你是否同意该同学的观点?请简要说明理由。________。
2 / 2
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第25讲电学实验(一)
考点一电学实验基础、
考●向●破●译
考向1常用仪器的使用和读书
例
【答案】1)41.4
(2)14.50
3)4.120
(4)4.53914.540/4.541
(6)1.19/1.20/1.21
(6)6.0
(7)0.50
(8)2.49/2.50/2.51
【变式训练1·变考法】
【答案】1)
17.2
23.25
10.38
(2)
2.932/2.931/2.933
2.60
0.52
【变式训练2变考法】
【答案】
0
0.600
πRd
4L
偏大
考向2电流表的内外接【重】
例2
【答案】(1)8
2)偏小
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5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
L/m
0
0.100.20
0.300.400.50
3)
图3
9.2
(④)不同意,图像斜率不受影响
【变式训练1变考法】
【答案】(1)42.30
(2)70
3)
R
考向3滑动变阻器的限流和分压式接法【重】
例3
【答案】(1)6.700/6.701/6.699
(2)
(3)a
【变式训练1变角度】
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【答案】(1)
(2)
a
b
3)10
(4)0.645
()IR D2
4L
(6)小于
考向4电表的改装【难】
例函
【答案】A
【变式训练1变考法】(多选)
【答案】BC
【变式训练2新角度】
【答案】(1)15
2)31
3)不均匀
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考点二测量导体的电阻率
考●向●破●译
考向一测量导体的电阻率【重】
例1
【答案】
0
πUd
RyR
0.920
4Il
Ry-R
【变式训练1·变考法】
【答案】1)
D
πUd
3)
小于
4IL
(④)该小组同学的观点正确,电压表右侧导线接在M点时测量误差较小。
真题溯源•考向感知
一一溯源真题逻辑,感知高考考向
1.
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【答案】(1)0.500
②Ud
4I
(3)6.4×106
④)无
2.
【答案】(1)0.500
(2)
a
左
3)1.3×106
(4)CD
3.
【答案】(1)2.450
2)1
3)1.91
(4)大于
【详解】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为
d=2mm+0.01×45.0mm=2.450mm
(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)根据图丙的U图像,结合欧姆定律有
2.50V
Ry=
1.31A
=1.912
(4)根据电阻定律
R=p时
可得
p=RS
1
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知
Px>Py
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【答案】(1)320
2)R2
3②
(4)最右端
(⑤)错误:理由见解析
616
第25讲 电学实验(一)
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 电学实验基础
知识点1 游标卡尺及螺旋测微器的使用
知识点2 常用电表的读数
知识点3 电流表的内外接
知识点4 滑动变阻器的限流式和分压式接法
知识点5 电表的改装
考向1 基本仪器的使用与读数
考向2 电流表的内外接重
考向3 滑动变阻器的限流式和分压式接法重
考向4 电表的改装难
考点二 测量金属导体的电阻率
知识点1 测量导体电阻率的实验步骤及注意事项
考向1 测量导体的电阻率重
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
基本仪器的使用与读数(螺旋测微器、游标卡尺、多用电表等)
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
伏安法测电阻(电流表内接与外接)
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
测量金属(导体)的电阻率
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
滑动变阻器的分压与限流接法
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
考情分析
题型与考向:江苏高考对“电学实验基础、测量导体的电阻率及测量电阻的多种方法”的考查以实验题为主,分值约15分,是整张试卷中分值最高的题型之一。考查内容涵盖:
基本仪器的使用:多用电表的使用与读数(欧姆挡测电阻)、螺旋测微器和游标卡尺的读数;
伏安法测电阻:电流表内接法与外接法的选择与判断(“大内小外”)、实物电路连接与改错;
测量电阻率:利用 计算电阻率,涉及长度、直径(或截面积)的测量;
滑动变阻器的接法:分压式与限流式的选择;
器材选择:电流表量程选择、滑动变阻器阻值选择;
误差分析:系统误差(电表内阻引起的误差)与偶然误差的区分与分析。
情境与立意:
生活实践类:测量金属丝的电阻率、测量霍尔元件的电阻率等,体现电阻率测量在材料科学和工程中的应用。
学习探究类:伏安法测电阻的实验原理与电路设计、电流表内外接法的选择与误差分析、滑动变阻器分压与限流接法的选择、多用电表的使用与读数、测量金属电阻率实验(螺旋测微器+伏安法+电阻定律)、探究电压表内阻对测量结果的影响、替代法/半偏法/电桥法等测电阻的创新方案。
复习目标
基本仪器的使用与读数:掌握螺旋测微器(估读到0.001mm)、游标卡尺(不估读)的读数方法;掌握多用电表的使用步骤(机械调零、欧姆调零、选择挡位、读数等),会正确读取欧姆挡、电流挡、电压挡的示数。江苏卷实验题必考基础,务必熟练掌握。
伏安法测电阻:掌握伏安法测电阻的两种电路——电流表内接法(,适合测大电阻)与外接法(,适合测小电阻),理解“大内偏大、小外偏小”的判断口诀。
测量金属(导体)的电阻率:掌握实验原理 ,会用螺旋测微器测量直径()、用米尺测量长度、用伏安法测电阻。理解实验步骤和注意事项。
滑动变阻器的分压与限流接法:掌握两种接法的电路特点、适用条件及选择原则——限流接法能耗小、电路简单;分压接法电压调节范围大(从0开始),适用于要求电压从零开始变化或待测电阻远大于滑动变阻器阻值的情形。
实验器材的选择与电路设计:能根据实验要求和给定的器材,合理选择电流表量程、电压表量程、滑动变阻器阻值。理解器材选择的基本原则——安全性、准确性、调节方便。
误差分析与数据处理:能区分系统误差(由实验原理和器材本身引起,如电表内阻的影响)与偶然误差(由读数、操作等随机因素引起)。掌握减小误差的方法——选择合适的测量电路、多次测量取平均值等。能根据实验数据判断测量值的准确程度并分析误差来源。江苏卷实验题高频考点,务必重点突破。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 电学实验基础
知识点1 游标卡尺及螺旋测微器的使用
知●识●解●构
一、游标卡尺
1.原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm。
2.精度:对应关系为10分度0.1 mm,20分度0.05 mm,50分度0.02 mm。
二、螺旋测微器的使用方法
1.原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
知识点2 常用电表的读数
知●识●解●构
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数。
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。
(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,这时要求“格估读”。
(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”。
知识点3 电流表的内外接
知●识●解●构
一. 两种接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差
原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻
测量值
R测==Rx+RA>Rx,测量值大于真实值
R测==<Rx,测量值小于真实值
二.两种接法的选择
1.阻值比较法
先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
2.临界值计算法
①Rx< 时,用电流表外接法。
②Rx> 时,用电流表内接法。
3.实验试探法
按如图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则应采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则应采用电流表内接法。
知识点4 滑动变阻器的限流式和分压式接法
知●识●解●构
一. 两种接法的比较
限流接法
分压接法
两种接法
电路图
负载R上电
压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电
流调节范围
≤I≤
0≤I≤
闭合S前
触头位置
b端
a端
二. 两种接法的选择
①要求待测电阻两端的电压从零开始变化,或精确性要求较高时
采用
分压
接法
②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时
③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时
①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时
采用
限流
接法
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时
③没有很高的精确性要求,考虑安装简捷和节能因素时
知识点5 电表的改装
知●识●解●构
改装成电压表
改装成电流表
内部电路
改装原理
串联大电阻分压
并联小电阻分流
改装后
的量程
U=Ig(Rg+R)
I=Ig
量程扩大
的倍数
n=1+
n=1+
接入电阻
的阻值
R=(n-1)Rg
R=
改装后的
总内阻
RV=nRg
RA=
校准电路
考●向●破●译
考向1 常用仪器的使用和读书
例1 (25-26·江苏苏州·苏州实验高级中学)(1)游标卡尺的读数________
(2)游标卡尺的读数________
(3)游标卡尺的读数________
(4)螺旋测微器的读数________
(5)电压表接量程,读数________V
(6)电压表接量程,读数________V;
(7)电流表接量程,读数________A
(8)电流表接量程,读数________
【答案】(1)41.4
(2)14.50
(3)4.120
(4)4.539/4.540/4.541
(5)1.19/1.20/1.21
(6)6.0
(7)0.50
(8)2.49/2.50/2.51
【详解】(1)游标卡尺的读数41mm+0.1mm×4=41.4mm
(2)游标卡尺的读数14mm+0.05mm×10=14.50mm
(3)游标卡尺的读数4.1cm+0.02mm×10=4.120cm
(4)螺旋测微器的读数4.5mm+0.01mm×4.0=4.540mm
(5)电压表接量程,最小刻度0.1V,则读数1.20V
(6)电压表接量程,最小刻度0.5V,则读数6.0V
(7)电流表接量程,最小刻度为0.02A,则读数0.50A
(8)电流表接量程,最小刻度为0.1A,则读数2.50A
【变式训练1·变考法】(24-25·江苏徐州·第三十七中学)(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的读数依次为__________ mm、__________ mm、__________ mm。
(2)在“测定金属的电阻率”的实验中。
①某同学用螺旋测微器测金属丝直径时,测得结果如图甲所示,则该金属丝的直径为________mm。
②用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示,则电压表的读数为________V,电流表的读数为________A。
【答案】(1) 17.2 23.25 10.38
(2) 2.932/2.931/2.933 2.60 0.52
【详解】(1)[1]甲图为10分度游标卡尺,精确值为,读数为
[2]乙图为20分度游标卡尺,精确值为,读数为
[3]丙图为50分度游标卡尺,精确值为,读数为
(2)①[1]螺旋测微器的精确值为,由图可知该金属丝的直径为
②[2]量程为3V的电压表的分度值为,电压表的读数为;
[3]量程为0.6A的电流表的分度值为,电流表的读数为。
【变式训练2·变考法】(25-26·江苏南京·高二上)某同学家中有一捆导线,想通过测量其电阻率判断导线的材质:
(1)该同学截取了一段导线,用米尺测出其接入电路中的长度为L;
(2)该同学用如图甲所示的螺旋测微器测导线的直径时,应先转动______,使F靠近导线,再转动H直到F夹住导线,听到“喀喀”声时停止,拨动_____使F固定后读数(填仪器部件字母符号)。
(3)正确操作后,螺旋测微器的示数如图乙所示,则导线的直径d = _________mm。
(4)实验中,测得金属丝的电阻为R,该金属丝的电阻率=__________ (结果用L、d、R表示)。
(5)若该同学在测量长度时导线没有拉直,则金属丝的电阻率ρ的测量值与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小” 或 “相等”)。
【答案】 D G 偏大
【详解】(2)[1][2]某同学用图甲所示的螺旋测微器测导线的直径时,他应先转动旋钮D,使F靠近导线,再转动H直到F夹住导线,听到“喀喀”声时停止,拨动锁紧装置G使F固定后读数。
(3)[3]螺旋测微器的读数等于固定刻度读数与可动刻度读数之和,所以导线的直径为
(4)[4]根据
解得
(5)[5]若该同学在测量长度时导线没有拉直,偏小,根据以上分析可知,则金属丝的电阻率ρ的测量值与真实值相比偏大。
考向2 电流表的内外接【重】
例2(25-26·江苏宿迁·高一下)某实验小组要测量一卷粗细均匀的镍铬合金丝单位长度的电阻值。
(1)先用多用电表测量一段长约1.0m合金丝的阻值,用“×1”挡测量时,指针位置如图1所示,则其电阻值为________Ω。
(2)用电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω)和电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)测量金属丝的电阻时,若用图2中的甲电路测量金属丝电阻,不考虑偶然误差,测量值与真实值相比较将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)实验小组选用图2中的乙电路进行实验,并改变金属丝长度多次测量其长度L。记录电压表、电流表读数U、I,并算出合金丝阻值Rx,记录数据如下:
L/m
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
U/V
0.62
1.00
1.21
1.88
2.49
I/A
0.57
0.50
0.42
0.48
0.52
Rx/Ω
1.08
2.00
2.88
3.92
4.80
根据以上数据在图3所示坐标纸中描点并作出Rx-L图像_____。根据图像求出合金丝单位长度的阻值为________Ω/m。(结果保留两位有效数字)
(4)有同学认为用乙电路测得的Rx偏大,会使(3)中求得的合金丝单位长度阻值偏大,你是否同意该观点?请说明原因。________________________________
【答案】(1)8
(2)偏小
(3) 9.2
(4)不同意,图像斜率不受影响
【详解】(1)用“×1”挡测量,根据图示电阻值为
(2)图2中的甲电路,电流表外接,由于电压表分流作用使得电流表测量值偏大,根据欧姆定律,故金属丝电阻测量值与真实值相比较将偏小。
(3)[1]根据表格数据作出图像如下图所示
[2]根据图像,纵截距为0.2,则镍铬合金丝单位长度的电阻值为图像斜率
(4)不同意,因为镍铬合金丝单位长度的电阻值为图像斜率,而测量值实际为,但是其值随的变化率不变,即不变,故图像斜率不变,测量值偏大不影响镍铬合金丝单位长度的电阻值。
【变式训练1·变考法】(25-26·江苏海安·高一下)小韩同学想设计一个测金属棒电阻率的实验:
(1)如图用游标卡尺测金属棒长度为__________。
(2)小韩用多用电表粗测金属棒的阻值:当用“×10”倍率时表盘的示数如图所示,则金属棒的阻值约为__________Ω
(3)为更精确地测量其电阻,小韩决定用伏安法测电阻,实验器材如下:
直流电源:电压约3V,内阻不计;
电流表:量程,内阻约;
电流表:量程,内阻约;
电压表V:量程,内阻约;
滑动变阻器:最大阻值;
滑动变阻器:最大阻值;
开关、导线等。
那么在测金属棒的电阻时,要求电压可以从零开始变化,且准确的测量出电阻的阻值,电流表应该选________(填“”或“”),滑动变阻器应该选________(填“”或“”),电路图应该选下图中的_________(填“A、B、C、D”代号)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)42.30
(2)70
(3) C
【详解】(1)20分度游标卡尺的精确值为,由图可知金属棒长度为
(2)用“×10”倍率时表盘的示数如图所示,则金属棒的阻值约为
(3)[1]待测电阻约为,直流电源电压约3V,则有
则电流表应该选;
[2]为了调节方便,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选用阻值较小的;
[3]由于待测电阻约为,滑动变阻器最大阻值为,则滑动变阻器应采用分压接法;根据
可知电流表应采用外接法,则电路图应该选C。
考向3 滑动变阻器的限流和分压式接法【重】
例3(24-25·江苏泰州·高二上)用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为,某实验小组通过以下实验测量其电阻率。
(1)该实验小组用刻度尺测量其长度L、螺旋测微器测量其直径D,某次直径测量结果如图所示,则________mm;
(2)实验使用的滑动变阻器的阻值为,请将下图所示实际测量电路补充完整______。
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端。
【答案】(1)6.700/6.701/6.699
(2)
(3)a
【详解】(1)由图可得,其直径D为
(2)因为待测电阻约为3千欧大于滑动变阻器阻值,远大于电流表内阻,则电流表应该内接,且滑动变阻器应该采用分压式接法,故电路如图
(3)闭合开关前,应该让待测电阻两端分得的电压为零,即滑动变阻器的滑片应置于a端;
【变式训练1·变角度】(2026·吉林·一模)实验小组需要测量一段电阻丝的电阻率ρ。测量电阻丝电阻R的电路如图甲所示。要求操作简便,又尽可能有较高的测量精度,并能得到多组数据。
实验器材如下:
电阻丝(电阻R小于50 Ω)
两电流表
保护电阻R1(阻值为100 Ω)
滑动变阻器R2(总阻值约为20 Ω)
电源E(电动势为1.5 V,内阻很小)
开关S及导线若干
(1)把图甲的电路图补充完整。
(2)现有电流表a(量程为10 mA,内阻),电流表b(量程为500 μA,内阻)。图甲中A1选_________,A2选_________。(均选填“a”或“b”)
(3)电路连接无误后闭合开关,电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,测量多组数据,拟合出I1-I2图为如图乙所示的直线。则电阻丝电阻__________(保留2位有效数字)。
(4)利用螺旋测微器测量电阻丝的直径,某次测量结果如图丙所示,读数为_________mm。
(5)利用直尺测出电阻丝接入电路部分的长度为L,电阻率的表达式为______________(用R、D、L表示)。
(6)若把电阻丝总长度当成接入电路的长度,电阻率的测量值__________(选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。
【答案】(1)
(2)
(3)10
(4)0.645
(5)
(6)小于
【详解】(1)题中要求尽可能有较高的测量精度,并能得到多组数据,故滑动变阻器采用分压式接法,电路图如下图所示。
(2)[1][2]根据实验图可知,电流表A1的电压与A2和R串联的总电压相等,故A1的满偏电压大于A2的满偏电压,所以A1选a,A2选b。
(3)根据实验电路有
变形可得
斜率
由图乙斜率
即
解得
(4)螺旋测微器精度为0.01mm,读数
(5)根据电阻定律可知,
联立解得
(6)由可知,长度较真实值偏大,即,故使得电阻率测量值小于实际值。
考向4 电表的改装【难】
例4(25-26·江苏南京·高一下)某同学设计了如图所示的电路进行电表的改装,接1、2接线柱时为电流表,接1、3接线柱时为电压表,则当只减小电阻的阻值时,下列说法正确的是( )
A.电流表和电压表的量程都变大
B.电流表和电压表的量程都变小
C.电流表的量程变大,电压表的量程变小
D.电流表的量程变小,电压表的量程变大
【答案】A
【详解】接1、2接线柱时,表头与并联,改装为电流表。设表头满偏电流为,内阻为,则电流表量程
当减小时,分流电阻变小,分流能力增强,总电流变大,即电流表量程变大。
接1、3接线柱时,改装后的电流表与串联,改装为电压表。电压表量程
由于电流表量程变大,流过的电流变大,分压变大,故电压表量程变大。
故选A。
【变式训练1·变考法】(多选)(25-26·山东烟台·高一下)如图所示为一种双量程电流表的示意图,为灵敏电流计,、为两定值电阻,接线柱1、2接入电路时对应的电流表最大量程为,接线柱1、3接入电路时对应的电流表最大量程为。下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若仅增大的阻值,则、均减小
D.若仅增大的阻值,则、均增大
【答案】BC
【详解】AB.设灵敏电流计的满偏电流为,内阻为,当接线柱1、2接入电路时,灵敏电流计G与串联,再与并联。则根据串、并联电路的性质有
当接线柱1、3接入电路时, 灵敏电流计G与并联。则根据串、并联电路的性质有
对比两个公式可知,的分流电阻更小,分流更大,所以,故A错误,B正确;
C.若仅增大的阻值,则由和可知,、的值均减小,故C正确;
D.若仅增大的阻值,则由和可知,的值会增大,的值会减小,故D错误。
故选BC。
【变式训练2·新角度】(25-26·内蒙古赤峰·高一下)某兴趣小组为探索电表改装的原理与规律,进行了如下实验。
实验器材:电流计G(满偏电流为,内阻为),定值电阻、,滑动变阻器最大阻值,导线若干。
(1)如图(a),把电流计G与阻值为R₁的电阻串联改装为电压表,则电压表量程为________V。
(2)如图(b),把电流计G改装成量程连续可调的新电流表。滑动R3触头,新电流表量程会随之连续调整,此新电流表能调到的最大量程Imax =________A,最小量程Imin =________A。
(3)若要在滑动变阻器上标记改装后电流表量程的刻度,则刻度应______________(填“均匀”或“不均匀”)分布。
【答案】(1)15
(2) 3 1
(3)不均匀
【详解】(1)电流计满偏时,改装电压表的总电压即为量程,串联总电阻为,因此,故量程为 ;
(2)设滑动变阻器滑片上方电阻为,则滑片下方电阻为,G满偏时总电流为量程 G
支路电压
另一支路电流
总电流
代入数值,化简得 范围为
最大()时,最大
最小()时,最小
(3)由可知,量程与滑片位置(和成正比)不是线性关系,因此刻度不均匀。
考点二 测量导体的电阻率
知识点1 测量导体的电阻率的实验步骤及注意事项
知●识●解●构
一.实验目的
1.掌握刻度尺、螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。
2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。
3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率。
二.实验思路
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。
三.实验器材
被测金属丝,直流电源,电流表,电压表,滑动变阻器,开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
四.进行实验
1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。
2.连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
5.闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。
五.数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx=分别算出各次的数值,再取平均值。
(2)用U-I图线的斜率求出。
2.计算电阻率
将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx。
六.误差分析
1.若为内接法,电流表分压。
2.若为外接法,电压表分流。
3.长度和直径的测量。
七.注意事项
1.先测直径,再连电路:为了方便,测量直径应在金属丝连入电路之前测量。
2.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。
3.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大。
✨得分速记:
电压表一般选择和电源电动势一样大的量程;改装表用于测“真实值”;电流表一般选择E/Rx大小的量程;当滑动变阻器阻值较小(小于Rx)一般采用分压式接法。
考●向●破●译
考向一 测量导体的电阻率【重】
例1(25-26·宁夏·高二上)某实验小组测金属丝电阻率,在测其电阻时,先用多用电表进行粗测,后采用“伏安法”较准确地测量。
(1)该实验小组分别用刻度尺、螺旋测微器测量其长度l和直径d,某次直径测量结果如甲图所示,则直径________mm;
(2)该小组先用欧姆表粗测该金属丝的电阻约为10Ω。
(3)实验室提供的器材如下:
A.待测电阻的金属丝;
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约1Ω);
C.电压表V(量程0~3V,内阻约3kΩ);
D.滑动变阻器R(0~5Ω);
E.电源E(电动势为4.5V,内阻不计);
F.开关、若干导线。
根据所给的实验器材,应选用电路图________(填字母)进行实验。
A.B.C.D.
(4)通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l,直径为d;电流表的示数为I,电压表的示数为U,由此可计算得出金属丝的电阻率________(用本小题所给的字母表示);
(5)用第(3)问中选用的电路图测量电阻时,未消除电表内阻引起的误差时电阻丝的测量阻值为R,若已知电压表的内阻为,电流表的内阻为,那么消除该误差后,电阻丝的阻值________(用本小题所给的字母表示)。
【答案】 D
【详解】[1] 螺旋测微器的固定刻度读数为,可动刻度读数为
螺旋测微器的读数为固定刻度读数加上可动刻度读数,即
[2] 先用欧姆表粗测该金属丝的电阻约为。发现该金属丝的电阻小于电压表电阻和电流表电阻乘积的根号值,即
故该金属丝的电阻属于小电阻,故电流表采用外接法。滑动变阻器最大是,而该金属丝的电阻约为,,故滑动变阻器采用分压式,故ABC错误;D正确。
故选D。
[3]由欧姆定律可知该金属丝的电阻
由电阻决定式可知该金属丝的电阻
横截面积
联立解得电阻率
[4]由题意知,未消除电表内阻引起的误差时电阻丝的测量阻值为,电压表的内阻为,电流表的内阻为,则电阻丝的测量阻值为,电阻丝的真实阻值为,故
解得
【变式训练1·变考法】(2026·江苏泰州·模拟)在“测量金属丝的电阻率”的实验中,实验小组的同学测量一段阻值约为5Ω、粗细均匀金属丝的电阻率。该小组的同学采用如图1所示的电路图,用伏安法测金属丝的电阻Rx,现有电源(电动势为3.0 V,内阻可忽略不计),开关和导线若干,以及下列器材:
A、电压表V2 (量程0 ~3 V,内阻约15 kΩ )
B、电流表 A1 (量程0 ~3 A,内阻约0.025Ω )
C、 电流表A2 (量程0 ~0.6 A,内阻约0.125Ω)
D、滑动变阻器 R1 (0 ~5 Ω,3 A)
E、 滑动变阻器 R2 (0 ~1000 Ω,0.5 A)
(1)在实验中,电流表应选用__________,滑动变阻器应选用__________。(选填器材前的字母)
(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图1的电路图,补充完成图2中实物间的连线_____。
(3)测量出金属丝直径为d、长度为L,电压表示数为U,电流表示数为I,则该金属丝电阻率测量值的表达式ρ=__________。考虑电流表和电压表内阻,该测量值__________真实值 (选填“大于”或“小于”)。
(4)在测量另一阻值未知的金属丝的电阻率时,实验小组的同学将电流表换成了量程为0 ~100 mA的毫安表,依据图1连接了电路,调节滑动变阻器R后保持R的阻值不变。然后,将电压表右侧导线分别接在M点和N点,读出相应的电压表和毫安表示数,记录在表格中。根据这两组数据,同学们认为将电压表右侧导线接在M点比接在N点实验误差更小。请判断他们的观点是否正确,并说明理由。
接M点
接N点
U/V
0.8
0.9
I/mA
84
83
【答案】(1) C D
(2)
(3) 小于
(4)该小组同学的观点正确,电压表右侧导线接在点时测量误差较小。
【详解】(1)[1] BC.金属丝电阻约为,电源电动势为,电路中的最大电流约为。电流表的量程过大,测量精度低;电流表的量程合适。故选C。
[2] DE.滑动变阻器的最大阻值为,额定电流为,既能满足调节范围要求,又能保证安全;滑动变阻器的额定电流较小,且有效调节范围很窄,不便于调节。故选D。
(2)[3] 按图1,电压表并联在待测电阻两端,电流表与串联,滑动变阻器采用限流接法,实物连线见答案图。
(3)[4] 金属丝横截面积为
由欧姆定律得
由电阻定律
解得
[5] 图1中电压表与并联,电流表测得
因此
故测得的电阻率小于真实值。
(4)[6] 将电压表右侧导线由点改接点,电压表示数的相对变化为
电流表示数的相对变化为
接点时,电流表测得的电流包含电压表支路电流;接点时,电压表示数包含电流表两端电压。后者导致的相对误差更大,故接点时测量误差较小,该小组同学的观点正确。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·湖北·高考)在测量铅笔芯电阻率的实验中,实验器材有:待测圆柱形铅笔芯、电压表、电流表 、电阻箱、干电池、刻度尺、螺旋测微器、开关、滑片及导线等。实验电路图如图(a)所示,、为铅笔芯的两端,滑片在、间左右滑动。
(1)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径 ,其示数如图(b)所示,可知__________。
(2)适当选择电阻箱的阻值、移动滑片到某位置、测量、间的长度 ,闭合开关,记录电压表的示数U,电流表的示数 ,则该铅笔芯电阻率的表达式为__________(用、 、 和 表示)。
(3)多次改变滑片P的位置、记录对应的 、、 ,由实验数据绘制出的图如图(c)所示。由此可得该铅笔芯的电阻率________(取3.14,保留两位有效数字)。
(4)干电池使用一段时间后,其内阻增大,对电阻率的测量结果__________(填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)0.500
(2)
(3)
(4)无
【详解】(1)读数为
(2)根据欧姆定律结合电阻定律可知,
联立解得
(3)根据可知,故图像的斜率为
得
代入数值解得
(4)干电池的内阻增大,不考虑电表内阻的影响下,实验中测量的U和通过的电流I还是真实值,对实验测量结果无影响。
2.(2025·四川·高考)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约)
螺旋测微器
学生电源E(电动势,内阻未知)
米尺(量程)
滑动变阻器(最大阻值)
电阻箱(阻值范围)
电流表(量程,内阻较小)
开关、
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品和位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为、和,则该样品横截面直径的平均值为________。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱________(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开、闭合,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为_________(取,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
【答案】(1)0.500
(2) a 左
(3)
(4)CD
【详解】(1)该样品横截面直径的平均值为
(2)[1]由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路中,故采用“一上一下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。
[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应最大阻值处,即最左端。
(3)由题意可知,该合金丝的电阻为
由电阻定律及可得
其中,
代入数据解得该合金丝的电阻率为
(4)根据电阻定律可知,则为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差,选择更精确的电阻箱,可换用阻值范围为,或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值。
故选CD。
3.(2024·山东·高考)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0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,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________(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1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,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______(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
【答案】(1)2.450
(2)1
(3)1.91
(4)大于
【详解】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为
(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)根据图丙的I-U图像,结合欧姆定律有
(4)根据电阻定律
可得
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知
4.(2024·江苏·高考)某种材料制成的长方体样品如图1所示,和方向分别用导线引出。小明实验测量该样品的电阻率,采用的实验电路图如图2所示,电源、电压表规格已在图中标出,可选用的电流表和滑动变阻器有:电流表(量程,内阻约),电流表(量程,内阻约);滑动变阻器(最大阻值),滑动变阻器(最大阻值)。
(1)将多用电表的选择开关旋转到欧姆挡,试测样品、间的电阻,多用电表的读数如图3所示,电阻值为________ 。试测样品、间的电阻,电阻值约为。
(2)按图2连接实物电路,如图4所示,其中滑动变阻器应选用_________(选填“”或“”)。
(3)图4中有一根导线连接错误,出现在________区域(选填“①”“②”“③”或“④”)。正确连线后,用电压表、电流表测得样品、间的电阻值。
(4)换用电流表对样品、间的电阻进行测量。闭合开关前,应将图4所示的滑动变阻器的滑片置于________(选填“最左端”或“最右端”)。闭合开关,测量样品、间的电压和电流,得到电阻值.
(5)根据样品电阻值和尺寸计算沿着和方向的电阻率,结果如下表实验中测量A、B间电阻时选用电流表,测量C、D间电阻时选用电流表,经过一系列测量后得到金属块的电阻率和。
方向
方向
电阻率
1.01
1.13
样品沿各个方向的电阻率应当相等。实验发现,两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为,沿方向样品的电阻率的测量值较为准确,因为沿方向所用电流表的内阻比小,对测量结果影响较小。你是否同意该同学的观点?请简要说明理由。________。
【答案】(1)320
(2)
(3)②
(4)最右端
(5)错误;理由见解析
【详解】(1)由图可得,多用电表欧姆当选用“×100”倍率,则A、B端电阻
;
(2)由图2可得,滑动变阻器采用限流式接入电路,为了多次测量时电压表、电流表数据有明显变化,应该接入阻值和、端电阻接近的滑动变阻器。
(3)电压表测量金属块和电流表两端的电阻,连接错误的区域是②区域,目前电压表只测量电流表两端的电压,应将电压表的的接线柱和电阻的右端相连;
(4)接通开关前,为了保护电阻,滑动变阻器滑片应放在阻值最大处,即最右端位置;
(5)金属块、间的电阻约为10Ω,用电流表测量,电流表内阻约为1Ω,测量值的相对误差约为;测量金属块、B间约320Ω电阻,测量值得相对误差约为,其误差更小,测得的电阻计算电阻率更准确,则该同学的说法错误。
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