伏安法测量金属导体的电阻、电阻率 专项训练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

伏安法测量金属导体的电阻、电阻率（人教版） 一、作品基础信息 项目 伏安法测量金属导体的电阻、电阻率 作品名称 【11.3 实验：导体电阻率的测量（伏安法）】 学段学科 【高中】【物理】 适用年级 【高二年级】 教材版本 【人教版】 对应内容 【第十一章第三节】 作业类型 【课后作业】 完成时长 总时长40分钟 设计者 【王龙】 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 · 课标要求：本作业对应的学科核心素养是让学生体会科学探究与逻辑思维相结合的物理观念，使学生能依据实验目的选择电流表内接/外接与滑动变阻器分压/限流接法，并对系统误差作出合理解释。 · 教材地位：本节内容是建立在电阻定律基础上的核心电学实验，是综合电学实验系列的开端，也是培养科学探究能力与高考电学实验解题能力的关键节点。 · 教学重难点：聚集电学实验设计与误差分析，重点是供电电路的搭建、测量数据的处理与误差分析；难点是依据不同实验条件选择适合的实验电路，依据图表推导实验结论。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生已经学习了电阻丝长度和直径的测量方法，掌握了图表法处理测量数据的实验方法，对串并联电路有基本的认识。安排本节课的学习，符合学生的认知规律，可为后面串并联电路的教学做好铺垫。 现有困惑 对测量电路中电流表外接法、内接法的选用概念模糊、不会分析利弊；对用滑动变阻器构建分压供电电路的认识不清晰。 差异分析 学优生能够根据串并联的电路知识，分析电路特点，解释误差；但学困生对电路分析不透，看不懂电路，分析不好电流走向；中等生容易思维固化，乱套知识点，不会灵活设计电路。 3.设计意图 通过作业设计，使学生了解电学实验的设计思路，掌握电流表外接法、内接法测量电路的特点，熟练进行电路设计和操作，能够通过实验测量出金属导体的电阻和电阻率，训练科学严谨的物理电学实验设计思路，理解相关的操作要求，不断提升理论联系实际和精益求精的科学素养。 三、作业目标 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 识记金属导体电阻与电阻率概念；辨别伏安法测电阻的电流表内接与外接法，辨别滑动变阻器分压/限流接法。 理解内/外接法的区别与形成的误差 能够正确辨别内/外接法和分压/限流接法。 能力运用 B 运用伏安法测金属丝电阻率的实验方法，解决电路设计（内/外接、滑动变阻器分压/限流选取）与数据测量问题 电学实验方案设计、规范操作、数据处理 能够正确选用内/外接法，正确构建供电电路（分压/限流），安全操作获取数据。 思维发展 C 比较内接与外接的系统误差大小，概括滑动变阻器分压/限流接法的适用条件，推理实验误差来源并评价改进方案，创新减小误差的数据处理方法 误差分析、电路择优、方法迁移 论证内/外接法误差形成的原因，选择合适的滑动变阻器量程，灵活选用实验方案。 情感态度 D 体验严谨实验、如实记录的科学态度与工匠精神，形成规范操作、尊重数据的意识或习惯 严谨求真、实事求是 具备以事实为依据，以理论为准绳的科学素养 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应作业目标编号 设计意图 参考答案/评价要点 1 单选题 电流表内/外接法的特点、误差分析 A、D 掌握外接法导致电流测量值偏大、内接法导致电压测量值偏大的原理； C；能够分析得到内/外接法的误差来源； 2 单选题 电流表内/外接法的特点、误差分析 A、B 掌握内/外接法的系统误差排除； B；通过串并联电路的特点计算出电阻值； 3 单选题 滑动变阻器分压/限流接法的优缺点 A、B 辨别分压接法的特点； B；掌握分压电路的连接与操作 4 单选题 滑动变阻器分压接法的使用 B、C 设计分压接法的电路 图； B；会比较限流电路与分压电路 5 单选题 选取合适量程的电流表、电压表和滑动变阻器 B、D 复习电流表、电压表的使用规范；分压接法时滑动变阻器阻值应小于待测电阻 A；能够正确选择电表和滑动变阻器； 6 单选题 设计测量电路 B、C 根据实验条件设计测量电路； C；理清设计实验电路的要点，抓住内/外接、分压/限流关键； 7 单选题 设计测量电路 B、C 根据估算，设计测量电路； D；掌握估算最大电流的方法； 8 实验题 设计实验 B、C、D 根据实验条件设计实验电路，正确选用内外接法，分压/限流接法，选取量程合适的电表和滑动变阻器； (1)1.742/1.743/1.744/1.745/1.746 (2) C E (3)A 结合长度测量，综合设计实验 9 实验题 处理实验数据 A、B、C、D 根据测量数据，用图表法计算数据； (1)（0.295到0.298均可）(2) /7.7/7.6 (3) C 计算图像的斜率；能计算得出电阻率； 10 实验题 完成综合实验 A、B、C、D 综合运用，完善实验步骤 (1) 102.20 5.900 (2)B (3)A (4) (5)偏小 能够综合运用长度测量、选表、设计电路、分析误差来完善实验 五、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解 基础题全对，概念精确 少量细节错误 较多基础错误 20% A组正确率80%以上 能力运用 公式运用正确，逻辑推导过程清晰，理由充分 方法基本正确 方法不当或缺失 30% B组正确率50%以上 思维发展 善于挖掘条件，论证充分，思考全面 表达清楚，欠缺深度 思路混乱，缺乏证据 30% C组正确率小于50% 情感态度 主动投入，积极交流；学习目标明确，能主动反思改进 态度端正，能按要求完成任务；基本参与合作 学习态度消极，被动完成任务，合作意识弱 20% 6、 试题详情 1．在“用伏安法测电阻”的实验中，测量电路中电表的连接方式如图甲或乙所示，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值，考虑到实际电表内阻对测量的影响，两种连接方式都存在系统误差。下列判断正确的是（     ） A．若采用甲图，系统误差是由电压表分流引起的 B．若采用乙图，系统误差是由电流表分压引起的 C．若采用乙图，电流表示数大于通过Rx的实际电流，电阻的测量值Rx小于真实值 D．当待测电阻阻值与电流表内阻接近时，用图甲所示电路测量的误差较小 2．如图所示为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。在某次测量中，电压表的示数为8.0V，电流表的示数为0.40A，已知电流表内阻为，根据测量数据可计算出电阻为（     ） A． B． C． D． 3．如图的滑动变阻器中A、B是电阻丝的两个接线柱，C、D是金属杆的两个接线柱。滑动变阻器接入电路的方法有两种，其中把A和B接线柱接入电源中，并在A、D间接入用电器，这种接法叫分压接法。关于分压接法，下列操作与现象正确的是（　　） A．为保证用电器安全，闭合开关前，滑片P应滑到B端 B．当P由A向B移动时，用电器两端的电压将逐渐变大 C．当P由B向A移动时，用电器两端的电压将逐渐变大 D．若在A、C间接入用电器，则闭合开关前，滑片P应滑到B端 4．如图甲、乙所示为某同学设计的两个用伏安法测电阻的电路图，电压表与电流表均不能视为理想电表，则以下正确的是（    ） A．图甲电路中测得的电压和电流可以从0开始调节 B．图甲电路中，由于电流表的分压导致电阻的测量值大于真实值 C．图乙电路中，由于电压表的分压导致电阻的测量值大于真实值 D．图乙电路中，闭合开关之前滑动变阻器滑片应放到d端 5. （原创）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为，实验室提供的器材有： A．电压表（量程，内阻约） B．电压表（量程，内阻约） C．电流表（量程，内阻约） D．电流表（量程，内阻约） E．滑动变阻器（） F．滑动变阻器（） G．电源（输出电压为，内阻不计）、开关和导线若干 选择合适器材实验，应选择（ ） A. B. C. D. 6．某同学采用如下器材测量阻值约为100Ω的电阻：电流表A（内阻约2.0Ω），电压表V（内阻约20kΩ），滑动变阻器R（阻值范围0~10Ω），直流电源E（电动势3V，内阻约1.0Ω）、开关S、导线若干。为了尽可能的减少误差，下列电路设计最合理的是（　　） A． B． C． D． 7．一个电阻上标有“，”字样。今欲比较准确地测定其阻值，准备好的器材是：电压表（15V，约15kΩ），电流表（，约），滑动变阻器，电源（20V，内阻不计），开关，导线，则应采用的实验电路是（     ） A． B． C． D． 8. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为，先用螺旋测微器测量金属丝直径，再用游标卡尺测量金属丝的长度，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)由图读得某一次测量金属丝的直径为________。 (2)实验室提供的器材有： A．电压表（量程，内阻约） B．电压表（量程，内阻约） C．电流表（量程，内阻约） D．电流表（量程，内阻约） E．滑动变阻器（） F．滑动变阻器（） G．电源（输出电压恒为）、开关和导线若干选择合适器材实验，应选择电流表________，电压表 ，滑动变阻器________。（填器材前的字母） (3)要求电压能从0开始调节并能较准确地测出金属丝的阻值，实验电路应选用图中的________。 A． B． C． D． 9．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某次测量结果如图1所示，其读数应为______mm。该小组的同学在坐标纸上建立坐标系，并描绘出图线如图2，由图线得到金属丝的阻值______本空保留两位有效数字）。根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为______（填选项前的符号）。 A． B． C． D． 10．（综合拓展）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)利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量圆柱体工件的长度和直径，测量结果如图甲、乙所示，该工件长度L为________mm，直径d为________mm。 (2)实验室提供的器材有： A ．电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ） B．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.5Ω） C．电流表（量程0~3A，内阻约0.1Ω） D．滑动变阻器R（0~20Ω） E．电源E（输出电压恒为3.0V）、开关和导线若干 实验时电流表应选________填器材前的字母序号。 (3)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． (4)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）。 (5)通过上述选定的实验电路，测得的金属电阻率，和真实值比较，会________（选填“偏大”或“不变”或“偏小”） 7、 答案与解析 1. 【答案】C 【解析】 A．甲图中电流表与串联，电压表测量与电流表串联的总电压，测量值大于真实值，系统误差由电流表分压引起，A错误； B．乙图中电压表测量两端的电压，电流表测量通过与电压表的总电流，系统误差由电压表分流引起，B错误； C．乙图中电流表示数大于通过的实际电流，电阻测量值小于真实值，C正确； D．甲图的误差由电流表分压产生，待测电阻阻值远大于电流表内阻时误差较小；待测电阻阻值与电流表内阻接近时，用乙图电路测量误差较小，D错误。 2. 【答案】B 【解析】由图可知，电阻与电流表的总电压是电压表的示数8.0V，总电流是0.40A，结合欧姆定律知 ，解得 故选B。 3．【答案】B 【解析】 A．为保证用电器安全，闭合开关前，应使供电部分的电压最小，对应阻值最小，所以滑片P应滑到A端，故A错误； B．当P由A向B移动时，AP部分电路的阻值增大， PB部分电路的阻值减小，因为用电器与AP部分并联，根据串并联规律可知用电器两端的电压将逐渐变大，故B正确； C．当P由B向A移动时，AP部分电路的阻值减小， PB部分电路的阻值增大，因为用电器与AP部分并联，根据串并联规律可知用电器两端的电压将逐渐减小，故C错误； D．若在A、C间接入用电器，效果与接入A、D一致，所以滑片P应滑到A端，故D错误。 故选B。 4. 【答案】B 【解析】 A．图甲滑动变阻器为限流接法，无法实现电压和电流从0开始调节，故A错误； B．图甲电路中，电压表测量的电压为待测电阻和电流表的电压之和，导致电压测量偏大，电阻测量偏大，故B正确； C．图乙电路中，由于电压表的分流作用，导致电流测量偏大，根据欧姆定律可知，电阻测量值小于真实值，故C错误； D．图乙电路中，闭合开关之前滑动变阻器滑片应放到c端，用导线短路电表，避免闭合开关时可能由于电路中电流过大烧坏电表，故D错误。 故选B。 5. 【答案】A 【解析】由于电源电压为3V，因此选用电压表V1，量程合适读数精确；通过电阻的最大电流约为3V/10= 0.3A，故电流表选用A1；滑动变阻器应采用分压接法，可以使电压由0开始增大，电压调节范围大，数据精度高，阻值优先选用小阻值，电压调节比较线性，故选用R1 故选A。 6. 【答案】C 【解析】由于滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻的阻值，因此滑动变阻器应采用分压接法，可以使电压由0开始增大，电压调节范围大，数据精度高；又因为电表的阻值非精确值，且说明待测电阻的阻值较小，因此电流表应采用外接法。 故选C。 7. 【答案】D 【解析】待测电阻约为，电流表内阻约为，电压表内阻约为 说明待测电阻的阻值较大，因此电流表应采用内接法。 设电源电动势为，测量部分的等效电阻约为 限流接法中，即使滑动变阻器接入最大阻值 测量部分两端电压仍为 该电压超过电压表量程，且电流表中的电流约为 故不能采用限流接法，应采用分压接法。测量电路应同时采用电流表内接和滑动变阻器分压接法。 故选D。 8．【答案】(1)1.742/1.743/1.744/1.745/1.746 (2) C E (3)A 【解析】 （1） 螺旋测微器固定刻度读数为，可动刻度读数为（24.2～24.6均可），则金属丝直径（1.742～1.746均可）。 （2） [1]电源电动势为，金属丝电阻约，电路最大电流约为，故电流表应选量程的，故选C。 [2]要求电压从开始调节，滑动变阻器应采用分压接法，应选阻值较小的（），故选E。 （3）金属丝电阻约，远小于电压表内阻，为减小误差，电流表应采用外接法；要求电压从开始调节，滑动变阻器应采用分压接法。图A中滑动变阻器为分压接法，电流表外接，符合要求，故选A。 9．【答案】 （0.295到0.298均可） /7.7/7.6 C 【解析】[1]螺旋测微器的精确度为，金属丝的直径 [2]根据欧姆定律可得图线的斜率表示金属丝的电阻，阻值 [3]根据电阻定律 待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm，代入数据可得电阻率 故选C。 10．【答案】(1) 102.20 5.900 (2)B (3)A (4) (5)偏小 【解析】（1）[1]主尺上10cm（即100mm）刻度线后的第2个小格（即102mm）在游标尺零刻度线的左侧，故主尺读数为102mm；游标尺上第4个刻度与主尺上刻度对齐，游标读数为4×0.05mm=0.20mm，故工件的长度为102mm+0.20mm=102.20mm。 [2]观察图乙中的螺旋测微器，固定刻度上能看到5.5mm的刻度线，可动刻度的水平轴线对齐在标号40刻度处，可动刻度读数为40.0×0.01mm=0.400mm，故工件的直径为5.5mm+0.400mm=5.900mm。 （2）实验室提供的电源电动势为，待测金属丝阻值约为，根据欧姆定律估算电路中的最大电流约为 为了保证测量精度、减小读数误差且确保仪器安全，电流表应选择量程为的 故选B。 （3）题目要求使通过待测金属丝的电流能从0开始变化，控制电路必须采用滑动变阻器的分压式接法。已知待测金属丝的电阻约为，电压表内阻约为，电流表内阻约为，因为待测金属丝阻值远小于电压表内阻，属于小电阻，为了减小电压表分流带来的系统误差，测量电路必须采用电流表外接法。图A为分压式接法与电流表外接法的组合，故A正确。 故选A。 （4）根据电阻定律 其中金属丝的横截面积 联立两式即可解得该金属材料电阻率的表达式为 （5）采用电流表外接法时，电压表测量的是待测金属丝两端的真实电压，但由于电压表的分流作用，导致电流表测量的电流大于流过金属丝的真实电流。根据欧姆定律计算出的实验测得电阻，即电阻的测量值偏小。 由（4）中推导的电阻率公式，由于的测量值偏小，最终测得的金属丝电阻率也会偏小。 1 学科网（北京）股份有限公司 $