11.3 导体电阻率的测量 作业-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

11.3 导体电阻率的测量 作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、实验题 1．小明同学用伏安法测量阻值约为的待测金属元件的电阻率： (1)他分别使用20分度游标卡尺和螺旋测微器测量金属元件的长度L和直径d，测量的结果如图甲和图乙所示，可知，长度____________，直径____________。 (2)他选用了以下器材进行测量 A．电压表（量程，内阻约为） B．电流表（量程，内阻为） C．滑动变阻器（） D．电源（电压，内阻可忽略） E.开关与导线若干 为了减小实验误差，他应选用如图____________（选填“丙”或“丁”）的电路图进行实验。 (3)若用表示金属丝的长度，表示直径，测得电阻为，请写出计算金属丝电阻率的表达式____________。 2．在“测量某导体材料电阻率”的实验中： (1)螺旋测微器如图所示，在测量该导体直径时，先将导体轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，先旋转粗调旋钮，然后旋转微调旋钮（图中字母）______（选填“A”“B”“C”或“D”），直到听见“喀喀”的声音停止旋转，再拨动______（选填“A”“B”“C”或“D”），锁定旋钮后读数。测量结果如图甲所示，可知该导体的直径______mm；用游标卡尺测量该导体的长度，测量结果如图乙所示，可知金属丝的长度______cm。 (2)设计好测量电路，选择好器材，连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，某次测量中电压表指针和电流表指针如图丙所示，则电压为______V，电流为______A。 (3)改变滑片位置多次测量，求出待测电阻的平均值，根据表达式______（用D、L、、表示）可以求出导体的电阻率。 3．某同学通过下面的实验测量金属丝的电阻率。 (1)用螺旋测微器测金属丝的直径，其中一次测量的结果如图1所示，金属丝直径的测量值=_______mm。 (2)用多用电表粗略测量金属丝的电阻。使用前，观察到多用电表指针已经对准表盘左侧的“0”刻线。使用时，先将选择开关调到欧姆挡“”挡，再将红、黑表笔短接，调节图2中的____（选填“A”、“B”或“C”）旋钮，使表针指到表盘右端零刻度处；然后将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针位置如图3所示，则金属丝的电阻值约为_____。 (3)为较精确测量金属丝电阻，实验电路如图所示，可选择的器材如下： 电源E（电动势约为3V） 电流表（量程，内阻约为） 电流表（量程，内阻约为） 电压表（量程为，内阻约为） 电压表（量程为，内阻约为） 滑动变阻器R（最大阻值为） 开关及导线若干 电流表应选择_____（选填“”或“”）；电压表应选择______（选填“”或“”）； (4)由于电表内阻的影响，金属丝电阻的测量值比其真实值______（选填“偏大”或“偏小”） ； (5)若通过实验测量获得了数据，金属丝的直径、金属丝的电阻，以及金属丝的长度，则金属丝电阻率________。（用d、l、R表示） 4．现有一合金制成的圆柱体，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺示数如图甲、乙所示。 (1)由甲、乙两图读得圆柱体的直径为_____mm，长度为_____mm。 (2)使用多用电表电阻挡“”挡粗测圆柱体的阻值Rx，发现指针偏角较大，为了更准确地测出圆柱体的阻值，下列操作正确的是（　　） A．将选择开关旋转到电阻挡“”位置，两表笔短接调零，再次测量电阻 B．将选择开关旋转到电阻挡“”位置，两表笔短接调零，再次测量电阻 C．将两表笔短接调零，再将选择开关旋转到电阻挡“”位置，再次测量电阻 D．将两表笔短接调零，再将选择开关旋转到电阻挡“”位置，再次测量电阻 (3)实验中测得合金圆柱体两端的电压为，通过它的电流为，该圆柱体的有效长度为，直径为，可以得到该合金圆柱体的电阻Rx＝___，电阻率＝___。（用本小问中所给的物理量符号表示）。 5．某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验中，欲先采用伏安法测出金属丝的电阻，已知金属丝的电阻大约为6Ω。实验室中有以下器材可供使用： A．电压表（0~3V），内阻约为5kΩ； B．电压表（0~15V），内阻约为50kΩ； C．电流表（0~0.6A），内阻为0.5Ω； D．电流表（0~3A），内阻约为0.1Ω； E.滑动变阻器（0~5Ω）； F.滑动变阻器（0~1000Ω）； G.电源E（电动势3V，内阻r≈0.5Ω）； H.开关及导线若干。 （1）用螺旋测微器测金属丝的直径D，再用米尺测其长度为L。 （2）要求尽量减小测量误差且待测金属丝两端的电压从零开始连续变化，电压表应选__________，电流表应选__________，滑动变阻器应选__________（请填写器材前字母序号）； （3）本实验控制电路采用__________接法（填“限流式”或“分压式”），且要求尽量减小测量误差，测量电路采用__________（填“电流表外接法”或“电流表内接法”） （4）依据设计的实验原理，实验测得的电阻率__________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。（不考虑测量，读数误差） 6．某同学欲测量一阻值大约为10 Ω，粗细均匀的金属丝的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择： A、电源E（电动势为6.0 V） B、电压表V1（量程为0~6 V，内阻约为8 kΩ） C、电流表A1（量程为0~0.6 A，内阻约为0.2 Ω） D、电流表A2（量程为0~3 A，内阻约0.05 Ω） E、滑动变阻器R1（0~20 Ω） F、滑动变阻器R2（0~500 Ω） (1)用游标卡尺测得该金属丝的长度如图甲所示，读数L=______cm；用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图乙所示，则该金属丝直径的测量值d=______mm； (2)测量金属丝的电阻时，为了便于调节，电压能从0开始调节，较准确地测出金属丝的阻值，实验中所用电流表应选用______，滑动变阻器选用______（填所选仪器前的字母符号），选择合适的实验器材，在下图中方框内把实验电路图补充完整______。 (3)设测得金属丝的电阻为R，导电材料的长度为L，导电材料的直径为D，求得金属丝的电阻率为______（用R、L、D三个物理量表述）。 电阻率 某实验小组想测量一根长的金属线材料的电阻率，便进行了以下实验： 7．用螺旋测微器测得该金属导线的直径d，如图甲所示则______________。 8．设计的电路图如图乙所示，闭合开关S之前，滑动变阻器R的滑片P应滑至______________（填“A”或“B”）端。 9．闭合开关S，滑片P调至适当位置，电压表示数，电流表示数，则金属导线的电阻______________。（结果保留2位有效数字） 10．该金属导线的电阻率表达式为______________（用L、d、U、I表示），计算可得______________。（取3.14，结果保留2位有效数字） 11．由金属丝的电阻率表达式分析可知，在测量误差相同且不大的情况下，对电阻率测量影响最大的是（　　） A．金属丝横截面的直径 B．金属丝两端的电压 C．通过金属丝的电流 D．金属丝的长度 12．若这段金属丝电阻为R，现把它均匀地拉长为原来的4倍，它的电阻变成______________R，若把它对折起来当一条导线使用，则电阻变为______________R。 13．某小组同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率，实验操作如下： (1)实验时，用螺旋测微器测量电阻丝的直径时，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转如图甲所示的________（填结构名称前面的字母代号），直到听见“喀喀”的声音为止； (2)如图乙所示，测得该电阻丝的直径________mm； (3)按图丙连接测量电路，为了调节方便、测量准确，实验中滑动变阻器应选择________（选填“①”或“②”），可供选择的滑动变阻器有：①滑动变阻器（）、②滑动变阻器（）； (4)将滑动变阻器的滑片移至最右端，闭合开关，移动滑片，测出电阻丝长度，读出对应的电压表、电流表读数、，求出电阻，数据如下表，小组中的小赵同学根据数据，在方格纸上作出图像。如图丁所示： /Ω 10.0 17.9 26.1 34.0 41.9 /m 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 发现图像是一条倾斜直线，斜率为．该电阻丝电阻率________（用和表示）； (5)小组中的小钱同学注意到测电阻的电路图采用了电流表内接法，在误差分析时，他认为由于电流表分压，导致电阻丝的电阻测量值偏大，从而使得该电阻丝电阻率的测量值偏大．你是否同意该同学的观点？________（选填“同意”或“不同意”），并简要说明理由________________________________________。 14．在“测定导体的电阻率”实验中，待测导体为粗细均匀，横截面为圆形的柱体。除待测导体外所用器材如下： A．电池组（电动势为6V，内阻约为2Ω）； B．电流表（内阻约为0.1Ω）； C．电压表（内阻约为2kΩ）； D．滑动变阻器R（0~5Ω，允许通过的最大电流为2A）； E．毫米刻度尺、螺旋测微器、多用电表、开关、导线若干。 （1）用多用电表粗略测量导体的电阻，其阻值约为20Ω； （2）用毫米刻度尺测得导体的长度为40.00cm，用螺旋测微器测量导体横截面的直径，测量结果如图乙所示，其读数应为___________mm（该值接近多次测量的平均值）。 （3）用伏安法测量导体的阻值Rx，要求电流表读数能从0开始连续变化，应采用的电路图为___________。 A．   B．   C．   D．   （4）上题选择的实验电路图中造成系统误差的主要原因是___________（选填“电压表分流”或者“电流表分压”） （5）根据测得的量求导体电阻率_______。 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 《11.3 金属丝电阻率的测量 作业》参考答案 1．(1) 5.25 1.074/1.075/1.076 (2)丙 (3) 【详解】（1）[1]游标卡尺读数等于主尺读数加游标读数，图示游标为20分度，因此精度 由题图，金属元件的长度 [2]螺旋测微器读数等于固定刻度读数加可动刻度读数，固定刻度每一小格代表，可动刻度每一小格代表，需要估读到下一位。 由题图，金属元件的直径 （2）因为电流表内阻已知，电流表可以采用内接法，滑动变阻器采用分压式接法，可以多测几组数据并且可以保护电路，故选丙电路图。 （3）由电阻定律 金属丝横截面积 联立解得 2．(1) D B 0.409/0.410/0.411 5.04 (2) 1.20 0.50 (3) 【详解】（1）[1][2]在测量该导体直径时，先将导体轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，先旋转粗调旋钮，然后旋转微调旋钮，快要夹住物体时旋转D，听到咔咔声停止；再拨动B（锁定旋钮B，锁住螺杆再读数） [3]螺旋测微器读数，固定刻度，可动刻度，则（0.409~0.411都算正确） [4]游标卡尺10分度，精度0.1mm。主尺读数，第4格对齐， （2）[1]电压表接量程，分度值，读数 [2]电流表接量程，分度值，读数 （3）电阻定律，横截面积 联立得 3．(1)0.335 (2) C 6 (3) A1 V1 (4)偏小 (5) 【详解】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为（注意半毫米刻度线已露出），可动刻度读数为 所以最终读数为。 （2）[1][2]欧姆表使用前需要进行欧姆调零，即短接红黑表笔，调节欧姆调零旋钮（图2中的C旋钮），使指针指在右侧零刻度处。由图3可知，指针指在欧姆刻度线的“6”位置，倍率为“”，所以电阻值为 （3）[1][2]电源电动势约为，为了读数准确，电压表应选择量程为的。待测电阻约为，根据欧姆定律，最大电流约为 为了读数准确且不超过量程，电流表应选择量程为的。 （4）由电路图可知，电压表直接并联在待测电阻两端，电流表接在电压表和电阻并联电路的外侧，这是电流表外接法。由于电压表的分流作用，电流表测得的电流大于流过待测电阻的真实电流，而电压测量准确。根据，可知测量值比真实值偏小。 （5）根据电阻定律 其中横截面积 联立解得电阻率 4．(1) 1.846/1.845/1.844 42.40 (2)A (3) 【详解】（1）[1]螺旋测微器读数规则：固定刻度读数+可动刻度读数×0.01mm。固定刻度露出1.5mm，可动刻度为34.6格，因此直径为 [2]20分度游标卡尺读数规则：主尺读数+对齐格数×0.05mm。因此长度 （2）欧姆挡指针偏角较大，说明被测电阻阻值较小，当前倍率偏大，需要换更小倍率“×1”挡；更换倍率后必须重新进行欧姆调零，操作顺序为先换档位，再短接调零。 故选A。 （3）[1]根据欧姆定律，电阻 [2]由电阻定律 其中横截面积 联立得电阻率 5． A C E 分压式 电流表内接法 等于 【详解】（2）[1]电源电动势为，为了减小读数误差，应选择量程为的电压表，故选A。 [2]待测电阻约，最大电流约为 故选量程为的电流表，故选C。 [3]题目要求电压从零开始连续变化，必须采用分压式接法。为便于调节，滑动变阻器应选最大阻值较小的，故选E。 （3）[4]要求“待测金属丝两端的电压从零开始连续变化”，因此必须采用分压式接法。 [5]由于电流表内阻已知，电流表采用电流表内接法，根据 可以求出电阻丝的真实阻。 （4）[6]由于电阻丝阻值测量值真实，根据可知，实验测得的电阻率等于真实值。 6．(1) 0.381/0.382/0.383/0.384/0.385 (2) C E (3) 【详解】（1）[1]游标零刻线位于主尺和之间，主尺读数为；第7条游标刻线与主尺刻线重合，20分度游标的分度值为。所以 [2]螺旋测微器固定套筒的主尺读数为，基准线对应的微分筒刻度约为格，每格为，所以 （2）[1]金属丝的阻值约为，电压调到电源电动势时，依据欧姆定律，最大电流满足 代入题给数据得，所以应选量程为的电流表。 故选C [2]为了使金属丝两端电压能从0开始调节，滑动变阻器应接成分压式：电源接变阻器的两端，滑片接输出端，滑片移动时输出电压可由0连续调到电源电压。的最大阻值为，与被测金属丝的阻值同量级，调节范围合适且便于细调。 故选E [3]接线时，电压表并联在金属丝两端，电流表串联在金属丝所在支路；滑动变阻器采用分压接法，电源和开关接在变阻器两端，滑片接到被测支路。补全后的电路如下 （3）取金属丝的横截面积为，圆形横截面满足 由电阻定律 整理得 代入 最终得到 7．0.148/0.149/0.150/.151/0.152 8． 9．6.0 10． 11．A 12． 16 【详解】7．图甲中固定刻度读数为，微分筒上第15条刻线与基准线对齐，估读为15.0格，每格对应，金属丝直径为 8．图乙中，滑动变阻器的两端接在电源两端，待测支路接在端与滑片之间，属于分压接法。为使闭合开关时待测支路的电压最小，应将滑片置于端，此时待测支路两端电势相同，可保护电表和金属丝。 9．忽略电压表的分流，金属丝中的电流取电流表示数，由欧姆定律有，解得金属丝的电阻为 10．[1]设金属丝的横截面积为，由圆面积公式得，由电阻定律有 结合第（3）问的欧姆定律关系，解得电阻率为 [2]将直径换算为，代入数据得 11．由第（4）问的电阻率表达式可知，直径以二次幂参与计算，电压、电流和长度均只以一次幂参与计算。设某测量量的微小相对偏差为，直径偏大时电阻率的变化因子为 因此，当各量的相对测量误差相同且很小时，直径的相对误差约以两倍传递到电阻率中，其余三个量约以一倍传递，直径测量对电阻率结果的影响最大。 故选A。 12．[1]温度不变时，金属丝的电阻率不变。设原横截面积为，由电阻定律有。均匀拉长过程中体积不变，长度变为原来的4倍，故新横截面积为 拉长后的电阻为 [2]把原金属丝对折作为一条导线使用，等效长度减半、横截面积加倍，电阻率不变，因此电阻为 13．(1)H (2)0.850/0.849/0.851 (3)① (4) (5) 不同意 ，可见电阻率的测量值取决于图像的斜率，与无关，没有系统误差 【详解】（1）当测微螺杆快靠近测砧时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮H，听到“喀喀”声时停止。 （2）由图乙可知 读数为0.849mm或0.851mm也正确。 （3）图丙测量电路中的滑动变阻器连接方式为限流式，且电阻丝阻值不大，题中的数据显示大约是几十欧，为了调节方便、测量准确，实验中应选择与电阻丝阻值接近的调节范围为的滑动变阻器，所以应选择①。 （4）根据题意可知，测量值 结合图像可知斜率 则该电阻丝的电阻率为 （5）[1][2]不同意，若考虑电流表内阻，则 而电阻率的测量值取决于图像的斜率，与无关，所以没有系统误差。 14． 0.896/0.895/0.897 A 电流表分压 【详解】（2）[1]螺旋测微器的读数由固定刻度读数和可动刻度读数两部分组成。固定刻度读数为。可动刻度读数为 最后将两部分相加，总读数为 （3）[2]题目要求电流表读数能从0开始连续变化，这意味着滑动变阻器必须采用分压式接法。因为待测电阻。待测电阻属于大电阻，为了减小系统误差，应采用电流表内接法。 故选A。 （4）[3]在第（3）问中选择了图A所示的电路，即电流表内接法。在该电路中，电压表测量的是待测电阻与电流表内阻串联后的总电压，而电流表测量的是通过的真实电流。由于电流表存在内阻，会分担一部分电压，导致电压测量值偏大，从而使得电阻测量值偏大。因此，造成系统误差的主要原因是电流表分压。 （5）[4]根据电阻定律，导体的电阻与长度、横截面积及电阻率的关系为 导体横截面为圆形，直径为，则横截面积 联立上述两式，解得电阻率的表达式为 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 $