2026年高考总复习优化设计一轮复习物理（广西版）-实验12　导体电阻率的测量

高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI实验12导体电阻率的测量第九章2026内容索引010203强基础增分策略增素能精准突破练思维迁移运用强基础增分策略一、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。

接入后测长度

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(2)用U-I图线的斜率求出。2.计算电阻率六、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。增素能精准突破考点一教材原型实验典例1.在金属丝电阻率的测量的实验中:(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中一次测量的示数如图甲所示,则该次金属丝直径的测量值d=

mm。

(2)用伏安法测量金属丝的电阻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0.1Ω);电流表A2(量程0~3A,内阻约0.01Ω);电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ);电压表V2(量程0~15V,内阻约20kΩ);滑动变阻器R(0~20Ω);电源E(电动势为3.0V,内阻不计)。为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选

,电压表应选

。

(3)根据所选用的实验器材,应选用图

(选填“乙”或“丙”)进行实验。(4)若通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l,直径为d,通过金属丝的电流为I,金属丝两端的电压为U,由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=

(用题目所给字母表示)。

答案

(1)0.382(2)A1

V1(3)乙

考题点睛

考点考向点睛伏安法测量电阻Rx的阻值规律:若待测元件只标出了电阻的大约值(或粗测值),则可根据电源电动势确定电压表量程,再计算出电路中允许的最大电流,以此选择电流表的量程考点二实验的改进与创新实验原理的拓展根据

,实验不仅能测量电阻率,还可测量导线长度、横截面积、直径、厚度等,测电阻时除了伏安法还有其他多种方法实验器材的替代被测量物多样化,可以是金属丝、圆柱体、圆桶、电解液等;电压表可用电流计和定值电阻串联代替;测量阻值很小的电阻时可以将该电阻与定值电阻串联数据处理的创新测量电阻时除了用公式计算法还经常用图像法典例2.(2024江西卷)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)如图甲所示,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=0.07m和高h=0.03m。(2)现有实验器材:电流表(量程300μA,内阻RA=2500Ω)、电压表(量程3V或15V,内阻未知)、直流电源(3V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图甲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,分别如图乙中a、b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8.0×10-3m的水管。若人体的安全电流为1.0×10-3A,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220V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)

答案

(2)如图所示

(4)hdk

高

(5)0.46

考题点睛

考点考向点睛测量水的电阻率规律:本题属于测量对象和数据处理创新。要明确所有的物理实验,都要从原理出发,与所学知识进行对照,根据原理,知道需要测量的物理量有哪些;要掌握被测实验器材的电学特性,其次要熟练把握控制电路、测量电路的特点练思维迁移运用1.一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品,横截面外缘为正方形,如图甲所示。此金属管线样品长约30cm、电阻约10Ω,已知这种金属的电阻率为ρ,因管芯绝缘材料截面形状不规则,无法直接测量其横截面积。请你设计一个测量管芯截面积S的电学实验方案,现有如下器材可选:A.毫米刻度尺B.螺旋测微器C.电流表A1(量程0~600mA,内阻约为1.0Ω)D.电流表A2(量程0~3A,内阻约为0.1Ω)E.电压表V(量程0~3V,内阻约为6kΩ)F.滑动变阻器R1(2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)G.滑动变阻器R2(10Ω,允许通过的最大电流2A)H.蓄电池E(电动势为6V,内阻约为0.05Ω)I.开关一个、带夹子的导线若干(1)上述器材中,应该选用的电流表是

,滑动变阻器是

。(选填选项前字母)(2)若某次用螺旋测微器测得样品截面外缘正方形边长如图乙所示,则其值为

mm。

(3)要求尽可能测出多组数据,你认为在图丙、丁、戊、己中选择的电路图是

。

(4)若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U,则计算内芯截面积的表达式为S=

。

解析

(1)由题意可知,电源电动势为6

V,电压表量程0~3

V,而由于待测电阻约为10

Ω,则电流最大为I==0.3

A,故不能选用量程为0~3

A的电流表,故电流表选A1,即选项C;滑动变阻器总阻值太大不方便调节,故滑动变阻器应选用最大阻值较小的R2,即选项G。(2)由题图乙所示螺旋测微器可知,固定刻度读数为0.5

mm,可动刻度读数为23.0×0.01

mm=0.230

mm,螺旋测微器的读数为0.5

mm+0.230

mm=0.730

mm。(3)由于电压表内阻远大于金属管线的电阻,电流表应采用外接法;为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压式接法,故选择电路图丙。2.物理兴趣小组的同学们用电源、电阻箱、电流表、圆柱形玻璃管等器材设计实验测量淡盐水的电阻率。实验所用圆柱形玻璃管内径均匀,侧壁连接一细管,细管上加有一阀门K,以控制管内淡盐水的量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻忽略),右侧活塞固定,左侧活塞可自由移动。主要实验步骤如下:①装入淡盐水之前,先用图甲所示的游标卡尺测玻璃管的内径D;②向玻璃管内注入淡盐水,并用刻度尺测水柱的长度l;③连接好如图丙所示的电路,闭合开关,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的阻值R;④改变玻璃管内水柱长度,调整

,使电流表再次满偏;

⑤重复步骤④多次,记录每一次R和l数据;⑥断开开关,整理器材。请回答下列问题:(1)测量时,玻璃管内径应卡在图甲中游标卡尺的

(选填“A”或“B”)部位,测得玻璃管内径如图乙所示,读数为

mm。

(2)完善步骤④的内容是

。

(3)用记录的多组R和l数据,绘出了图线如图丁所示,截距分别为b和a,则淡盐水的电阻率表达式为

(用给定的字母表示)。

(4)电流表的内阻对本实验结果

(选填“有”或“无”)影响。

答案

(1)B

20.75

(2)电阻箱接入电路中的阻值(4)无

解析

(1)测量时,玻璃管内径应卡在图甲中游标卡尺的内测量爪B部位;由图乙所示游标卡尺可知,其精度是0.05

mm,读数为20

mm+15×0.05

mm=20.75

mm。(2)实验过程中电流表满偏,电路电流不变,电路总电阻不变,改变玻璃管内水柱长度,淡盐水电阻变化,为使电路总电阻不变,应调整电阻箱接入电路中的阻值。(3)设电流表的满偏电流为I,电流表内阻为RA,电源电动势为E,内阻为r,根据图丙所示电路图,由闭合电路欧姆定律得E=I(r+RA+R+Rx),由电阻定律可3.(2024山东卷)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

(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1.70Ω;

(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

(选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。

4.(2024广东茂名联考)某物理兴趣小组测量一段粗细均匀的合金丝电阻率ρ。(1)实验开始前,用螺旋测微器测量合金丝的直径,如图甲所示,读数为

mm。

(2)某同学采用分压电路和电流表内接法,取这段合金丝绕在半径为0.3m的量角器上,连成图乙所示电路。闭合开关前