2027届新高考物理热点精准复习：测量金属丝的电阻率

2027届新高考物理热点精准复习测量金属丝的电阻率[学习目标]

1．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。2．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。实验基础·要点通关原理装置图实验操作注意事项1．金属丝电阻小，用电流表外接法。2．电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免温度过高，导致电阻率测量结果偏大。3．图像法描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，个别偏离直线较远的点可以不予考虑。数据处理误差分析实验探究·创新突破类型1教材原型实验[典例1]

(2025·四川卷)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1m)；螺旋测微器；学生电源E(电动势0.4V，内阻未知)；米尺(量程0～100cm)；滑动变阻器(最大阻值20Ω)；电阻箱(阻值范围0～999.9Ω)；电流表(量程0～30mA，内阻较小)；开关S1、S2；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20.00cm和70.00cm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0.499mm、0.498mm和0.503mm，则该样品横截面直径的平均值为________mm。(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________(选填“左”或“右”)端。0.500a左(3)断开S2、闭合S1，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0mA刻度处。断开S1、闭合S2，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15.0mA处，此时电阻箱面板如图2所示，则该合金丝的电阻率为___________Ω·m(取π＝3.14，结果保留2位有效数字)。1.3×10-6(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0～99.99Ω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CD

(4)本实验通过等效替代法测电阻，电源内阻对本实验无直接影响，换用内阻更小的电源，不能减小误差，A错误；电流表内阻不影响电阻测量结果，B错误；换用0～99.99Ω的电阻箱，电阻箱测量阻值时更精确，能减小误差，C正确；多次测量合金丝不同区间相等长度样品的电阻率，再求平均值，可减小偶然误差，D正确。[典例2]某实验小组在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。(1)该小组的同学用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为________mm。(2)已知该金属丝的阻值约为5Ω。现用伏安法测量其阻值Rx，要求测量结果尽量准确，使待测金属丝两端的电压能从零开始变化，现备有以下器材：A．电池组(3V，内阻不计)B．电流表(0～3A，内阻约为0.1Ω)C．电流表(0～0.6A，内阻约为0.2Ω)0.400D．电压表(0～3V，内阻约为3kΩ)E．电压表(0～15V，内阻约为15kΩ)F．滑动变阻器(0～20Ω)G．滑动变阻器(0～2000Ω)H．开关、导线上述器材中，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。CDF(3)请按要求在方框中画出实验原理图。见解析图1(4)该小组同学利用该原理图正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图乙所示，图中已标出了与测量数据对应的5个坐标点。请在图中标出第2、4次测量数据的坐标点，并描绘出U-I图线。已知待测金属丝接入电路部分的长度为L＝0.50m，根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为______________________________________________________。见解析图21.13×10-6Ω·m(1.11×10-6～1.15×10-6Ω·m也正确)

类型2拓展创新实验[典例3]

(2024·湖南卷)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图(a)所示的装置。电阻测量原理如图(b)所示，E是电源，

为电压表，

为电流表。(1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100mA，电压表量程为3V，表盘如图(c)所示，示数为________V，此时金属丝阻值的测量值R为________Ω(保留3位有效数字)；(2)打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值；1.2512.5(3)根据测量数据绘制Rp关系图线，如图(d)所示；(4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100mA，电压表指针应该在图(c)指针位置的________(选填“左”或“右”)侧；(5)若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。右

小于

创新点解读

本题的创新点体现在实验目的的创新，以探究金属丝的阻值随气压变化的规律取代金属丝电阻率的测量。[典例4]

(2025·辽宁葫芦岛一模)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，某次测量示数如图1所示，金属丝直径d＝________mm。(2)按图2所示的电路测量金属丝的电阻Rx。将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，由此判断开关打到________(选填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。1.000a

[解析]

(1)由题图1中的显示可知，螺旋测微器读数为d＝1mm＋0.0×0.01mm＝1.000mm。(2)单刀双掷开关分别打到a处和b处，发现电压表示数变化更明显，说明电流表分压对实验影响较大，应采用电流表外接法，即开关应接a处。

课时数智作业(四十九)实验十二：测量金属丝的电阻率说明：本试卷共4小题，共34分。1．(8分)某同学想用伏安法检测家里装修用铜线的电阻率，除电源(电动势3.0V，内阻不计)、电压表(量程0～3V，内阻约3kΩ)、滑动变阻器R1(最大阻值20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干外，还有两种规格的电流表供选择：A．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.15Ω)B．电流表(量程0～3.0A，内阻约0.02Ω)(1)为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用________(选填实验器材前对应的字母)。(2)该同学用螺旋测微器测铜线直径读数如图甲所示，铜线直径为________mm。(3)该同学测量1000m该铜线两端的电压U和通过铜线的电流I，得到多组数据并在坐标图上标出，如图乙所示。请在坐标图上作出该铜线的U-I图线，根据图线得出该铜线电阻率约为_____________Ω·m(结果保留3位有效数字)。A2.0952.00×10-8见解析图(4)本实验操作正确，测量的电阻率比实际________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。偏小

(3)根据多个数据连线，得出该铜线的U-I图线如图所示

2．(8分)(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。2.4501(3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯的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。1.92(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。大于

3．(10分)(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(a)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(a)中画线完成电路实物连接。见解析图(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(b)中甲、乙所示。(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2位有效数字)kdh高

0.46[解析]

(2)由于电流表内阻准确已知，则电流表的分压可以求出，故电流表采用内接法，又电源电动势为3V，则电压表应以量程3V接入电路，电路连接如图所示。

4．(8分)某同学正在实验室测量一根弹性导电绳的电阻率。如图甲所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入图乙所示的电路中。(1)实验中需要用螺旋测微器测量导电绳的直径，某次测量得到的示数如图丙所示，则该次测量时导电绳的直径D＝________cm。0.53