2022年物理第一轮复习题库实验六　决定导线电阻的因素

实睑六决定导线电阻的因素

实舱基础椅班紧抓教材,落实基础

一'实验基础

1掌握螺旋测微器和游标I；•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

实验目的)—

1及电流表和电压表的读数方法_______________

.③会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率

,根据电阻定律公式知道,只要测员出金届导线的

长度/和它的直径4计算出导线的横截面积S.并

实验原理)—

用伏安法测出金属导线的电阻R.即可ir算出

金属导线的电阻率

..被测金属导线,直流电源(4V).电流表(0~0.6A).

一［实验器材卜电压表(0~3V).滑动变阻器(5()()),开关.导线

-----若干.螺旋测微器.毫米刻度尺

「①用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同

位置各测一次直径.求出其平均值d

②接好用伏安法测电阻的实验电路___________

③用毫米刻度尺测城接入电路中的被测金屈导线

的有效长度,反复测量三次.求出其平均值/

④接通电路前把滑动变阻器的滑动片调节到使

实验步骤)一

•I接入电路中的电阻值坡大的位置___________

5闭合开关.改变滑动变阻器滑动片的位置，读

出儿组相应的电流表、电压表的示数/和U的值,

记录表格内_________________________________

.⑥拆除实验线路,整理好实验器材.

①求&的平均值

「方法一：用尺=%分别算出各次的数值，再取平均值

—数据处理F—方法二：用U-1图线的斜率求出

@计算电阻率：将记录的数据U、/./、4的值代入电阻

率计算式/>=嚅^

二'两种电表的读数方法

电流表电压表

符号

量程：0〜0.6A,0〜3A量程：0〜3V,0〜15V

参数

内阻：小于1Q内阻：3kQ,15kQ

读数视线垂直于刻度盘表面,，一般都视线垂直于刻度盘表面，一般都

方法需估读，3A量程估读到最小分度需估读，3V量程估读到最小分

的击，0.6A量程的估读到最小分度的不，15V量程的估读到最

度的有小分度的;

三、测量电路与控制电路的选择与设计

1.测量电路

电流表的内接法和外接法的比较

内接法外接法

~@-------

电路图

误差电流表分压电压表分流

原因U,f=Ux+UA/测=乙+人

U测RxRv

电阻R测—T—R+RA>Rx，R测—j—口口vRx，测里

/测/测Av-TAV

测量值

测量值大于真实值值小于真实值

适用条件RARXRvRx

适用于

大阻值电阻小阻值电阻

测量

2.控制电路

滑动变阻器的限流式接法和分压式接法

限流式接法分压式接法对比说明

内容

RP\R

两种接法电路

串、并联关系不同

图E

dt0r~~

负载R上电压

RE&UWE

R+RabU”分压电路调节范围大

调节范围

负载R上电流---w/韭

「嘘分压电路调节范围大

调节范围R+RabR

闭合S前滑片

b端a端都是为了保护电路元件

P位置

注意事项

1.游标卡尺的读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读

出与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为（x+KX精确度）mm。

2.螺旋测微器的读数：方法：固定刻度数mm+可动刻度数（估读一位）义0.01mm。

3.先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。

4.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。

5.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。

误差分析

衡（4若为内接法.电流表分压）

若为外接法.电压表分流）

园q长度和直径的测鼠

两种电路的选择

（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R

较小，宜采用电流表外接法；若R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

RV'RVRA时,用电流表外接法；

RIXRVRA时,用电流表内接法。

（3）实验试探法：按图1所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与。、〃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，则可采用

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

可采用电流表内接法。

必须选用分压式的“3种情况”

（1）若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大

时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，或超过待测电阻

的额定电流（或电压），则必须选用分压式接法。

（2）若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻

器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应

改用分压式接法。

（3）若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法。

澳能热点突破I实验热点各个击破

热点一实验原理与实验操作

[例1][2019.江苏省南通市如东中学'桥茶中学高三联考]某同学要测量一均

匀新材料制成的圆柱体的电阻率"，步骤如下：

（1）用游标卡尺测量其长度如图2甲所示，由图可知其长度为L=mm0

图2

（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D=mm。

（3）用多用电表的电阻“X10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示

数如图丙所示，则该电阻的阻值约为Qo

（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下：

待测圆柱体电阻H；

电流表Ai（量程0〜4mA,内阻约50。）；

电流表A2（量程0〜30mA,内阻约30Q）；

电压表Vi（量程0〜3V,内阻约10kC）；

电压表V2（量程0〜15V,内阻约25kQ）；

直流电源E（电动势4V,内阻不计）；

滑动变阻器吊（阻值范围0~15Q,允许通过的最大电流2.0A）；

滑动变阻器A（阻值范围0〜2kQ,允许通过的最大电流0.5A）；

开关S；导线若干。

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学设计了如图丁所示的电

路，试指出不妥之处（填序号）。

A.电流表应选A2

B.电流表应采用内接法

C.滑动变阻器应选R”采用分压式接法

D.滑动变阻器应选&,采用限流式接法

解析（1）圆柱体的长度

L=50mm+3X0.05mm=50.15mmo

（2）金属丝直径D=4.5mm+20.0X0.01mm=4.700mm。

（3）欧姆表的读数为倍率与示数的积，所以金属丝电阻

/?=12X10Q=120Qo

（4）电源电动势为4V,电压表应选Vi；电路最大电流约为/=*=0.025A,电流

表应选A2；为方便实验操作，滑动变阻器应选Ri；待测电阻阻值大于滑动变阻器

最大阻值，滑动变阻器采用分压接法；电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表

采用外接法，故选项A、C正确，B、D不妥。

答案⑴50.15⑵4.700（3）120（4）BD

热点二数据处理与分析

【例2】（2019.江苏卷，11）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操

作如下：

⑴螺旋测微器如图3所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧

与测微螺杆之间，再旋动（选填或“0）,直到听到“喀喀”的声音,

以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。

（2）选择电阻丝的（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平

均值作为电阻丝的直径。

(3)图4甲中R为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图4乙实

物电路中的正确位置。

乙

图4

(4)为测量区,利用图4甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压S和电流

A的值，作出的Ui一1关系图象如图5所示。接着，将电压表改接在。、力两端,

测得5组电压S和电流/2的值，数据见下表：

UTV0.501.021.542.052.55

h/mA20.040.060.080.0100.0

(5)由此，可求得电阻丝的&=Q。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。

解析(1)旋转微调旋钮c。

(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后

取平均值作为测量值。

(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如答案图甲所示。

(4)将所给的5组数据标注在U—/图象中，用过原点的直线把它们连在一起，让

尽可能多的点在直线上，如答案图乙所示。

(5)由题意知：?=RT+RA+RO,

由U\-I\图线的斜率可得华=49.0Q。

1\

Ui,

下=RA+R(),

由作出的S一/2图线的斜率可得

U2

-r=25.5Q。

12

故&=(49.0—25.5)Q=23.5

答案(1)C(2)不同(3)见图甲(4)见图乙

(5)23.5(23.0-24.0都算对)

乙

，方法技巧

实物图连线的基本方法

对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量

电路顺次连接起来即可。对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部

电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依

据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。

热点三实验的改进与创新

对本实验，除常规的伏安法测电阻外，还可对实验方案进行改进，提出下面几种

测量方法。

1.安安法

若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用。

⑴如图6甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知Ai的内阻R”

则可测得A2的内阻/?2=华。

12

(2)如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2UAI时，Al串联一定值电阻Ro后，同

样可测得A2的电阻&(.+.)一。

12

~@—1r—@—

甲乙

图6

2.伏伏法

若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用。

(D如图7甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知Vi的内阻则可测出V2

的内阻火2=万凡。

U\

(2)如图乙所示，两电表的满偏电流/vi/V2时，W并联一定值电阻R)后，同样可

得V2的内阻R2=TT+。

U\U\

瓦'+而

图7

3.半偏法测电流表内阻

电路图如图8所示

步骤：（1）断开S2，闭合Si，调节RQ,使A表满偏为/O。

⑵保持Ro不变，闭合S2,调节凡使A表读数为会

⑶由上可得HA=R。

4.等效替代法

如图9所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电

流表示数/;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，

使电流表的读数仍为/,则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值。

图9

【例3】（2018•镇江市高三第一次模拟）小华利用图10电路测量某种导电液体的

电阻率，玻璃管的横截面积S=2Xlorn?,通过K可以控制管内导电液体的长

度，管两端接有导电活塞（电阻不计），右活塞固定，左活塞可在管内自由移动。

实验器材如下：电源（电动势为12V,内阻不计），两只相同的电压表Vi、V2（量

程为3V,内阻足够大），电阻3=4内C,电阻&=1500C,电阻箱V（0〜9999.9

Q）,单刀双掷开关S,刻度尺。

图10

(1)小华的主要实验步骤如下：

①向玻璃管内注导电液体，用刻度尺测量液柱长度如图11所示，其长度L=

②连接好电路，把S拨到位置“1"，电压表Vi的示数如图12所示，示数为Ui=

________V；

③将S拨到位置“2”，调节电阻箱使电压表V2的示数仍为U”此时电阻箱的阻值

R=300Q；

④求得管内液柱的电阻Rx=。，导电液体的电阻率p=Qmo(保

留2位有效数字)

(2)请指出小华实验的不足之处___________________________________________

⑶在实验步骤③中，若在小华调节电阻箱的过程中，无意中由于K未关紧而漏掉

了少量的液体，则小华测得的电阻率"的值将(选填“偏大”“偏小”或

“不变”)。

(4)小清同学仍利用该装置进行实验，他通过K调节管内液柱长度，记录多组数据

如表所示，绘制出关系图象后也可求出液体的电阻率p。请你在图13中绘

制出此图象。

理量

次数、/?/102QL/m~'

10.61.0

21.22.0

31.83.0

42.44.0

53.05.0

R/io2n

图13

解析(1)①液柱长度：19.95cm；②电压表Vi的示数为Ui=2.0V。

④根据闭合电路的欧姆定律得E=Ui+K觊],E=UI+%K2,联立解得R.、罟KRi

=2000Q。

Rx=p^,代入数据解得"=20Qm。

(2)小华实验的不足之处：未多次测量取平均值。

(3)在实验步骤③中，若在小华调节电阻箱的过程中，无意中由于K未关紧而漏掉

了少量的液体，由上面解析看到，R,不变，所以〃不变。

(4)图象如图。

答案(1)19.95(在19.93〜19.96之间均可)2(2.0、2.00均可)200020(2)

未多次测量取平均值

(3)不变(4)见解析图

I当堂巩固达桐跟踪演练强化提升

(2019.江苏省南京市、盐城市高考物理一模)在测量某金属丝电阻率的实验中，要

求电压从零开始测量，并多测量几组数据。

⑴请用笔画线代替导线，在图14中完成实验的电路连接。

(2)实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片，测量数据如下表所示，请你在图15

中描出金属丝的U—/图象。

实验次数……1~2~34~5~6-

UN.......0.901.201.501.802.102.40

//A.......0.180.240.310.370.430.49

(3)实验过程中，小明长时间保持电路闭合。从实验误差考虑，这样的操作不妥,

这是因为。

(4)实验时，闭合开关前滑片应置于滑动变阻器的(选填“左”或“右”)

端；测量结束后，应先断开，再拆除导线，最后整理好器材。

解析(1)实验要求电压从零开始测量，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图

如图甲所示。

甲

(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象如图乙

所示。

B

HI

ia

:sH

漏

困

“

0.200.40().6()//A

乙

⑶电阻的电阻率受温度影响，会随温度变化而变化，实验过程如果长时间保持电

路闭合，电阻丝长时间发热，电阻丝温度升高，电阻率发生变化，因此实验过程

不能长时间使电路保持闭合。

（4）滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于滑动变阻器的

左端；测量结束后，应先断开开关，再拆除导线，最后整理好器材。

答案（1）实物电路图如图甲所示（2）图象如图乙所示

⑶长时间通电，电阻丝发热，温度升高，电阻变化，电阻率变化（4）左开关

航知能演缥课后演练提升技能

（时间：30分钟）

1.（2018•江苏苏州高三期初调研）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中:

（1）小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图1甲、乙、

丙所示，则它们的读数值依次是mm、A、Vo

图1

（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0〜10Q,电流表内阻约几欧，电压

表内阻约几十千欧，电源为干电池组（不宜在长时间、大功率状况下使用），电源

电动势E=4.5V,内阻较小，则图2A、B两电路图中，（选填字母符号）

电路为本次实验应当采用的较好电路，但用此电路测量的金属丝电阻仍然会比真

实值偏（选填“大”或“小”）。

图2

（3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Q,那么能准确测量出金属丝

电阻尺的电路应是上图中的（选填字母代号），使用该电路实验时电流表

示数为/、电压表示数为U,则金属丝电阻&=（用题中字母代号表示）。

解析（1）螺旋测微器读数为0.5mm+49.9X0.01mm=0.999mm；电流表量程为

0.6A,精度为0.02A,读数为0.42A；电压表量程为3V,精度为0.1V,需要估

读，故读数为2.24V。

TJ724

⑵根据电压表和电流表的示数可以得出&=手=/黄Q^5.3。，是一个小电阻,

应采用电流表外接法，故选择A电路，但电流表外接时，由于电压表的分流作用

会导致&;p[<R.r真。

(3)因为电流表内阻的准确值已知，那么选择B电路可以精确得出尺的阻值，即

Rx号-RA,而若仍选择A电路，则会因为电压表的分流作用产生误差。

答案(1)0.999(0.998-1.000)0.422.24(2.22〜2.25)(2)A小(3)B了一

RA(或4-2Q)

2.(2018•苏锡常镇三模)为了测定一段由均匀材料制成的圆柱体的电阻率(电阻在

200〜250。之间)，现给定电压表V(量程6V、内阻约为5kQ)、电流表A(量程

30mA、内阻约为40Q)、滑动变阻器H(0〜15Q)、电源(£=6V)、开关S及导线

若干。

(1)设计测量圆柱体电阻R的电路图，并画在虚线框内。

\UN

5,脸骑玉混柔工建茶⑤

■韶融福感罹瞄■泌腌疆

4

｛；：：/：：：：

3席能即就他能磴晦他涕逆出斑渊

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睡囤魁匪疆避曜避圈

01()152025"mA

图3

(2)如图3所示中的6个点分别表示实验中测得的电压表和电流表6组U、/的值,

试根据图3求出圆柱体电阻R=Q(保留2位有效数字)。

(3)用50分度的游标卡尺测得该圆柱体的长度/如图4a所示，则/=mm；

用螺旋测微器测圆柱体的直径△如图b所示，则d=mm。

(4)Etl以上数据求出p=(保留2位有效数字)。

i：尺ini山a

游标

45

b

图4

解析(1)圆柱体的电阻为200〜250Q,电压表内阻约5kQ,电流表内阻约为40Q,

病，用外接法，滑动变阻器的阻值在0〜15C,若采用限流式，电压表变

化范围很小，所以采用分压式电路。

(2)描点作图，使尽量多的点落在直线上，其余的点均匀地分布在直线两侧，所以

第二个点舍弃，由作出的图象得出RXM当MZJXIOZQ。

(3)Z=11mm+0.02X4mm=11.08mm,d=1.5mm+0.01X49.8mm=1.998mmo

(4)R=A，其中截面积S=苧，电阻率p=^=6.5XKT。皿。

答案(1)见解析图(2)2.3X102(3)11.08

1.998(+0.002)(4)6.5XIO-Q•m

3.(2018•江阴第一中学模拟)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的

直径和电阻。试分析下列问题：

(1)现用螺旋测微器测量该圆柱体直径，某次测量的示数如图5甲所示，则该圆柱

体的直径为D=mm。

⑵然后该同学利用多用电表粗测该圆柱体的电阻，选用“XI”挡，测量结果如

图乙所示，则此次测量结果为R=Qo

图5

(3)为了较为精确地得到该金属圆柱体的电阻，他设计了如图丙所示的电路原理图,

实验步骤如下，请将该同学步骤中所缺的内容填写完整：

①先将开关S2断开，闭合开关Si，再将开关S2打向。处，待电流表读数稳定后

读出电流表的示数。某次实验中电流表的示数如图6甲所示，则此次电流表的示

数为1=Ao

②然后又将开关S2打向匕处，调节电阻箱，,电阻箱

此时的示数如图乙所示，则电阻箱此时的阻值为R尸C。

③被测电阻R,的阻值Rx=Q。

甲乙

图6

解析(1)螺旋测微器的主尺读数为5mm，可动刻度与主尺对齐个数为31.5(格),

读数为0.315mm,则螺旋测微器读数为5mm+0.315mm=5.315mm。

(2)欧姆表读数火=13C

(3)①电流表量程为0.6A,则电流表的读数为/=0.30Ao

②电阻箱的读数为/?i=14.0Qo

③此实验的原理是采用等效替代法，若开关S2接。时与开关S2接b时电流表的

读数相同，说明&的阻值与凡的阻值相同。因此根据等效替代的原理知凡=14.0

Qo

答案⑴5.315⑵13(3)①0.30②使电流表读数与S2打向a时相同14.0

③14.0

4.(2018.江苏省扬州市高三第一次模拟考试)在家庭电路中，所选导线的横截面积

应与家用电器的总功率相适应，以确保用电安全。下表中是几种常见铜导线的安

全载流量(即长时间通电的最大安全电流)。小刚家计划安装一台6.6kW的即热式

电热水器。

导线横截面积S/mnP安全载流量//A

A2.528

B437

C1068

（1）从既安全又经济的角度考虑，应选用的导线是（填写代号）。

（2）家里有一捆已经使用过的铜导线，横截面积为2.5mn?,小刚想通过实验测定

其长度。他将这捆导线与Ro=4Q的定值电阻串联，先用欧姆表粗测其总电阻约

为4.9Q,再用伏安法进一步精确测量，要求测量范围尽可能大些。（已知实验所

用的电压表内阻约为9kQ,电流表内阻约为0.2Q,铜的电阻率为1.7X10-8Q.m）

甲

乙

图7

①请在图7甲中用笔画线代替导线完成电路的连接。

②调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，如图乙所示，电压表的读数为

V。通过计算可知导线长度约为m（计算结果保留2位有效数字）。

③用以上电路测得的导线的电阻值跟真实值相比，R测（填或

y）R宾。

解析（1）家庭电路的电压为220V,则电热水器正常工作时的电流6为6蜀kW厂=30

A,应选用导线Bo

⑵①要求测量范围尽可能大些，滑动变阻器采用分压式。根据啊欣=

、9000X0.2C>4.9Q,得出小电阻采用电流表外接法。

②电压表一小格刻度为0.1V,读数到0.01V,电压表读数为2.30V。根据欧姆定

230I

律得出导线与Ro的总电阻为^C=4.60C,则导线的电阻为0.60Q。根据R=p。

,RS0.60X2.5X10-6

得出L丁仃XI*一m—88mo

③由于电压表分流的影响，流过电阻的电流比电流表示数小，故导线的测量值小

于真实值。

答案(1)B(2)①见解析②2.3088③<

5.（2019.无锡市秋学期高三期末考试