2022届高考物理二轮复习 物理实验专项练习八测量金属的电阻率 描绘小灯泡的伏安特性曲线

（8）测量金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线

1.G了测量某根长为工的金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量该金属丝的直径。、电阻上某

同学进行如下测量：

（1）测量直径：该同学把金属丝放在螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图甲所示，由图可知，

该金属丝的直径〃=mm.

甲

（2）用欧姆表粗测电阻：该同学先选择欧姆挡“X10”挡，测量结果如图乙所示，为了使读数更

精确些，还需进行的步骤是。

A.换为“xl”挡，重新测量B.换为“xIOO”挡，重新测量

C.换为“xl”挡，先欧姆调零再测量D.换为“xIOO”挡，先欧姆调零再测量

（3）用伏安法测电阻：实验室提供的滑动变阻器的阻值为0~20C,电流表的量程为0~0.6A、内

阻约为0.5C,电压表的量程为0~3V、内阻约5kC,为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，

下列备选电路中应该选择o

2.在市场上销售的铜质电线电缆产品中，部分存在导体电阻不合格问题，质检部门检验发现，一种

是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质较多的铜；再一种就是铜材质量合格，但横截面积较

小.质检组查阅到：常温下，纯铜的电阻率约为1.75x10-8为检测一捆铜电线的电阻率是否合

格，现取一段铜电线测量其电阻率，实验室现有的器材如下.

A.电源（电动势约为1.5V,内阻不计）

B.待测铜电线（长度150n横截面积约1mm2）

C.电流表（量程0~150mA,内阻弓约为2。）

D.电流表A2（量程0~100mA,内阻4=3。）

E.滑动变阻器飞（0~20C,允许通过的最大电流0.2A）

F.开关、导线若干

（1）小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d,如图甲所示，则mm.

（2）小组设计的测量电路如图乙所示，则P是,N是（填对应器材前的字母序

号），通过实验作出的图像如图丙所示.

（3）由图乙电路测得的铜电线的电阻，其测量值（填“大于”“等于”或“小于”）真

实值.

（4）由图丙求得这捆铜电线的电阻率/?=Qm（结果保留三位有效数字），从铜电线自

身角度，你认为电阻率大的原因可能是.

3.某同学要设计一个实验测量一根均匀金属丝的电阻率.已知金属丝的电阻约为30。，实验室现有

如下器材可供选用：

A.电流表A：量程为0~3A

B.电压表V：量程为0~3V

C.定值电阻凡：阻值为10。

D.电源：电动势为6V,内阻不计

E.滑动变阻器与：最大阻值为5。

F.刻度尺

G.开关S、导线若干

H.螺旋测微器

（1）该同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图甲所示，则金属丝的直径〃=cm.

（2）实验过程中要求多次测量减小误差，则实验中的电表应选择（填对应器材前的字母

序号），并在如图乙所示的实线框中画出测量电路图，其中待测金属丝用电阻箱符号代替.

（3）通过改变金属丝接入电路部分的长度x,读出此时电表的示数y,在坐标纸上画出,随x变化

y

的关系图线为一条不过原点的倾斜直线.测得直线的斜率为m,截距为〃.则金属丝的电阻率为

（用字母表示）.

（4）由于没有考虑电表内阻的影响，而使得电阻率的测量值与真实值相比（填“偏大”

“相等”或“偏小”）.

4.为了测量一根长约3cm,电阻约为6。，横截面为圆形，粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器

材如下：

A.游标卡尺

B.螺旋测微器

C.电流表A1（0~0.6A,内阻约为1。。）

D.电流表A?（0~3A,内阻约为0.1。）

E.电压表V（0~3V,内阻约为6kQ）

F.滑动变阻器/（0~2kQ,允许通过的最大电流为0.5A）

G.滑动变阻器&（0-10Q,允许通过的最大电流为2A）

H.蓄电池E（6V,内阻不计）

I.开关一个，带夹子的导线若干

（1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，示数为乙=mm；用螺旋测微器测得该材

料的直径如图乙所示，示数为D=mm。

（2）为了在测量中尽量减小误差，并测多组数据，电流表应选_________,滑动变阻器选择

。（填选项前的字母）

（3）在方框中画出测量电阻4的实验电路图。

5.导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度

为L的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3V”的字样.主要实验步骤如下，完成下列问题.

(1)首先用螺旋测微器测量器件的直径，示数如图所示，则直径4=mm.

(2)然后用多用电表的欧姆X100挡粗测器件的电阻，表盘指针位置如图所示，则器件的电阻约

为C.

(3)为精确测量器件在额定电压下工作时的电阻R,,且要求测量时电表的读数不小于其量程的

滑动变阻器便于调节，根据下面提供的器材，在虚线框中画出实验电路.选用的器材为

3

(填入对应器材前的字母序号).

A.电流表A1(量程0~60mA,内阻4约3C)

B.电流表A2(量程0~2mA,内阻々=150)

C.电压表V(量程为0~10V,内阻厂=lkC)

D.定值电阻4=747。

E.定值电阻&=1985。

F.滑动变阻器R(0-20Q)

G.蓄电池E(电动势12V,内阻很小)

H.开关S一只，导线若干

(4)根据以上实验，可得到导电玻璃的电阻率表达式为"=(电压表的读数为U,电流

表A?的读数分别为乙、/2).

6.(1)近些年桶装饮用水抽检不合格的新闻屡见不鲜，检验饮用水是否合格的一项重要指标是电

导率，电导率为电阻率的倒数。小张同学想要探究离子浓度对饮用水电导率的影响，实验操作如

下：取100mL饮用水加入适量的食盐，搅拌溶解得到未饱和食盐溶液，为了方便测量溶液的电

阻，取部分溶液装入绝缘性良好的塑料圆柱形容器，容器两端用金属圆片电极密封，如图甲所

小O

①在溶液未达到饱和之前，溶解的食盐越多，则溶液的电导率会（填“越大”或“越

小”）。

②小张同学先用多用电表粗测其电阻，将选择开关置于欧姆“X100”挡位置，在欧姆调零后测量

其阻值时记录的电表指针偏转如图乙所示，该电阻的阻值为。。

图丙

③小张同学想进一步精确测量其电阻，实验室能提供以下器材:

A.干电池两节（每节干电池电动势约为1.5V,内阻可忽略）

B.电流表的匈（量程为0~0.6A,内阻约为0.7C）

C.电流表@（量程为0~3A,内阻约为0.5C）

D.灵敏电流计©（量程为0~250「iA,内阻等于900。）

E.电压表0（量程为0~3V,内阻约为4kC）

F.电压表①（量程为0~15V,内阻约为7kC）

G.滑动变阻器与（最大阻值为10。）

H.电阻箱尺（最大阻值为9999.9C）

I.开关、导线若干

为了完成测量，除干电池、开关、导线和滑动变阻器K外，还应选择的恰当的器材是（填

写器材前面的字母）。

小张同学已经完成了部分电路设计，如图丙所示，请完成剩余电路图，要求电表读数均能大于量

程的1（在图中标上必要的电学符号，待测电阻用人表示）。

3

（2）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中

①小海同学将变压器的原线圈接在低压交流电源上，小灯泡接在变压器的副线圈上，小灯泡发

光,下列说法正确的是（单选）。

A.将原线圈接在电压相同的低压直流电源上，小灯泡亮度不变

B.电流从原线圈经铁芯流到副线圈，最后流过小灯泡

C.将可拆变压器的横条铁芯取下，小灯泡的亮度降低

②实验过程中，小海同学听到变压器发出明显的“嗡嗡”低鸣声，引起该现象的原因可能是

（单选）。

A.原线圈上输入电压过低

B.变压器上的两个固定螺丝没有拧紧

C.小灯泡与底座之间接触不良

7.某同学研究小灯泡的伏安特性曲线，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8V,额定电流

0.32A）；电压表V（量程0~3V,内阻3kC）；电流表A（量程0~0.5A,内阻0.5。）：固定电

阻凡（阻值1000C）；滑动变阻器R（阻值0~9.0。）；电源E（电动势5V,内阻不计）；开关

S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

（2）实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。由图可知，随着电流的增加小灯泡的电阻

（选域'增大”"不变’或“减小”），灯丝的电阻率（选填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）用另一电源4（电动势4V,内阻1.00C）和题给器材连接成图乙所示的电路，调节滑动变

阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内，小灯泡的最小功率

为W,最大功率为W（结果均保留2位小数）。

8.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡标有“2.5V,LIW”字样，可用的器材有:

干电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。

（1）部分连线的实物照片如图甲所示，请完成实物连接图。

（2）实验中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，则可知小灯泡的电阻随电压的增大而

（选填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）某次实验中，电压表的指针如图丙所示，则电压为V,此时小灯泡的电阻是

（计算结果保留2位有效数字）。

（4）若把该小灯泡接入如图丁所示的电路中，闭合开关S,稳定后小灯泡的实际功率是

W（计算结果保留2位有效数字）。

9.如图甲所示是某二极管的伏安特性曲线。一学习小组想要验证二极管加反向电压时的伏安特性曲

线，实验室提供如下器材：

丙T

A彳寺测二极管D

B.电流表A（量程为0~300RA,内阻约为900）

C.电压表V（量程为0~15V,内阻约为15k。）

D.滑动变阻器与（0~20。）

E.电阻箱4（0~999999Q）

F.电源E（48V）

G.开关，导线若干

（1）该学习小组测量电压表内阻心时，按如图乙所示的电路进行实验，把电阻箱&的阻值调为

零，移动滑动变阻器曷的滑片P，使电压表V指针满偏；再将电阻箱&的阻值调到14.875kQ

时，电压表V指针恰好半偏，则&=kQo把电压表V量程扩大到45V,则与电压表V串

联的电阻箱的阻值应为kQo

（2）某同学采用如图内所示电路进行实验，请用笔画线代替导线，在图丁中完成实物电路的连

接。

（3）实验中测出二极管两端的电压U和通过的电流/如表所示，请在图戊中描点作出/-。图

线。

U/V020.030.034.038.040.041.643.044.0

//pA0410152754100200300

戊

（4）根据图丙电路进行实验存在系统误差，其产生原因是（写出一个即可）。

10.二极管为非线性元件，其主要特性是单向导电性.正向电压较小时，电流很小，二极管呈现较大

的电阻特性；当电压超过一定数值（称为开启电压）时，电流迅速增加，呈现较小的电阻特性加

反向电压（不超过击穿电压）时呈现很大的电阻特性，反向电压增加时，反向电流几乎不变.物理

小组欲研究测量二极管正向伏安特性，设计了甲、乙、丙三种电路，如图所示.小组最终选择了丙

图.操作步骤如下：

a.根据电路图丙连接电路;

b.闭合开关S「调节各可变电阻，使得开关S?由断开到闭合时，灵敏电流表G指针无偏转，并记

录此时电压表V的示数U和电流表A的示数/；

（1）从设计原理上讲，对于甲图和乙图的误差分析，下列说法正确的是

A.甲图误差的来源在于电流表的分压作用,乙图的误差来源在于电流表的分压作用

B.甲图误差的来源在于电流表的分压作用,乙图的误差来源在于电压表的分流作用

C.甲图误差的来源在于电压表的分流作用,乙图的误差来源在于电流表的分压作用

D.甲图误差的来源在于电压表的分流作用,乙图的误差来源在于电压表的分流作用

（2）在坐标图中根据表格中数据描绘出二极管正向伏安特性曲线.

T

（3）从描绘的图线来看，二极管的开启电压约为V（结果保留一位有效数字）.

（4）已知二极管的电阻&=与，从描绘的图线来看，当二极管导通时，二极管的电阻随着U的

增大而迅速（填“增大”或“减小”）.

（5）从设计原理上讲，电路图丙中的二极管电阻测量值（填“大于”“等于”或“小

于”）真实值.

11.某同学利用以下器材设计一个电路来描绘出小灯泡的U-/曲线（如图甲所示），器材如下：

A.小灯泡

B.电流表（量程0~0.6A,内阻约为0.4C）

C.电压表（量程0~6V,内阻约为10000。）

D.滑动变阻器用（0~10C）

E.滑动变阻器4（0-1000Q）

F.电源（电动势为6V,内阻约为1。）

G.开关，导线若干

甲乙

（1）滑动变阻器应选（填“D”或"E”）.

（2）在图乙中画出他设计的实验电路图（根据该电路设计可得到U-/关系的完整曲线）.

（3）根据小灯泡。-/关系的完整曲线可知小灯泡电阻随电压的增大而（填“增大”

“减小”或“不变”）.

0

T

（4）如果将小灯泡与某电池相连，该电池的电动势为6.0V,内阻为8C,则:

①当如图丙所示，将一个该小灯泡与该电池相连时，小灯泡的电阻&=_C（保留两位有

效数字）.

②当如图丁所示，将两个相同的该小灯泡串联后再与该电池相连，其中一个小灯泡的功率

PL=w（保留两位有效数字）.

12.某同学要研究一小灯泡L（3.6V,0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200

mA,内阻勺=10.0。）、电流表A?（量程500mA,内阻为2=1.0。）、定值电阻凡（阻值

鸟=10.0。）、滑动变阻器与（最大阻值10C）、电源E（电动势4.5V,内阻很小）、开关S和

若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

自

旬‘争

图（b）

（1）根据图,在图（b）的实物图中画出连线。

（2）若小八分别为流过电流表A1和A?的电流，利用小小勺和《写出：小灯泡两端的电压

U=,流过小灯泡的电流/=。为保证小灯泡的安全，可不能超过

_________mAo

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位

置并读取相应的/,和A。所得实验数据在下表中给出。

L/mA325585125144173

171229299379424470

/2/mA

根据实验数据可算得，当L=173mA时，灯丝电阻/?=Q（保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻凡，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电

阻的阻值不能小于Q（保留1位小数）。

参考答案

1.答案：（1）2.547（2.546~2.548都算对）

（2）D

（3）D

解析：（1）金属丝的直径”=2.5mm+4.7x0.01mm=2547mm。

（2）当选择欧姆挡“x10”挡时，指针偏转角度过小，故倍率挡选择过小，因为此电阻阻值在

5000C左右，故应换为“x100”挡，先欧姆调零再测量，D正确，A、B、C错误。

(3)滑动变阻器的最大阻值为20。，待测电阻的阻值为50000左右，故滑动变阻器应采用分压

式接法；由告=黑=10000,?=芸=1,故电流表应采用内接法，故D正确，A、B、C错

AAU.3AAJIAH)

误。

2.答案：(1)1.125(2)D;C(3)等于(4)2.32XKT；使用了再生铜或含过多杂质的铜

解析：(1)螺旋测微器的读数是固定刻度与可动刻度的示数之和，所以金属丝的直径

d=1mm+12.5x0.01mm=1.125mm.

(2)由于题目只给了两个电流表，显然其中之一是当成电压表来使用的，但只有已知该电流表的

内阻才能由电流表的示数确定该表两端电压，所以「应选内阻已知的电流表A2,N选电流表A「

故选D、C.

(3)由串并联电路的关系，可以写出人与铜导线的电流(乙-八)的关系//=(///2)段，所以

R、=—由于两电流表测出的是各自的电流，无分流或分压引起的误差，所以测量值与真实

值相等.

(4)题图丙的图像斜率上=&,所以凡=3.5Q,再根据电阻定律可求得电阻率

r2

jrRd23.14x3.5x(1.125x10-3)’.

夕=蹩-=-------------------Ldm=2.32x10-8。,m；对比题目所给的铜的电阻率，显然

4L4x150

是偏大的，可能是由于铜中含有过多的杂质或者是再生铜.

3.答案：(1)0.0800(2)B;见解析(3)“明"(4)偏大

4〃

解析：(1)由图示螺旋测微器可知金属丝直径”=0.5mm+30.0x0.01mm=0.800mm=0.0800cm.

(2)电源电动势为6V,金属丝电阻约为30C,电路最大电流约为0.2A,电流表量程为0~3A,

量程太大，不能用电流表测电流，因此需要的电表应为电压表；电压表与定值电阻并联，定值电

阻与待测电阻组成串联电路，实验电路图如图所示.

—(y>—1

-------仁i—H/1-------

——ii---------------—

(3)由图示电路图可知电源电动势E=/(9+R、)=上+整理得+

&VTid")yE&)7tdE

由1-x图线可知"=’，机=*r，解得电阻率0=上空.

yEE^nd-4〃

(4)电压表与定值电阻并联，考虑电压表内阻的影响，电压表内阻与定值电阻并联总电阻为R,

则R<4,则电阻率的测量值大于真实值.

4.答案：(1)30.35；3.205

(2)C；G

(3)如图所示

解析：(1)L=30mm+0.05mmx7=30.35mm,£)=3inm+0.205min=3.205mmo

(2)由于电压表是0〜3V量程，待测电阻约6C,因此电流表选0~0.6A量程的A1；变阻器与最

大阻值太大，实验中操作不方便，因此滑动变阻器选择

(3)滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路如答案图所示。

5.答案：(1)1.990(2)500(3)见解析;BCEFGH(4)乎々+4)

4L(U-/2r)

解析：(1)螺旋测微器的读数为固定刻度+可动刻度=1.5mm+49.0x0.01mm=1.990mm.

(2)多用电表欧姆挡读数为示数X倍率=5xl00Q=500Q.

(3)用伏安法测电阻，由于器件的额定电压为3V,电压表V的量程太大，所以用内阻已知的电

流表A2改装电压表，A,和定值电阻/?2串联可改装成满偏电压为(15+1985)x2x10-V=4V的电

压表满足要求；额定电压下通过器件的电流约为aA=6mA,电流表的量程太大且内阻未

500

知，用已知内阻的电压表V替代电流表，测量电流的满偏值为里丫=10mA,满足要求；滑动变

IkQ

阻器的最大阻值小于器件电阻，滑动变阻器应采用分压式接法.实验所选用的器材为BCEFGH.

（4）由欧姆定律，器件的阻值%=幺生四，Iv=-,由电阻定律有R、.=p《，S=—,联

x

Zv-72rS4

立可得导电玻璃的电阻率P=”常";）■

6.答案：（1）①越大②1900③方案一：DEH;如图甲所示;方案二：DH;如图乙所示（两种方案均

可）

（2）①C②B

解析：（1）①在溶液未达到饱和之前，溶解的食盐越多，溶液的导电能力越强，所以溶液的电导

率会越大。②多用电表指针对应刻度线19,倍率为“义100”，所以测量值为1900C。③方案

-：两节干电池的总电动势约为3V,故电压表选E,待测电阻的阻值约为2kC,故通过待测电阻

的最大电流约为1.5mA,提供的电流表均不符合要求，故应将灵敏电流计改装成符合要求的电流

表，故还要选DH,改装后的电流表的分压可以求出，则应用电流表的内接电路，如答图甲所示。

方案二：可以通过等效替代法测待测电阻的阻值，即把待测电阻与电阻箱并联，两支路均接一开

关控制，为了符合要求应把灵敏电流计接入并联后的电路，则应选DH,电路图如答图乙所示。

（2）①根据电磁感应原理，原线圈接在低压直流电源上时，副线圈上不产生感应电流，灯泡不发

光，A项错；原、副线圈绝缘，铁芯中无电流通过，B项错；将可拆变压器铁芯取下，副线圈磁损

增加，输出电压减小，小灯泡亮度降低，C项正确。②小海同学听到变压器发出明显的“嗡嗡”低

鸣声，说明有振动产生，对比三个选项可知，振动产生的原因可能是变压器上的两个固定螺丝没

有拧紧，故选B。

7.答案：（1）见答案图甲

（2）增大；增大

（3）0.40；1.16

解析：（1）小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超

出电压表的量程，电压表需与%串联后接入电路，电路图如图甲所示。

r-0-c=h

1\„

甲

(2)/-U图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大，根据电阻定律有

R=p",可得灯丝的电阻率增大。

(3)如图乙所示，在小灯泡的伏安特性曲线图中，当R=0时，电源路端电压与电流的关系图像

如图线甲所示，此时小灯泡的功率有最大值；当R=9C时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻

为10。，其路端电压与电流的关系图像如图线乙所示，此时小灯泡的功率有最小值。则图线甲与

小灯泡伏安特性曲线的交点为G=3.68V,/,=0.316A,小灯泡的最大功率片=q/产1.16W；图线

乙与小灯泡伏安特性曲线的交点为&=1.77V,=0.225A,小灯泡的最小功率

P2=U212«0.40Wo

8.答案：(1)见解析图甲

(2)增大

(3)0.60；3.0(2.9~3.1均算对)

(4)0.42(0.39~0.47均算对)

解析：(1)测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，电压变化范围较大，则滑动变阻器采用分压式接

法，小灯泡电阻较小，电流表采用外接法，电路图如图甲所示。

(2)/-U图像斜率的倒数表示小灯泡的电阻，由图像可知，小灯泡的电阻随电压的增大而增

大。

(3)由题图丙可知，电压表的精确度为0.1V,则读数为0.60V。由题图乙可知，当电压为0.60V

时，电流约为0.2A,则此时小灯泡的电阻为凡=婴。=3.0。。

0.2

(4)由闭合电路欧姆定律有。=5-/"+/?)=3-5/,将此电源图像画入/-U图像中，如图乙所

示。两图线的交点即为小灯泡工作时的电流和电压，即电压约为1.32V,电流约为0.32A,则功率

为尸=。/=1.32x0.32W#0.42W。

-；u/v

6LO~~5T*

乙

9.答案：(1)14.875;29.750(2)见解析(3)见解析(4)电流表的分压

解析：(1)题图乙中，当电阻箱R?的阻值调为零时，电压表V指针满偏；当电阻箱/?2的阻值调

到14.875kC时，电压表V指针恰好半偏，此时可近似认为电阻箱&和电压表V两端的总电压为

电压表的满偏电压，则电阻箱R2两端的电压与电压表V两端的电压相等，由分压原理得，电阻箱

的电阻与电压表V的内阻相等，即&=&=14.875kC。电压表量程扩大到45V,即量程扩大

〃=3倍，由欧姆定律可知，需要与电压表V串联的电阻箱的阻值为

R邛=(〃-l)Rv=(3-l)x14.875kQ=29.750kQ。

(2)根据实验电路图连接的实物图如图甲所示。

甲

(3)根据实验数据，描点作出/-U图线，如图乙所示。

300

200

100

10

(4)实验电路的设计电流表采用内接法，电流表有分压作用，导致电压