2021届高考物理一轮复习电学实验专项训练(四)实验：测量导体电阻与电阻率

2021届高考物理一轮复习电学实验专项训练（四）实验：测量导体电阻与电阻率1.某同学在测量一种均匀新材料电阻丝的电阻率，已知待测电阻的阻值约为，相关测量如下：（1）用刻度尺测量电阻丝的接入长度为。（2）用螺旋测微器测量电阻丝直径（刻度位置如图甲所示），从图中读出电阻丝的直径为________mm。（3）现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了以下相关器材（要求测量结果尽量准确）：A.电池组（电压为3V）B.电流表（0~3A，内阻约）C.电流表（0~0.6A，内阻约）D.电压表（0~3V，内阻约）E.电压表（0~15V，内阻约）F.滑动变阻器（0~，额定电流1A）G.滑动变阻器（0~，额定电流0.3A）H.开关，导线①实验时应选用的器材是________。（填写各器材的字母代号）②以下电路图中_________（选填电路图下方的字母代号）电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果会比真实值_______（选填“偏大”或“偏小”）。A. B.C. D.③若根据伏安法测出电阻丝的阻值为，则这种新材料电阻丝的电阻率为__________（结果保留2位有效数字）。（4）用伏安法测金属丝电阻存在系统误差，为了减小系统误差，有人设计了如图乙所示的实验方案，其中是待测电阻，是电阻箱，是已知阻值的定值电阻。合上开关S，灵敏电流计的指针偏转，将调至阻值为时，灵敏电流计的小数为零。由此可计算出待测电阻___________。（用表示）2.某科技创新实验小组采用不同的方案测量某合金丝的电阻率及电阻。（1）小明同学选取图甲方案测定合金丝电阻率。若合金丝长度为,直径为,阻值为,则其电阻率______;螺旋测微器测合金丝的直径如图乙所示,读数为______。（2）小亮同学利用如图丙所示的实验电路测量的阻值。闭合开关,通过调节电阻箱,读出多组和值,根据实验数据绘出图线如图丁所示,不计电源内阻,由此可以得到_______的测量值与真实值相比_______（填“偏大偏小”或“相等”）。3.某探究小组计划测量某金属丝的电阻率。

(1)小组成员取了一段长的粗细均匀的金属丝，用螺旋测微器测量其直径如图甲所示，由图甲可知该金属丝的直径______。

(2)小组成员先用多用电表粗测该段金属丝的阻值，将选择开关调在电阻挡的“”倍率，并进行欧姆调零，再将被测金属丝的两端接在两个表笔间，指针指示如图乙所示，则被测金属丝的阻值______。

(3)为了精确测量这段金属丝的电阻，实验室给出了以下实验器材：

电池组：电动势为，内阻约为；

电压表：量程，内阻约为；

电压表：量程，内阻约为；

电流表：量程，内阻约为；

电流表：量程，内阻约为；

定值电阻：；

滑动变阻器：阻值范围，额定电流为；

开关、导线若干。

为了尽可能减小实验测量的误差，电压表应选______，电流表应选______。根据选用的器材，在图丙方框中补充完整实验电路图(标出实验器材的代号，金属丝电阻用表示)。

(4)根据电路图连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器，若某次测量中电压表的示数为，电流表的示数为，则该金属丝电阻率的表达式为______(用相应的字母符号表示)。由于电阻测量存在系统误差，使得电阻率的测量值比真实值______(选填“大”或“小”)。4.在“测定金属的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值______；(2)连接电路前，先用多用电表档粗略测量金属丝的电阻，其示数如图乙所示则该电阻丝电阻值约为________。使用多用电表欧姆挡测电阻时，下列说法正确的是________。A．欧姆表的每一档的测量范围是B．换用不同倍率的欧姆挡后不需进行欧姆调零C．测量时应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏一起D．选择适当倍率的欧姆挡，使测量时表针落在刻度盘的中间区域，误差较小(3)为了较准确地测出电阻值，图丙所示电路图电压表右触头接_______（或）；选用该电路图测量电阻时，测量值_______真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。(4)实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：电压表（量程，内阻约）；电流表（量程，内阻约）；电流表（量程，内阻约）；滑动变阻器（）；滑动变阻器（）；电源（电动势为，内阻不计）。为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选________，滑动变阻器应选__________。（选填器材的名称符号）(5)若通过测量可知，金属丝的长度为，直径为，通过金属丝的电流为，金属丝两端的电压为，由此可计算得出金属丝的电阻率_________。（用题目所给字母和通用数学符号表示）5.某物理兴趣小组测量一小段某材料制成的电阻丝的电阻率。（1）先用螺旋测微器测量电阻丝的直径d，如图甲所示，其直径_____mm；再用游标卡尺测量电阻丝的长度L，如图乙所示，其长度_______cm，最后用多用电表粗测其电阻，如图丙所示，其电阻________Ω。（2）为了准确测量电阻丝的电阻，某同学设计了如图丁所示的电路。①根据电路图，用笔画线代替导线连接如图戊所示的实物电路。②闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为；当接b时，电压表示数为，电流表示数为，则待测电阻的值__________（用题中的物理量符号表示）。③若电阻丝的长度为L，横截面直径为d，则该材料制成的电阻丝的电阻率_____（用题中的物理量符号表示）。6.某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻，其标称值（25℃时的阻值）为；电源E（6V）；电压表（量程150mV）；定值电阻（阻值），滑动变阻器（最大阻值为）；电阻箱（阻值范围0~）；单刀开关，单刀双掷开关。实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃。将与1端接通，闭合，调节的滑片位置，使电压表读数为某一值；保持的滑片位置不变，将置于最大值，将与2端接通，调节，使电压表读数仍为；断开，记下此时的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下的阻值，直至温度降到25.0℃。实验得到的数据见下表。25.030.040.050.060.070.080.0900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：（1）在闭合前，图（a）中的滑片应移动到________（填“a”或“b”）端；（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出曲线；（3）由图（b）可得到在25℃~80℃范围内的温度特性，当℃时，可得________Ω；（4）将握于手心，手心温度下的相应读数如图（c）所示，该读数为_____Ω，则手心温度为________℃。7.在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为的微安表头改装为量程为的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有：微安表头(量程，内阻约为几百欧姆)滑动变阻器()滑动变阻器()电阻箱()电源(电动势约为)电源(电动势约为)开关、导线若干(1)实验小组先用如图(a)所示电路测量表头的内阻，实验方法是：A．按图(a)连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端；B．断开，闭合，调节滑动变阻器的滑片位置，使满偏；C．闭合，并保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使表头的示数为，记录此时电阻箱的阻值，①实验中电源应选用_____________，滑动变阻器应选用_________(选填仪器字母代号)；②测得表头的内阻_______，表头内阻的测量值较其真实值______(选填“偏大”或“偏小”)；(2)实验测得的内阻，要将表头改装成量程为的电流表，应选用阻值为______的电阻与表头并联；(3)实验小组利用改装后的电流表，用图(b)所示电路测量未知电阻的阻值。测量时电压表的示数为，表头的指针指在原电流刻度的处，则______。8.温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验器材如下：

A.直流电源，电动势，内阻不计；

B.毫安表，量程为，内阻约为；

C.毫安表，量程为，内阻；

D.定值电阻；

E.滑动变阻器；

F.被测热敏电阻，开关、导线若干。(1)实验要求能够在范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路。

(2)某次测量中，闭合开关，记下毫安表的示数和毫安表的示数，则计算热敏电阻阻值的表达式为______(用题给的物理量符号表示)。

(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表的示数的增大而______填“增大”“减小”或“不变“。

(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为，内阻不计，理想电流表示数为，定值电阻，则由以上信息可求出定值电阻的阻值为______，此时该金属热敏电阻的温度为______℃。9.老师让小明和小华在实验室尽可能精确地测量一段金属丝的电阻，这段金属丝的电阻约，实验室提供的器材如下：

A.量程，内阻为的电流表

B.量程，内阻为的电流表

C.量程，内阻的电压表

D.定值电阻

E.定值电阻

F.最大阻值，最大允许电流的滑动变阻器

G.最大阻值，最大允许电流的滑动变阻器

H.电动势为，内阻很小的直流电源

I.开关一个，导线若干

(1)为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻值，电流表应选用______(填或)；定值电阻应选用______(填或)；滑动变阻器应选用______(填或)。

(2)在虚线框中画出测量电路图，并标好所用器材的符号。

(3)如果电压表读数为、电流表指针指在量程的处，则该金属丝的电阻为______(结果保留4位有效数字)10.某实验探究小组为了测量铅笔芯的电阻率，在实验室中取一段2B铅笔芯，长度约为10cm，具体操作步骤如下：（1）首先将多用电表的选择开关旋转到“”挡，欧姆调零后，红、黑表笔接铅笔芯两端，指针稳定时的位置如图1所示，则多用电表的读数为_________Ω。（2）再用螺旋测微器测铅笔芯的直径如图2所示，则该铅笔芯直径为______mm；然后用游标卡尺测铅笔芯的长度如图3所示，则铅笔芯长度为_______mm。（3）接下来该小组要用“伏安法”测量该铅笔芯的电阻值，现有实验器材如下：A.电流表（量程0~100mA，内阻为）B.电流表（量程0~30mA，内阻为）C.电压表（量程0~3V，内阻约）D.电压表（量程0~15V，内阻约）E.滑动变阻器（0~，额定电流0.3A）F.滑动变阻器（0~，额定电流0.01A）G.蓄电池（电动势为4V）、开关、导线实验时要求两电表能在较大范围偏转，且能准确测量铅笔芯的电阻值，则电流表应选______、电压表应选_________、滑动变阻器应选__________；（填写器材前的字母）并画出实验电路图（铅笔芯在电路中用电阻器符号表示）。（4）在某次测量时，若电压表的示数为U，电流表的示数为I，则铅笔芯的电阻率的数学表达式为____________。（用已知量的符号及字母表示）

答案以及解析1.答案：（2）0.600（3）①ACDFH②A；偏小③（4）解析：（2）螺旋测微器的读数为。（3）①需要电源，故选用A，因待测电阻约6Ω，可知实验过程中电流较小，故选用电流表C；电源提供3V电压，故选用电压表D；为了方便操作，选用较小的滑动变阻器，故选用F，连接电路需要导线和开关，故选择H。②因电源不宜在长时间、大功率状况下使用，故滑动变阻器不能用分压式接法，应用限流式接法，又因待测电阻阻值远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故电路图A为最佳电路。根据欧姆定律知，由于电压表的分流作用而使得电阻测量值偏小。③根据电阻定律有，其中，所以。（4）根据串并联电路特点及欧姆定律可知，由于电流计示数为零，则说明电流计两端的电势相等，则一定有，两式联立可得。2.答案：(1);4.700(2)10;偏大解析：(1)合金丝的电阻,解得电阻率。螺旋测微器主尺的读数为4.5mm,副尺的读数为20.0×0.01mm=0.200mm,则螺旋测微器读数为4.5mm+0.200mm=4.700mm。(2)在闭合电路中,电源电动势,则由图象可知图象斜率为：得电源电动势为：,图象截距b=2.5,可得；测量值为待测电阻与电流表内阻之和,所以测量值偏大。3.答案：(1)5.500(2)80(3);；如图所示：(4);小解析：(1)螺旋测微器固定刻度读数为，正好0刻度对齐，则金属丝的直径为：；

(2)欧姆表选择开关调在“”的电阻挡，示数为；则被测金属丝的阻值；

(3)电源电动势为，则电压表选择；流经金属丝的最大电流约为：，

电流表量程过大，电流表量程过小，由于定值电阻阻值太大，不能用来改装电流表，

但定值电阻可与金属丝串联减小最大电流，故可以用电流表测电流即可；

电压表内阻远大于待测电阻，可用电流表外接；

滑动变阻器R的阻值范围，小于金属丝的阻值，为了尽可能的多测几组数据，滑动变阻器采用分压接法，

补全电路如图所示；

(4)结合电路图根据欧姆定律得：由电阻定律得：

又联立解得：

因电压表的分流作用使得电流的测量值偏大，根据式可知电阻率的测量值偏小。4.答案：(1)(2)(3);小于(4)(5)解析：(1)螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为；(2)该电阻丝电阻值约为：；A.欧姆表的每一档的测量范围是，故A正确；B.用欧姆表测电阻前要进行欧姆调零，用同一挡位测不同的电阻不需要重新进行调零，换挡后必须进行欧姆调零，故B错误；C.人体是导体，用欧姆表测电阻时不能用手捏住表笔，故C错误；D.由于中间刻度较均匀，所以测量时表针落在刻度盘的中间区域，误差较小，故D正确；故选：AD。(3)待测电阻的阻值小，所以采用电流表内接，而由于电压表分流的原因使得电流表测量值偏大，根据欧姆定律可知，电阻的测量值偏小；(4)通过金属丝的最大电流约为：,电流表应选择；为方便实验操作,滑动变阻器应选择。(5)由欧姆定律可知,电阻阻值为：，由电阻定律得：电阻率为：；5.答案：（1）1.350；4.230；6.0（2）①实物连线图如图所示（其他正确接法也可）②③解析：（1）根据螺旋测微器读数规则，电阻丝的直径；根据游标卡尺读数规则，电阻丝的长度；根据多用电表读数规则，电阻。（2）①根据电路图连线。②闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为，设电流表内阻为，由欧姆定律，；当接b时，电压表示数为，电流表示数为，由欧姆定律，；联立解得。③由电阻定律，导线横截面积，解得。6.答案：（1）b（2）如图（3）450（4）620.0；33解析：（1）题图（a）的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合前，应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图（a）中的滑片应移到b端。（2）将和对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出曲线。（3）根据题述实验过程可知，测量的的数据等于对应的热敏电阻的阻值。由画出的曲线可知，当℃时，对应的。（4）由画出的曲线可知，当时，手心温度。7.答案：（1）①②、偏小（2）0.5（3）4.3解析：（1）①闭合开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关时电路总电阻变小，电路电流增大，电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，电源应选择，滑动变阻器应选择；②闭合开关时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的，则流过电阻箱的电流为满偏电流的，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则：，闭合开关时整个电路电阻变小，电路电流变大，大于，当表头G示数为时，流过电阻箱的电流大于，电阻箱阻值小于表头G电阻的一半，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值的一半，因此表头G内阻测量值偏小；（2）把微安表改装成0.3A的电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值为：；（3）改装后电流表内阻为：；微安表量程为，改装后电流表量程为，量程扩大了1000倍，微安表示数为时，流过电流表的电流为：，由图（b）所示电路图可知，待测电阻阻值为：。8.答案：(1)如图所示(2)(3)增大(4)17.5；55解析：（1）毫安表，量程为，内阻，可以将它与定值电阻串联，改装成的电压表，要求能够在范围内进行调节，所以滑动变阻器采用分压式接法，如图所示：。（2）某次测量中，闭合开关S，记下毫安表的示数和毫安表的示数则通过热敏电阻的电流为，热敏电阻两端电压，则计算热敏电阻阻值的表达式为。（3）