实验特训02 测量金属丝的电阻率（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份实验特训02 测量金属丝的电阻率（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共20页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。

一、实验题
1．某同学要测量一根铜导线的长度，所用器材有：学生电源E，阻值为的定值电阻，电压表和（内阻均未知），电阻箱R，开关及导线若干，实验操作如下：
（1）用游标卡尺在铜导线不同部位测量其直径并取平均值为D，测量时铜导线应该卡在图甲所示的游标卡尺的 部位（选填“C”或“D”），某次测量的示数如图乙所示，读数为 。

（2）按电路图丙连接电路，将这根铜导线接在a、b间如图粗线所示，闭合开关S，调节电阻箱阻值为R，记录电压表和的示数分别为和，测量出多组数据，绘制出图像如图丁所示，若不考虑电压表内阻影响，则这根铜导线的电阻值 ；查表可知铜的电阻率为，用、D、e、m、n表示这根铜导线的长度为 。

（3）因为没有考虑电压表内阻的影响，则上面测出的铜导线的电阻值 （填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。
【答案】 C 3.5 小于
【详解】（1）[1]C是外径测量爪，D是内径测量爪，故测铜导线直径应放在C处测量；
[2]根据游标卡尺读数规则，此示数为
（2）[3]不考虑电压表内阻影响，通过铜导线和电阻箱的电流相等，则有
解得
结合图线斜率可得
解得
[4]根据电阻的决定式有
解得
（3）[5]若考虑电压表的内阻影响，则有
解得
根据图像的斜率有
则其实际值为
根据上述可知测量值为
可见
即因为没有考虑电压表内阻的影响，则上面测出的铜导线的电阻值小于其实际值。
2．某同学想测量某一金属丝的电阻和电阻率。
Ⅰ.先用螺旋测微器测得金属丝直径为 ，用游标卡尺测得其长度为 。

Ⅱ.为了求出电阻率，需要测量金属丝的电阻，除所测金属丝（阻值约为）外，还有如下器材：
A．电源E：电动势为，内阻忽略不计
B．电流表：量程，内阻为
C．电流表：量程，内阻约为
D．定值电阻：阻值
E.定值电阻：阻值
F.滑动变阻器：最大电阻为
G.开关和若干导线
回答下列问题：
（1）若想通过将电流表改装成量程为的电压表来测量电压，则应选择电流表 （填“”或“”），定值电阻 （填“”或“”），并选择 （填“并联”或“串联”）连接方式。
（2）用题中所给的器材进行电路设计来完成对待测电阻的测量，要求尽可能测量多组数据，在虚线框中画出电路图并标注元件代号。( )
（3）改变滑动变阻器滑片位置，测量多组数据，记录两电表示数与，并绘制如下图。由该图可得待测金属丝电阻 。（结果保留两位小数）

Ⅲ.由上述过程和结果可得金属丝电阻率 。（结果保留两位小数）（注：取3）
【答案】 2.092/2.093/2.094/2.095/2.096/2.097/2.098 15.150 串联 （均可）
【详解】Ⅰ.[1]先用螺旋测微器测得金属丝直径为
2mm+0.01mm×9.5=2.095mm
[2]游标卡尺测得其长度为
15.1cm+0.05mm×10=15.150cm
Ⅱ. （1）[3][4][5]若想通过将电流表改装成量程为的电压表来测量电压，则应选择已知内阻的电流表，与定值电阻串联，要串联的定值电阻
即定值电阻选择。
（2）[6]电路如图

（3）[7]改变滑动变阻器滑片位置，测量多组数据，记录两电表示数与，并绘制如下图。则
解得
由图像可知
可得待测金属丝电阻
Ⅲ.[8]根据
可得金属丝电阻率
3．某小组的同学测量粗细均匀金属丝的电阻率。
（1）实验室老师为学生提供了长度为的金属丝，又测出了金属丝的直径为，那么老师选择测量直径的工具是 。（填“游标卡尺”或“螺旋测微器”）
（2）某小组采用如图1所示的实物电路测量该金属丝的电阻率。

采集的数据如下表，请根据（坐标系（图2）中描出的点绘出图线 。
（3）造成图线有纵截距的原因是 。
A．夹子与金属丝间存在接触电阻 B．电流表存在内阻 C．电压表不是理想电表
（4）通过作出的图线，求得该金属丝的电阻率为 （结果保留两位有效数字）。
（5）本实验中电表会产生系统误差，这是由于 引起的（选填“电压表的分流”、“电流表的分压”）。
（6）为消除电表内阻引起的系统误差，可采用图3电路进行实验，通过调节滑动变阻器的电阻，当满足 条件时，利用电压表的读数与电流表的读数求出的电阻值即为电阻的真实值。
【答案】 螺旋测微器 A 电压表的分流 灵敏电表G示数为零
【详解】（1）[1]因为精度达到毫米单位下小数点后三位，所以只有螺旋测微器能达到这个精度；
（2）[2]由图中个点数据连线可得；
（3）[3]长度为零，而电阻不为零，说明依然有电阻，因此夹子与金属丝间存在接触电阻；
（4）[4]根据公式
可得
代入数据解得
（5）[5]由电路图可知，电路连接方式为外接法，系统误差为电压表分流；
（6）[6] 图3电路为电桥法，当灵敏电表G示数为零时，表明电表G两端电势差为零，因此上下两条支路电压分配相同，电压表电压为电阻电压，且电流为电阻电流，故两者比值为待测电阻阻值。
4．某同学欲测量一阻值大约为10Ω、粗细均匀的金属线的电阻率。实验室除游标卡尺，螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源（电动势，内阻约1Ω） B．电压表V（量程为0～6V，内阻约8kΩ）
C．电流表A1（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω） D．电流表A2（量程0～3A，内阻约0.05Ω）
E．滑动变阻器（最大阻值5Ω，额定电流2A）
（1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数为L＝ mm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数为D＝ mm。

（2）测量金属线的电阻时，为了便于调节及测量尽可能准确，实验中电流表应选 （填所选仪器前的字母符号）；选择合适的实验器材，在图丙方框内把实验原理图补充完整，把器材符号标在电路图上 。
（3）设测得金属线的电阻为R，金属线的长度为L，金属线的直径为D，可得金属线的电阻率为ρ＝ 。（用R、L、D三个物理量表示）
【答案】 60.20 0.7321/0.732/0.733/0.734/0.735 C
【详解】（1）[1]题中所示游标卡尺分度值为0.05mm，读数为
[2]螺旋测微器的分度值为0.01mm，读数为
（2）[3]待测电阻的最大电流
因此电流表选择，即选C；
[4]滑动变阻器阻值较小，用分压式接法，比较待测电阻与电压表内阻和电流表内阻，可以得到
R是小电阻，电流表采用外接法，电路图如图所示

（3）[5]根据电阻定律
解得
5．某实验小组用以下方案测量电源电动势E和内阻r。
（1）先截取了一段长为60cm的电阻丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动，如图1所示。将金属夹移至金属丝最右端，先用伏安法测定该电阻丝的电阻，部分电路如图2所示。小组同学采用试触的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化。据此判断另一端应该接在 （填写“B”或“C”）点。按照正确方法测量后，测得该金属丝总电阻为。

（2）取下金属丝，按如下步骤进行操作：
①正确连接电路（如图3），其中保护电阻，开启电源，合上开关；

②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，移动金属夹的位置，合上开关，重复操作。测得多组L和I的值，并计算出对应的，根据测量到的多组实验数据作出图像，如图4所示，由图像可求得电源电动势 V，电源内阻 （计算结果均保留两位有效数字）。
（3）该小组对实验进行误差分析：步骤（2）中得到的电源内阻的测量值 真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 B 4.1/4.2/4.3 5.2/5.3/5.4/5.5/5.6 大于
【详解】（1）[1]用伏安法的外接法和内接法分别测待测电阻的电压和电流，电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化，说明电流表的分压比较明显，故电流表的内阻较大而待测电阻较小，故用外接法可以减小系统误差，故电压表的另一端应接B点；
（2）[2][3]接入电路的电阻值由电阻定律有
由闭合电路的欧姆定律可知
联立可得
则图像的纵截距和斜率为
，
解得
（4.1~4.3）
（5.2~5.6）
（3）[4]考虑电流表的内阻，则欧姆定律为
可得
故在利用纵截距解电源内阻时多了电流表的内阻，故测量值大于真实值。
6．某实验小组测金属丝电阻率，在测未知电阻Rx时，先用多用电表进行粗测，后采用“伏安法”较准确地测量未知电阻。
（1）先用多用表的欧姆挡“1”挡按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图甲所示，则读数应记为 Ω。

（2）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乙所示，则该次金属丝直径的测量值d= mm。
（3）实验室提供的器材如下：
A．待测电阻Rx的金属丝； B．电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；
C．电流表A2（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； D．电压表V1（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
E．电压表V2（量程0~15V，内阻约20kΩ）； F．滑动变阻器R（0~20Ω）；
G．电源E（电动势为3.0V，内阻不计）； H．开关、若干导线.
为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选 （填“B”或“C”），电压表应选 （填“D”或“E”）。
（4）根据所选用的实验器材，应选用电路图 （填“丙”或“丁”）进行实验。

（5）通过测量可知，金属丝接人电路的长度为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= 。
（6）本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于 误差。将电压表或电流表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表内阻所引起的这种误差。在未消除该误差时本实验电阻丝的测量阻值为R，若已知电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA，那么消除该误差后，电阻丝的阻值Rx= 。
【答案】 5.0/5 3.708/3.707/3.709 B D 丁 系统
【详解】（1）[1]由图甲多用电表可知，待测电阻阻值为
（2）[2]螺旋测微器的精确值为，由图乙可知金属丝直径为
（3）[3][4]电源电动势为3.0V，因此选择电压表V1（量程0~3V，内阻约3kΩ）；测量金属丝的电阻阻值约为5Ω，则电路中的最大电流
因此选电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；即电流表应选B，电压表应选D。
（4）[5]由于电压表内阻约3kΩ，金属丝的电阻阻值约为5Ω为较小电阻，因此应选用电流表外接法，即选用电路图丁进行实验误差较小。
（5）[6]根据欧姆定律有
根据电阻定律有
又
联立解得
（6）[7][8]本实验中，由于电压表的分流引起的误差属于系统误差；实验的测量阻值R应为电压表和待测电阻并联的电阻，将电压表的内阻计算在内，则有
解得
7．科研小组成员的同学，利用暑期放假撰写“测量某金属电阻率”的社会实践报告，特意从家里找了一根长为L的空心金属管。如图甲所示，其横截面为半径为D的圆、中空部分为边长为d的正方形。在测定金属管的电阻时，实验室中的备用器材如下：

A．电池（，内阻很小）
B．电流表（，内阻约）
C．电流表（，内阻约）
D．电压表（，内阻约）
E．电压表（，内阻约）
F．滑动变阻器（，）
G．滑动变阻器（，）
H．电键、导线
（1）若所测金属管的电阻约为，要用伏安法尽量准确地测量其阻值，则电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（填对应的字母）
（2）为了尽可能减小测量误差，需要金属管上所加电压能够从零开始变化，且变化范围比较大，请在图乙虚线框中画出符合要求的电路图 。
（3）利用电压表测量值U、电流表测量值I和题中所述物理量，推导出金属管电阻率的计算公式 。
【答案】 C E F
【详解】（1）[1][2][3]为了提高电路的灵敏度，滑动变阻器故选F；因为电源电压约为，所以电压表选E；通过金属管的电流最大值约为
故电流表选C。
（2）[4]由于
，
满足
所以电流表外接；要求金属管上所加电压能够从零开始变化，且变化范围比较大，所以滑动变阻器采用分压式接法。电路如图所示

（3）[5]由电阻定律可得
解得，金属管电阻率的计算公式为
8．探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P移动过程中，负载电阻R两端的电压变化。

（1）图2为实验器材部分连线图，其中电源是标有电动势为1.5V的两节电池串联。
还需要 （选填af、bf、fd、fc、ce或cg）连线（多选）。

（2）为使负载电阻R两端的电压从零开始增大，滑动变阻器的滑片P开始应移到 端（选填A或B）。
（3）图3所示电压表的示数为 V。

（4）已知滑动变阻器的最大阻值，额定电流。选择负载电阻，以R两端电压U为纵轴，为横轴（x为AP的长度，L为AB的长度），得到分压特性曲线为图4中的“I”；当R=100Ω，分压特性曲线对应图4中的 （选填“II”或“III”）；则滑动变阻器最大阻值的选择依据是 （选填“”或“”）。

【答案】 、、 A 1.50 II
【详解】（1）[1]根据电路图可知实物连接如图所示

可知还需要、、连线。
（2）[2]根据电路图，为使负载电阻R两端的电压从零开始增大，滑动变阻器的滑片P开始应移到A端。
（3）[3]量程为的电压表分度值为，则图3所示电压表的示数为。
（4）[4]假设部分的电阻为，分别与和并联再与部分的电阻串联；由于相同的与并联后的电阻较与并联后的电阻大，则根据闭合电路欧姆定律可知，滑片在相同位置下，负载电阻越大，其两端电压越大；即在相同横坐标下，负载时的电压表示数大于负载时的电压表示数，由于负载对应的分压特性曲线为图4中的“I”，则负载对应的分压特性曲线对应图4中的“II”；
[5]由上述分析可知，对于不同的负载电阻，调节滑动变阻器触头时，负载两端的电压变化规律不同，当负载电阻小于滑动变阻器最大阻值时，负载电阻两端电压随滑动触头的变化而迅速变化；当负载电阻大于滑动变阻器最大阻值时，负载电阻两端电压随滑动触头的变化而更加平稳变化，从而获得更多的实验数据，所以在保证电路安全的情况下，滑动变阻器最大阻值的选择依据是。
9．为测量方槽中溶液的电阻率，某同学选用了如图甲所示的实验器材。已知A、B分别为紧靠方槽两侧内壁金属铜板上的接线柱，铜板的电阻不计且宽度恰与方槽内壁等宽，方槽内溶液的长度为a，宽度为b，深度为c。其余器材及参数如下：
溶液电阻（连A、B接线柱时，约为1Ω）
电源（电动势，内阻不计）
滑动变阻器R（最大阻值为1Ω）
定值电阻（）
电压表V（量程为3V，）
电流表A（量程为0.6A，内阻约为0.1Ω）
开关1个及导线若干（电阻不计）
（1）为使测量结果尽量准确，请用笔画线代替导线，将图甲中的实验电路连接完整，要使图中滑动变阻器的滑片在开关闭合前恰处于正确的位置；( )

（2）若该同学利用游标卡尺测量溶液的深度，他应使用图乙中的 （选填“位置1”“位置2”或“位置3”）进行测量；正确测量得到的游标尺位置如图丙所示，则溶液的深度c为 cm；

（3）若电压表和电流表的示数分别用U和I表示，则该溶液电阻率的表达式 （用题中所给物理量的符号表示）。
【答案】 位置3 5.015 /
【详解】（1）[1]若滑动变阻器采用限流式接法，电流表示数变化范围过小，所以采用分压式接法，若电压表直接并联在A、B两接线柱上，电压表示数过小，故需并联在A、B和定值电阻两端，由于电流表内阻未知，为减小系统误差需采用电流表外接法，如图所示：

（2）[2]因测量溶液深度，故需使用游标卡尺的深度尺，选位置3进行测量；
[3]由图丙可知，卡尺的精确度为0.05mm，根据卡尺的读数规则，其读数为
故溶液深度为5.015cm；
（3）[4]设溶液的电阻为R，溶液与定值电阻的总电阻为，由欧姆定律可知
又由电阻定律可知
联立解得
10．探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。
（1）图2为实验器材部分连线图，还需要 （选填af、bf、fd、fc、ce或cg）连线。
（2）已知滑动变阻器的最大阻值，额定电流。选择负载电阻，以R两端电压U为纵轴，为横轴（x为AP的长度，L为AB的长度），得到分压特性曲线为图3中的“I”；当，分压特性曲线对应图3中的 （选填“II”或“III”）。

【答案】 、、
【详解】（1）[1]根据电路图可知实物连接如图所示
可知还需要、、连线。
（3）[3]假设部分的电阻为，分别与和并联再与部分的电阻串联；由于相同的与并联后的电阻较与并联后的电阻大，则根据闭合电路欧姆定律可知，滑片在相同位置下，负载电阻越大，其两端电压越大；即在相同横坐标下，负载时的电压表示数大于负载时的电压表示数，由于负载对应的分压特性曲线为图3中的“”，则负载对应的分压特性曲线对应图3中的“”。
长度/
20
40
60
80
100
0.38
0.60
0.89
1.20
1.00
1.73
1.40
2.35
1.50
2.82
0.340
0.526
0.422
0.522
0.326
0.560
0.344
0.582
0.306
0.572
1.12
1.14
2.10
2.29
3.07
3.09
4.07
4.04
4.90
4.93
1.30
2.20
3.08
4.06
4.92