备战2025年高考物理考点一遍过学案考点40 实验：电阻的测量

这是一份备战2025年高考物理考点一遍过学案考点40 实验：电阻的测量，共36页。学案主要包含了参考答案，详细解析等内容，欢迎下载使用。
1．基本实验要求
（1）实验原理
根据电阻定律公式知道可用伏安法测出电阻Rx。
（2）实验器材
被测电阻，直流电源（4 V），电流表（0~0.6 A），电压表（0~3 V），滑动变阻器（50 Ω），开关，导线若干。
（3）实验步骤
①接好用伏安法测电阻的实验电路。
②把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
③改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内。
④计算出导体的电阻。
（4）电流表、电压表测电阻两种方法的比较
2．规律方法总结
（1）伏安法测电阻的电路选择
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Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。
②临界值计算法
Rx时，用电流表内接法。
③实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大变化，而电流表示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表示数有较大的变化，而电压表示数变化不大，则可采用电流表内接法。
（2）注意事项
①电流表外接法：本实验中被测电阻的阻值较小，故采用电流表外接法。
②电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免电阻温度过高，导致有些电阻在实验过程中变大。
（3）误差分析
①若为内接法，电流表分压。
②若为外接法，电压表分流。
③长度和直径的测量。
3．仪器选择的基本思路
（1）优先考虑安全因素
各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流（或电压）。实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流（一般假设滑动变阻器采用限流式接法时进行估算）。如：用伏安法作出标有“6 V，0.6 W”字样的小灯泡的U–I图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最大值不能超过6 V。
（2）考虑读数误差因素
一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差。
（3）仪器选择的一般步骤
A．首先选择唯一性的器材；
B．粗画电路图（暂不接电流表和电压表）；
C．估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。
4．电阻测量方法荟萃
（1）伏安法：
电路图
特点：大内小外（内接法测量值偏大，测大电阻应用内接法测量）
（2）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。
①如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2=。
②如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2≫UA1时，串联一定值电阻R0后，同样可测得的电阻R2=。
（3）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。
①如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2=R1。
②如图乙所示，两电表的满偏电流IV1≪IV2时，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2=。
（4）比较法测电阻
如图所示，测得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2，可得Rx=。
如果考虑电表内阻的影响，则I1(Rx＋RA1)=I2(R1＋RA2)。
（5）半偏法测电流表内阻[来
电路图如图所示
步骤：
①断开S2，闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；
②保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为；
③由上可得RA=R。
特别提醒：当R0≫RA时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且阻值的测量值偏小；电源电动势应选大些的，这样表满偏时R0才足够大，闭合S2时总电流变化才足够小，误差才小。
欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3 V，内阻约为1 Ω）
B．电流表（0~3 A，内阻约为0.012 5 Ω）
C．电流表（0~0.6 A，内阻约为0.125 Ω）
D．电压表（0~3 V，内阻约为3 kΩ）
E．电压表（0~15 V，内阻约为15 kΩ）
F．滑动变阻器（0~20 Ω，额定电流1 A）
H．开关、导线
（1）上述器材中，电流表应选用的是________；电压表应选用的是________（填写器材的字母代号）。
（2）实验电路应采用电流表________接法（填“内”或“外”）。
【参考答案】（1）C D （2）外
【详细解析】伏安法测电阻丝电阻，需要：电池组（3 V，内阻1 Ω）；电路最大电流约为：I== A=0.6 A，电流表应选C；电源电动势为3 V，因此电压表选D。
（2）因待测电阻阻值约为5 Ω，电流表内阻约为0.125 A，电压表内阻约为3 kΩ，待测电阻相对于电压表内阻来说很小，故为小电阻，应选用电流表外接法。
1．（2018·四川省雅安中学高二上学期期中考试物理试题）用伏安法测量某电阻Rx的阻值，现有器材如下：
①待测电阻Rx：范围在5~8 Ω，额定功率为1 W；
②电流表A1：量程0~0.6 A（内阻0.2 Ω）
③电流表A2：量程0~3 A（内阻0.05 Ω）
④电压表V1：量程0~3 V（内阻3 kΩ）
⑤电压表V2：量程0~15 V（内阻15 kΩ）
⑥滑动变阻器R：0~100 Ω
⑦电源：电动势12 V，内阻忽略不计
⑧导线，开关
为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________，并在虚线框中画出电路图。（仪表请填写数字序号，其他答案不给分）
【答案】② ④
【解析】待测电阻Rx：范围在5~8 Ω，额定功率1 W，则电阻额定电压约为U=≈2.24 V~2.83 V，因此可以选量程为3 V，内阻3 kΩ的电压表V1，故选④；电阻的额定电流为：0.35~0.45 A，因此可以选量程为0.6 A，内阻为0.2 Ω的电流表A1；伏安法测电阻，电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测电阻组成串联电路，电压表并联在待测电阻两端，实验电路图如图所示：
2．（2018·新疆维吾尔自治区高三第二次适应性（模拟）检测理科综合物理试题）某同学设计了一个实验：将一个量程为0~3 V的电压表改装成量程为0 V的电压表，并测量电阻R0（阻值约为3 Ω）的阻值。由此他设计出如图甲所示的电路进行改装和测量。可供选择的器材有：
A．电源（电动势约为10 V，内阻为2 Ω）
B．电压表（量程为0~3 V，内阻约10 kΩ）
C．电流表（量程为0~2 A，内阻忽略不计）
D．电阻箱（阻值范围0~9 999 Ω，额定功率小于10 W）
E．电阻箱（阻值范围0~99 990 Ω，额定功率小于10 W）
F．滑动变阻器（最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A）
G．滑动变阻器（最大阻值为2 kΩ，额定电流为0.2 A）
H．定值电阻R0（阻值约为3 Ω）
（1）该同学设计出如下步骤进行电表改装，并进行相关测量，以下是该实验的操作过程：
a．连接好电路并把滑动变阻器R1的滑片移至最右端，把电阻箱R2阻值调到零
b．闭合电键，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3 V
c．把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为____________V，然后不再改变电阻箱值，即得量程为9 V的电压表。
d．改变滑动变阻器的阻值，记录多组电压表和电流表的示数U和I。
（2）上述实验电阻箱应选__________（填所选器材前的字母），滑动变阻器应选_____________（填所选器材前的字母）。
（3）用步骤d中测得的多组数据作出U–I图象如图乙所示，由图象可知R0的阻值为______Ω（结果保留两位有效数字）.
【答案】（1）1.0 （2）E F （3）2.8
【解析】（1）d.因电压表的量程为3 V，步骤b中电压表读数为3 V，则当滑动变阻器的滑片位置不动，把电阻箱阻值调到适当值，则电阻箱和电压表两端电压之和为3 V，为使电压表的量程改为9 V，则当电阻箱和电压表两端电压之和为3 V时，电压表读数应该为1 V。
（2）以上分析可知，电阻箱的阻值应该是电压表内阻的2倍，则应该选E；滑动变阻器应该选择阻值较小的，这样当调节电阻箱时可认为滑动变阻器两端的电压近似不变；
（3）图象中当电压表读数为2.9 V时，相当于路端电压为2.9×3 V，则根据图象可知。
（2018·广东省茂名市第一中学高二上学期期中考试物理试题）某实验小组在测定金属丝的电阻率的实验，已知实验中所用的电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为1 kΩ，电源为干电池。
[来源
（1）若选图甲为本次的实验电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于____________端（选填“a”或“b”）。若测得金属丝的长度为L金属丝（横截面为圆形）的直径为d，电流表的读数为I，电压表读数为U，则该金属丝的电阻率ρ=___________（用测量的字母代号表示），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”）。
（2）若已知实验所用的电流表内阻的准确值现选择图乙为本次的实验电路，请按图乙在图丙完成实物连线。由实验测得的电流I和电压U描出的图象如图丁所示，则（计算结果保留两位有效数字）。
【参考答案】（1）b 小 （2）
【详细解析】（1）若选用甲电路，闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的有效阻值要最大，故滑片应置于b端，根据欧姆定律有：，根据电阻定律有：，，联立解得：，由于电压表的分流作用，实际流过R的电流较小，故测量值小于真实值；
（2）根据乙图的电路图，画出实物连接图如图所示：
由丁图可知。
1．小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。
（1）图1是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。
（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U–I图上，如图2所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_______（填“О”或“×”）表示的。
（3）请你选择一组数据点，在图2上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为______Ω。
【答案】（1）如图1所示 （2）× （3）如图2所示（用“×”连线求得电阻约为1.1~1.3 Ω；用“О”连线求得电阻约为1.5~1.7 Ω）
【解析】（2）因用电流表的外接法，电压的测量值偏小，同一电流值，电压值较小，由图知得到的数据点是用“×”表示的；
（3）电流表的外接法测量数据为用“×”表示的，可求其连线直线的斜率约为1.1~1.3 Ω；用“О”连线求得电阻约为1.5~1.7 Ω。
2．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则①（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1②（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2③（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
【答案】①Rx1 ②大于 ③小于
【解析】因为，而，故可认为Rx>>RA，故应采用图a电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；因为，，U＞UR，I=IR，则，即测量值Rx1大于真实值；因为，，U=UR，I＞IR，则，即测量值Rx2小于真实值。
（2018·广东省湛江市高三上学期第一次调研考试物理试题）某实验小组用如图甲所示的实验电路来测量未知电阻Rx的阻值，图中电压表为理想电压表，调节电阻箱R1=4.0 ?，闭合电键S1、S2，打开S3，改变电阻箱R的阻值，得到多组电压表的示数U与R的数据，并绘出的U–R图象如图乙所示
（1）保持S1闭合，断开S2，闭合S3，读得电压表示数为5.0 V，利用图乙中的U–R图象可得Rx=___________。（保留两位有效数字）
（2）电源使用较长时间后，它的电动势可认为不变，但其内阻增大，若仍使用该装置和图乙中的U–R图象来测定某一电阻，则测定结果将_______（选填“偏大”、“偏小”或不变）。
（3）结合图乙中的U–R图象及已知条件可以求得电源的电动势，E=_______V，电源的内阻r=__________。（均保留两位有效数字）
【参考答案】（1）25（24或26都算对） （2）偏小 （3）6.0 1.0
【详细解析】（1）当电压U=5 V时，电阻约为25 Ω；
（2）将电源与电阻箱R1看成新的电源，电源的内电阻变大时，外电阻相同时，外电路分得的电压减小，重新作出U–R图，如图所示；
相同的电压表读数，测量值小于真实值；
（3）在图乙中取两点（5，3）和（10，4）代入公式
即：和解得：，。
1．（2018·浙江省高三上学期11月选考科目考试物理试题）为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx，小明设计了如图所示的电路。
（1）实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c点接________（选填“a点”或“b点”），按此连接测量，测量结果___________（选填“小于”、“等于”或“大于”）Rx的真实值。
（2）根据实验测得的6组数据，在下图中描点，作出了2条图线。你认为正确的是_____（选填“①”或“②”），并由图线求出电阻Rx=________Ω。（保留两位有效数字）
【解析】（1）a点 小于 （2）② 7.5
【解析】（1）电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，而电流表示数基本不变，说明电压表分流较小，可以忽略，故采用电流表外接法，即c接a点；电压表测量的电压为准确值，但电流表测量的电流为电阻和电压表电流之和，即电流测量值偏大，根据可得电阻测量值偏小；
（2）因为电压表测量的是被测电阻两端电压，所以当其两端电压为零时，电流也为零，故图线②正确；图象的斜率表示电阻，故。
2．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，滑动变阻器的最大阻值为20 Ω，选用能够尽量减小系统误差的电路进行实验，所测得的各组数据已用实心点标在了右图的坐标纸上。
（1）根据各点表示的数据描出该电阻的伏安特性图线，并由此图线得出该电阻的阻值为Rx=______Ω（保留2位有效数字）。
（2）在方框中画出实验电路图。
（3）将实物连接成实验电路。
【答案】（1）见解析 （2）见解析 （3）见解析
【解析】（1）伏安特性曲线如图
根据公式，可得电阻约为：2.2 kΩ~2.6 kΩ
（2）电路图是采用电流表内接法，滑动变阻器分压式接法，电路如图所示。
（3）根据电路图连接实物图如下：
1．（2018·江苏省如东高级中学第一学期期中考试）某实验小组要测量电阻Rx的阻值．
（1）用欧姆表“×10”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图所示，可知该电阻的测量值约为140 Ω。
（2）接着，用伏安法测量该电阻的阻值，可选用的实验器材有：
电流表A1（20 mA，内阻约2 Ω）；电流表A2（0.6 A，内阻约0.5 Ω）；理想电压表V（0~3 V）；待测电阻RX；滑动变阻器R1（0~20 Ω）；滑动变阻器R2（0~200 Ω）；干电池2节；开关、导线若干。
该实验中，电流表应选用________（选填“A1”或“A2”）；在图乙、图丙电路中，应选用图________（选填“乙”或“丙”）作为测量电路；滑动变阻器应选用________（选填“R1”或“R2”）。
（3）根据选择的电路和器材，在图丁中用笔画线代替导线完成测量电路的连接。
2．（2018·湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学高二上学期期中检测）某同学用伏安法测定一薄的圆形合金片的阻值Rx（约为1 kΩ），除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表V1（量程1 V，内阻约10 kΩ）
B．电压表V2（量程5V，内阻约100 kΩ）
C．电流表A1（量程1 mA，内阻约10 Ω）
D．电流表A2（量程0.6 A，内阻约0.05 Ω）
E．电源（电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计）
F．滑动变阻器R0（阻值范围0~10 Ω，额定电流2 A）
（1）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量该金属丝的直径和厚度示数如图。该游标卡尺示数为__________cm，螺旋测微器示数为_______mm；
（2）为使测量尽量准确，电压表选用_____，电流表选用______；（均填器材的字母代号）
（3）画出测量Rx阻值的实验电路图；
（4）该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值______________真实值（填“>”、“
【解析】（1）游标卡尺示数为：1.2 cm+0.05 mm×8=1.240 cm；螺旋测微器示数为：1.5 mm+0.01 mm×18.3=1.683 mm；
（2）电源电动势1.5 V，则电压表选择V1；电路中可能出现的最大电流为，则电流表选择A1；
（3）因待测电阻阻值Rx>>RA，则采用电流表内接电路；滑动变阻器用分压电路；电路图如图；
（4）因本实验采用电流表内接法，由于电流表分压影响，电压表测量值将大于真实值，由欧姆定律可知，电阻测量值将大于真实值。
3．（1）×1 欧姆调零 （2）17.0 46 23.0
4．（1）甲 外 小于 （2）最左 （3）2.15 0.16
【解析】（1）由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，应选择图甲所示电路；电流表选择外接法，由于电压表的分流作用，所测电流偏大，由欧姆定律可知电阻测量值小于真实值。
（2）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
滑动变阻器采用限流接法，为保护电路滑片应置于滑片左端。
（3）电压表量程为3 V，由图示电压表可知，其分度值为0.1 V，示数为2.15 V；电流表量程为0.6 A，其分度值为0.02 A，示数为0.16 A。
5．（1）AC （2）电路图，实物图 2.03 0.09
②根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：
图象与纵坐标的交点表示电源的电动势，故电动势为2.03 V；
图象的斜率表示内电阻，故；
6．（1）AD （2）①C E ②1.40 0.67
7．外接 分压
【解析】由于待测电阻满足，所以电流表应用外接法；由于滑动变阻器的全电阻远小于待测电阻，所以变阻器应采用分压式接法。
8．（1） （2）
【解析】（1）由图（a）所示可知，欧姆表挡位是，由图（b）所示可知，则被测电阻值是。
（2）若继续用该表测量另一阻值约为的电阻，应将选择开关旋至倍率为挡，并在测量电阻前先进行欧姆调零操作。
9．（1）×100 欧姆调零 （2）V1 A1
（3）本题提供的滑动变阻器为10 Ω，属于小控大用分压式更方便操作；而，选用电流表的内接法可减小系统误差，电路如图所示：
10．（1）左 I1 B （2）R1 电流表
【解析】（1）本实验滑动变阻器用的分压式接法，操作前应将其滑动触头置于输出电压最小的最左端，即让支路短路电流为零，保护电表达到安全的作用。
根据实验原理可知，变阻器的输出电压U应保持不变，根据欧姆定律，断开S2闭合S1时应有：；断开S1闭合S2时应有：，比较可知，当时，Rx=R0，即调节R0阻值使得电流表读数为I1时，R0的读数即为电阻的阻值；这种测电阻的方法称为等效替代法，故选B。
（2）将电建S2接2，只调节滑动变阻器R2，由欧姆定律得：，，固有：，这种电路设计，可以较大程度地减小电流表的内阻带来的系统误差。
11．（1）为零 （2）R P R
12．（1）A C （3）10 （4）k–r
【解析】（1）电源提供电压为6 V，为了减小测量误差，应选择电压表C，电路中最大电流为，故应选电流表A；
（4）图象的斜率表示电源的内阻，则可知，内阻为；接Rx改接在B、C之间，由题意可知，等效内阻为，故。
13．（1）B C 甲 （2） （3）5.2 （4）B D
【解析】（1）由于电源电动势为4 V，所以电压表应选C；根据欧姆定律可知，通过待测电阻的最大电流为：，所以电流表应选B；根据闭合电路欧姆定律，电路中需要的最大电阻为：，所以变阻器可以采用限流式接法；由于待测电阻满足，所以电流表应用外接法，即电路图应是“限流外接”，所以应采用图甲电路。
（2）实物连线图如图所示：
（3）由图可知，电流表的读数为：，电压表的读数为：，所以待测电阻为：；
（4）根据欧姆定律和串并联规律可知，采用甲电路时由于电压表的分流作用，导致电流表的测量值大于流经Rx的电流，所以产生误差的主要原因是B；若采用乙电路，由于电流表的分压作用，导致电压表的测量值大于Rx两端的电压值，所以造成误差的主要原因是D。
14．①E（或R1） ②乙 ③ ④20.0 ⑤D
③由欧姆定律可知： ，即；
④电流表读数为20.0 mA。
⑤因R2的阻值比测量电路（包括两个电流表A1、A2和两个电阻Rx、R0）中电阻大的多，故在P从b点向左滑动的开始阶段，测量电路与Pb部分并联的电阻很小，故电压较小；当到达a端时，测量电路两端的电压突然会增加，接近于电源电动势E，故图象对应的D。
15．（1）B （2）①如图所示 ②900
（2）变阻器采用限流式接法时电路中的最小电流仍大于电流表的量程，故采用滑动变阻器的分压接法，如图所示
根据串并联电路规律可得：。
16．（1） （4） （6）48.2
【解析】开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I=U1/R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U=U2–U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx=U/I=R0=（–1）R0。5次测量所得的平均值，（3.44+3.43+3.39+3.40+3.39）=3.41，代入Rx=（–1）R0=（3.41–1）×20.0 Ω=48.2 Ω。
17．（1）连线见解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程
【解析】（1）实物连线如图：
④设滑片P两侧电阻分别为R21和R22，因B与D所在位置的电势相等，可知；；同理当Rz和微安表对调后，仍有：；联立两式解得：。
（3）为了提高测量精度，调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。
18．（1）a d （2）作图如图所示 4.4~4.7 （3）B
【解析】（1）因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值，故采用电流表外接法；滑动变阻器采用分压式接法；故测R1的阻值的最优连接方式为导线①连接a、导线②连接d；（2）作图如图；；（3）根据电阻定律可得：；故R2=R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应①连接a，②连接d；故选B。
电流表内接法
电流表外接法
电路图
误差原因
电流表分压U测=Ux＋UA
电压表分流I测=Ix＋IV
电阻测量值
=Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值