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第32 讲 实验:测电阻和电阻率
目录
01 课标达标
练.................................................................................................................................................................................2
题型01 伏安法测电阻..............................................................................................................................................2
题型02 伏伏法测量电阻..........................................................................................................................................3
题型03 安安法测量电阻.......................................................................................................................................5
题型04 等效法测量电阻.......................................................................................................................................7
题型05 电桥法测量电阻.......................................................................................................................................8
题型06 实验原理与操作.......................................................................................................................................9
题型07 数据处理与误差分析...............................................................................................................................11
题型08 创新实验方案.........................................................................................................................................12
02 核心突破练.....................................................................................................................................................15
03 真题溯源练.....................................................................................................................................................18
1
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01 伏安法测电阻
1.(2024·福建福州·模拟预测)某同学利用如图甲所示电路测量待测电阻
的阻值,其中定值电阻
。
(1)请用笔画线代替导线,按图甲将图乙中的实物图连接完整 。
(2)实验时,先保持开关
断开、开关
闭合,调节滑动变阻器,测得多组电压U 和对应的电流I,并
作出
关系图像。再保持开关
和
闭合,调节滑动变阻器,测得多组电压U 和对应的电流I,并作出
关系图像。
(3)实验作出的两条
关系图像如图丙所示,则电压表的内阻
Ω,被测电阻
Ω。
2.(2024·福建福州·二模)某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为
)。
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测圆柱体直径,读数为 mm。
2
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(2)除待测圆柱体外,实验室还备有如下实验器材,实验过程要求电阻两端电压能够从零开始起调,电压表
应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(填写器材前对应的序号字母)
A.电压表
(量程3V,内阻约为15kΩ)
B.电压表
(量程15V,内阻约为75kΩ)
C.电流表
(量程0.6A,内阻约为1Ω)
D.电流表
(量程3A,内阻约为0.2Ω)
E.滑动变阻器
(0~5Ω,2A)
F.滑动变阻器
G.电源E(电动势为4V,内阻不计)
H.开关S,导线若干
(3)请用笔代替导线将图乙中所给的实物器材连线补充完整。( )
3
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02 伏伏法测量电阻
3.(2023 高三上·福建福州·阶段练习)某同学想利用所学知识测量阻值约为20 kΩ 某种圆柱形材料的电阻
率,实验要求必须精确测出该段材料的阻值。除了导线和开关外,实验室还备有以下器材可供选用:
电流表A1,量程1 A,内阻r1约0.5 Ω
电流表A2,量程30 mA,内阻r2约200 Ω
电压表V1,量程6 V,内阻RV1等于20 kΩ
电压表V2,量程10 V,内阻RV2约30 kΩ
滑动变阻器R1,0~20 Ω,额定电流2 A
滑动变阻器R2,0~2 000 Ω,额定电流1 mA
电源E(电动势为12 V,内阻r 约2 Ω)
(1)请选择合适的器材,设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中 ,其中滑动变阻器应选 。
(2)若选用其中一组电表的数据,设该段圆柱形材料的长为L,直径为d,由以上实验得出这种材料电阻率
的表达式为 ,式中符号的含义为 。
4.某探究小组利用图1 所示电路来测量定值电阻
的阻值,并测定直流电源的电动势E 与内阻r。所用实
验器材有:直流电源、电压表(可视为理想电表)、定值电阻
、电阻箱R、待测电阻
、开关S1、单刀
双掷开关S2和导线若干。
部分实验步骤如下:
4
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① 连接好电路后,将电阻箱R 调至适当阻值,开关S2接1,闭合开关S1;
② 读取电阻箱的阻值R 和电压表的示数U;
③ 改变电阻箱的阻值,重复步骤② ,测得多组R 和U 的数值;
④ 断开开关S1,作出
的线性关系图像如图所示,其中a、b、c 已知。
(1)
图像的横坐标x 应为 (选填“R”或“
”)。
(2)开关S2接2,闭合开关S1,读出电压表的示数
,且
,则在图中可以查出对应的待测电阻
。
(3)利用
图像还可以测量该直流电源的电动势和内阻,则该直流电源的电动势
,内阻
。(用a、b、c、
表示)
03 安安法测量电阻
5.(2023·福建泉州·模拟预测)手机快充线是否合格至关重要。很多手机都在用图(a)所示的
接口。
协会关于充电线有个规范:
长的
充电线电阻应小于
。实验室
有一条
长的导线,某同学要通过实验判断该导线的电阻
是否符合协会规范。
实验室提供的器材有:
A.电流表
(量程为
,内阻
)
5
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B.电流表
(量程为
,内阻
约为
)
C.定值电阻
(阻值为
)
D.定值电阻
(阻值为
)
E.滑动变阻器
(阻值范围为
)
F.电源
(电动势约为
,内阻不计)
G.开关一个,导线若干
该同学设计了如图(b)所示的测量电路。请回答下列问题:
(1)定值电阻
应选用 (选填“C”或“D”)。
(2)根据图(b)所示的电路图,请用笔画线代替导线将图(c)所示的实验电路补充连接完整 。
(3)该同学利用电流表
示数
和电流表
示数
,作出
图像如图(d)所示。
(4)该同学所用导线的电阻为
,可以判定该导线 (选填“满足”或“不满足”)协
会规范。
6.(2023·福建泉州·二模)为测量某微安表
的内阻,并将其改装成量程为
的电流表,实验室提供
以下器材:
待测微安表
(量程
,内阻约
)
6
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微安表
(量程
,内阻约
)
定值电阻
(阻值为
)
滑动变阻器
(阻值范围
)
干电池
(电动势约
,内阻很小)
开关
及导线若干
(1)在虚线框内画出测量微安表
内阻的完整电路图,并在图中标明器材符号 ;
(2)若实验过程中测得
的示数为
,
的示数为
,则
的内阻
(用
、
、
表示);
(3)给
并联一个定值电阻改装成量程为
的电流表,用标准电流表
与其串联进行校准。当标
准电流表
的示数为
时,微安表
的示数如图,其读数为
,则改装之后的电流表实际
量程是0~
。
04 等效法测量电阻
7.(2023·福建泉州·模拟练习)某学习小组用如图甲所示的电路测量待测电阻
(约为10Ω)的阻值和电
流表A 的内阻
。要求尽可能减小测量误差。
7
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实验室可提供的实验器材如下:
电压表V(量程为0~3V,内阻很大);
电流表A(量程为60mA,内阻
约为5Ω);
电阻箱R(最大阻值为999.9Ω,最小改变值为0.1Ω);
定值电阻
(阻值为44Ω);
两节干电池,开关及导线若干。
(1)根据图甲电路图,用笔画线代替导线,将图乙中实物间的连线补充完整。( )
(2)将电阻箱R 调节到适当的阻值,闭合开关S,记下电阻箱的阻值R、电压表V 的示数U、电流表A 的
示数I,则待测电阻
与R 的关系式为
= (用U、I、R、
、
表示)。
(3)改变电阻箱的阻值R,可获得多组电阻箱的阻值、电压表V 的示数、电流表A 的示数的数据,作出
图像如图丙所示,则待测电阻
= Ω,电流表内阻
= Ω。(结果均保留两位有效数
字)
8.(2023·福建·模拟预测)为了测试某精密元件在204μA 特定电流值时的工作性能,一实验小组利用微安表
监测该元件在电路中的电流,电路如图(a)所示。所用器材:微安表(量程为250μA,内阻约为
1000Ω),稳压电源E(电动势为2.0V),定值电阻R0(阻值为4000.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为
1000Ω,额定电流为0.3A),电阻箱R2(阻值范围0~9999.9Ω),开关S。将电阻箱R2置于图(b)所示的
阻值,滑动变阻器R1置于最大值;闭合开关S,移动R1的滑片,使微安表读数为204μA。
(1)图(b)中R2的阻值为 Ω;
(2)在图(c)中标出微安表读数为204μA 时的指针位置 。为了提高监测精度,该小组尝试用标
8
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准电池EN(电动势为1.0186V)和灵敏电流计(量程范围
300μA)替代微安表,设计了图(d)所示电路。
要将元件的工作电流调到204μA,需先将R2的阻值设置为某个特定值,再闭合开关S1、S2,调节滑动变阻
器R1,使灵敏电流计指针指在零点,此时元件中的电流即为204μA。
(3)电阻箱R2的阻值应设置为 Ω。
05 电桥法测量电阻
9.(2025·全国·模拟预测)实验小组设计如图甲所示的电路测量一量程为
、内阻约为
的电压表
的内阻,可供选择和使用的仪器有:
A.待测电压表
9
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B.电源(电动势约为
,内阻可以忽略)
C.滑动变阻器
(阻值
)
D.电阻箱
E.定值电阻
F.开关、导线若干
(1)根据实验原理图将实物连线补充完整 。
(2)将滑动变阻器滑片的
置于中间位置附近,闭合开关
,粗调电阻箱阻值为
,使电压表示数为
,闭合开关
,发现电压表示数
略大于
,则开关
闭合前,
、
间的电势
(填
“大于”“小于”或“等于”),此时欲使电压表在开关
闭合前后电压表数值不变,则应使电阻箱阻值
略微 (填“增大”或“减小”)。
(3)测得开关
闭合前后电压表数值不变时电阻箱的示数如图丙所示,电阻箱的阻值
。
(4)使电阻箱和电压表的位置互换,开关
闭合前后电压表数值不变,读取此时电阻箱的阻值
,则电压
表的内阻
(用
和
表示)。
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06 实验原理与操作
10.(2025·福建福州·模拟预测)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。部分实验操作如下:
(1)螺旋测微器如图1 所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动
(选填“A”“B”或“C”),直到听见“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。
某次测量结果如图2 所示,电阻丝的直径为
。
(3)采用图3 所示的电路图来测量金属丝的电阻
。则
的测量值比真实值 (选填“偏大”“偏小”
或“不变”)
(4)实物图如图4 所示,闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为 (选填“a”“b”或
“c”),若闭合开关,该错误连接会带来的问题是 。
11.(2025·四川·高考真题)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约
)
螺旋测微器
学生电源E(电动势
,内阻未知)
米尺(量程
)
滑动变阻器(最大阻值
)
电阻箱(阻值范围
)
电流表(量程
,内阻较小)
开关
、
导线若干
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(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品
和
位置,用螺旋测微器
测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为
、
和
,则该
样品横截面直径的平均值为
。
(2)该小组采用限流电路,则图1 中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱 (选填“a”或
“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于 端(选填“左”或“右”)。
(3)断开
、闭合
,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到
刻度处。断开
、闭合
,保持滑动
变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到
处,此时电阻箱面板知图2 所示,
则该合金丝的电阻率为
(取
,结果保留2 位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为
的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
07 数据处理与误差分析
12.(2023·福建福州·模拟预测)学习小组要测量一个电阻的电阻率,已知其长度为L,额定电压为1V。
(1)用螺旋测微器测量该电阻的直径,示数如图甲所示,其直径d= mm;
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(2)粗测该电阻的阻值为250Ω,为精确测量其阻值,该同学设计的测量电路如图乙所示,其中蓄电池E
电动势约为6.5V(内阻不计)、滑动变阻器R 最大阻值为200Ω、定值电阻R1=792Ω、保护电阻R2=250Ω。
要求滑动变阻器在接近全电阻范围内可调,且测量时电表的读数不小于其量程的
,则图乙中圆圈①位置
接入 、圆圈②位置应接入 (均选填器材前的字母序号);
A.电流表A1(量程为100mA,内阻RA1=3Ω)
B.电流表A2(量程为5mA,内阻RA2=8Ω)
C.电压表V(量程为3V,内阻RV=750Ω)
(3)实验中根据两电表读数作出如图丙所示的图线(坐标均为国际单位),已知图线的斜率为k,则所测
该电阻的阻值Rx= (用题中已知所测物理量符号表示),研究实验误差时发现实验所用定值电阻的
阻值比标称值小,则电阻率的测量值将 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
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13.(2024·福建泉州·一模)小闽同学拆开一个损坏的电表,发现内部有一绕线电阻丝,从资料查得其电
阻率为
。为测量该绕线电阻丝的长度L,他进行了以下实验。
(1)首先用伏安法测绕线电阻丝的阻值。为减小误差,用图示电路进行实验,发现当S 分别接a、b 时,电流
表的示数几乎不变,而电压表的示数变化较大,则测量时S 应接到 (选填“a”或“b”),此测量值
(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(2)实验测得绕线电阻丝的阻值为
,直径为d,则长度
(用上述所给的物理量符号表示)。
08 创新实验方案
14.(2023·福建厦门·二模)电导率
(电阻率的倒数)是检验水质是否合格的一项重要指标,某研究小
组测量家庭自来水样品的电导率,将采集的水样密封在两端带电极、粗细均匀的玻璃管内。研究小组用欧
姆表粗测水样的阻值约为
,再用“伏安法”进一步测量,最后分析数据,得出该水样的电导率。
(1)研究小组先用刻度尺测出了两电极相距L,再用游标卡尺测量玻璃管的内径D 时,应选用图甲中的
测量爪(选填“A”或“B”);
(2)在用“伏安法”测量水样的阻值时,有以下器材供选用:
A.电流表(
,内阻约
)
B.电流表(
,内阻约
)
C.电压表(
,内阻约
)
D.滑动变阻器(
,额定电流
)
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E.电源(
,内阻约
)
F.开关和导线若干
(3)测量水样的阻值,电流表应选用 (选填器材前的字母),某次测量时,电压表示数如图乙所
示,此时电压表读数为 V;
(4)图丙是实验器材实物图,已连接了部分导线,请补充完成实物图的连线 ;
(5)某次测量时,电压表示数为U,电流表示数为I,则自来水样品的电导率
。(用D、L、
U、I 表示)。
15.某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使
漏电电流降至人体安全电流以下.为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。
(1)如图(a)所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得
水的截面宽
和高
。
(2)现有实验器材:电流表(量程
,内阻
)、电压表(量程
或
,内阻未知)、直
15
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流电源
、滑动变阻器、开关和导线.请在图(a)中画线完成电路实物连接 。
(3)连接好电路,测量
的水在不同长度l 时的电阻值
。将水温升到
,重复测量。绘出
和
水的
图,分别如图(b)中甲、乙所示。
(4)若
图线的斜率为k,则水的电阻率表达
(用k、d、h 表示)。实验结果表明,
温度 (填“高”或“低”)的水更容易导电。
(5)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用
内直径为
的水管。若人体的安全电流为
,热水器出水温度最高为
,忽略其他电
阻的影响(相当于热水器
的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为
m。(保留两位有效数字)
1.(2023·福建·模拟预测)测电阻有多种方法。
(1)甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻
的阻值。某次测量时,多用电表表盘指针如图1 所示。
已知他选用欧姆挡的倍率为“
”,则
的测量值为
。
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(2)乙同学用如图2 所示的电路,测量待测电阻
的阻值。某次实验,电流表的示数为
,电压表的示
数为
,则电阻
的测量值为 。若不考虑偶然误差,该测量值与
的真实值相比
(选填“偏小”或“偏大”)。
(3)丙同学用如图3 所示的电路,测量待测电阻
的阻值。操作步骤如下:①先将开关
接1,调节滑动
变阻器
,读出电流表的示数
;②再将开关
接2,保持
不变,调节电阻箱
,使电流表的示数仍为
,记下此时电阻箱的阻值为
。则
的测量值为 ;电流表内阻对测量结果 (选填
“有”或“无”)影响。
2.(2024·福建莆田·二模)图甲是测量某合金丝电阻率的原理图。
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(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径如图乙,其读数d= mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与
d 相等;
(2)图丙中滑动变阻器上少了一根连线,请用笔画线代替导线在图中将电路连接完整,使得滑片向右移动时
滑动变阻器接入电路的阻值变大 ;
(3)多次改变合金丝接入电路的长度l,调节滑动变阻器R 的阻值,使电流表的示数都为0.20A 时记录电压表
相应示数U,作出U-l 图像,如图丁所示。从图中可得图线的斜率为 V/m,由此可算出该合金丝的电
阻率为
(结果保留3 位有效数字);若考虑电表内阻的影响,上述电阻率的测量值会
(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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3.(2025·福建福州·模拟预测)某实验小组做“测量一新材料制成的粗细均匀电阻丝的电阻率”实验。
(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值。当用电阻“×100”挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图甲
所示,其读数为 Ω;
(2)用螺旋测微器测量电阻丝
的直径d,示数如图乙所示,其直径
mm;
(3)为了准确测量电阻丝的电阻
,学习小组设计并连接好如图丙所示的实验电路,M、N 为金属丝接入电
路的两端,标准电池的电动势为ES,G 为灵敏电流计,实验操作如下:
①用刻度尺测出M、N 之间的长度L1;
②将滑动变阻器R 的滑片移至阻值最大,闭合S1,调节R,使电流表A 示数适当,读出电流表的示数I;
③保持R 的滑片位置不变,闭合S2,调节P 使电流计G 指针指向零刻度线,用刻度尺测出M、P 之间的长
度L2;
④根据测量数据可求出金属丝的电阻
,从而得出电阻率。(用ES、I、L1、L2表示)
⑤若电流计G 有内阻,则该电阻的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
4.(2024·福建南平·三模)某兴趣小组探究PT100 型铂电阻阻值Rt随温度t 变化的关系。主要器材有:电
源(电动势E = 3V、内阻不计)、电压表(量程3V、内阻RV约3kΩ)、毫安表(量程30mA、内阻RA约
50Ω)、滑动变阻器、加热器、测温仪。采用伏安法测得不同温度下铂电阻的电压与电流,计算出不同温
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度下铂电阻的阻值,如下表。
t/℃
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rt/Ω
100.0
103.4
107.9
111.4
115.6
119.6
122.8
127.5
130.8
134.1
138.5
(1)为减少实验误差,测量电路中毫安表应采用 。(选填“内接”或“外接”);
(2)根据上表中实验数据作出Rt—t 的关系图像如图(a)所示,由图像可得Rt与t 的关系式为Rt =
(Ω);
(3)由于毫安表内阻未知,兴趣小组利用上述器材设计如图(b)电路并进行实验,测量不同温度下的电流,
作出
图像如图(c)所示,可得该毫安表内阻RA = Ω(保留三位有效数字)。若考虑电源内阻,
则该毫安表内阻的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
1.(2025·甘肃·高考真题)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势
)
两节,电压表(量程
,内阻约
),电流表(量程
,内阻约
),滑动变阻器(最大阻值
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),待测电阻
,开关
,单刀双掷开关
,导线若干。
(1)首先设计如上图所示的电路。
①要求用
选择电流表内、外接电路,请在图1 中补充连线将
的c、d 端接入电路 ;
②闭合
前,滑动变阻器的滑片P 应置于 端(填“a”或“b”);
③闭合
后,将
分别接c 和d 端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,
因此测量电阻时
应该接 端(填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差、该小组又设计了如图所示的电路。
①请在上图中补充连线将电压表接入电路 ;
②闭合
,将
分别接c 和d 端时,电压表、电流表的读数分别为
、
和
、
。则待测电阻阻值
(用
、
、
和
表示)。
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2.(2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称
为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为
和
。若将电流表内接,则
元件两端的电压,
元件的电阻;将电流表外接,则
流过元件的电流,
元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是
(选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻 (选填“增大”“不
变”或“减小”)。
(3)利用电流表
(内阻
)、电流表
(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻
(阻值未知),
测量电阻
的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图 。按完整
的实验电路测量
,某次测量中电流表
和
的示数分别为
和
,则
(用
和
表示)。
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