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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.......................................................................................................................................3
题型04 等效法测量电阻.......................................................................................................................................4
题型05 电桥法测量电阻.......................................................................................................................................4
题型06 实验原理与操作.......................................................................................................................................4
题型07 数据处理与误差分析.................................................................................................................................5
题型08 创新实验方案............................................................................................................................................6
02 核心突破练.......................................................................................................................................................9
03 真题溯源练.....................................................................................................................................................11
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
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【答案】
3000 1500
【详解】(1)[1]实物连线如图
(2)[2][3]由题意结合图像可知
解得
解得
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。
3
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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。( )
【答案】(1)5.020/5.019/5.021
(2) A C E
4
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(3)
【详解】(1)螺旋测微器的读数为∶固定刻度读数+可动刻度读数+估读,由题图甲知,圆柱体的直径为
5mm+2.0×0.01mm=5.020mm
(2)[1]电源电动势为4V,则电压表应选A;
[2]电路可能出现的最大电流为
则电流表应选C;
[3]待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则滑动变阻器应接成分压电路,则应该选择阻值较小的E。
(3)因
RV>>Rx
则应该采用电流表外接电路,滑动变阻器应接成分压电路,实物图连接如图:
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
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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 。
【答案】
R1
U1表示电压表V1的示数,U2
表示电压表V2的示数
【详解】(1)[1][2]因该材料电阻值很大,与电压表内阻接近,因此电流将很小,不能使用电流表,只能用两
个电压表,由于V1的阻值已知可当电流表使用,可以考虑将二者串联再与V2并联,又由于滑动变阻器阻值
远小于待测电阻的阻值,故滑动变阻器应用分压式接法,为调节方便选用阻值小的变阻器R1,电路图如图
所示。
6
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(2) [3][4]由电路图,根据欧姆定律有
又由电阻定律
两式联立可得
其中U1是电压表V1的示数,U2是电压表V2的示数。
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:
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“
”)。
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(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)
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律得
解得
可知
(2)由
图像可知,当
时
故
(3)[1][2]结合
图像可知
,
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解得
,
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
)
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”)。
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(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。
【答案】 C
0.40/0.38/0.39/0.41/0.42 不满足
【详解】(1)[1]因待测电阻阻值较小,故在测量电路中串个电阻以保护电路,根据电源电动势和电流表
的量程分析可知定值电阻
应选用定值电阻
(阻值为
),故选C。
(2)[2]根据图(b)所示的电路图,实验电路补充连接完整如下:
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(3)[3]由欧姆定律可得,待测电阻的阻值为
由图像斜率可知
故该同学所用导线的电阻为
[4]该导线电阻大于0.25Ω,可以判定不满足协会规范。
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
)
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 ;
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(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~
。
【答案】
30 0.95
【详解】(1)[1]滑动变阻器
最大值比待测电阻
的阻值小得到,所以滑动变阻器应采用分压接法;由
于,没有电压表,可以采用安阻法,将定值电阻
与待测表头
并联,由
可测得待测表头两端电压,便可通过欧姆定律测得待测表头电阻,电路图如图所示
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(2)[2]由欧姆定律有
(3)[3]故微安表
的示数如图,其读数为
。
[4] 标准电流表
所测的电流为干路电流,相当于微安表
改装后所测的总电流,设微安表
改装后的最
大量程为
,则有
解得改装之后的电流表实际量程最大值为
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。
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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)
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【答案】
12 6.0
【详解】(1)[1]根据电路图,连接实物图如图所示
(2)[2]路端电压为
待测电阻两端的电压
又有
联立解得
(3)[3][4]由
变形可得
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结合题图丙有
解得
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
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。
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【答案】 4250.0
4993.1
【详解】(1)[1]图(b)中R2的阻值为4250.0Ω;
(2) [2]微安表最小刻度为5μA,则读数为204μA 时的指针位置如图;
(3)[3]由题意可知,当电阻R2两端电压等于电动势EN时,通过灵敏电流计的电流为零,则
UR=EN=1.0186V
电流
IR=204μA
则
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
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的内阻,可供选择和使用的仪器有:
A.待测电压表
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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【答案】(1)
(2) 大于 减小
(3)7968
(4)
【详解】(1)根据实验原理图将实物连线补充完整,如图所示
(2)[1][2]由图可知,开关
闭合前,在滑动变阻器上存在一点
与
电势相等,此时
闭合与否对电
路无影响。闭合
,外电路可以视为
与滑动变阻器的部分电阻
并联后的等效电阻
与
与滑动变
阻器的部分电阻
并联后的等效电阻
串联,电压表电压变大,根据闭合电路欧姆定律
与滑动变阻器
的部分电阻
并联后的等效电阻
必然增大,所以
点位于
点左侧,根据欧姆定律,
,又因为
,所以
。欲使得
降低与
相等,故需要减小
。
(3)电阻箱读数不估读,阻值为
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(4)根据
对调后
可得
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 。
【答案】(1)C
(2) 不同 1.600/1.601/1.602/1.599
(3)偏小
(4) b 待测电阻被短路,电表无示数,无法测量
【详解】(1)螺旋测微器在测量电阻丝的直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动
微调旋钮
,直到听到“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)[1]为了减小实验误差,应选择电阻丝的不同位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。
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[2]根据图中所示,螺旋测微器读数为
(3)采用图3 所示的电路图来测量金属丝的电阻
,电压表测量的是电阻两端电压,电流表测量的是通
过电阻和电压表的电流之和,电流测量结果偏大,导致电阻测量结果偏小。
(4)[1][2]闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为b,该导线应接在滑动变阻器左下端;
若闭合开关,该错误连接会带来的问题是待测电阻被短路,电表无示数,无法测量。
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
(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,
21
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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
【答案】(1)0.500
(2) a 左
(3)
(4)CD
【详解】(1)该样品横截面直径的平均值为
(2)[1]由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路中,故采用“一上一下”原则,即电流表
的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a 相连。
[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应最大阻值处,即最左端。
(3)由题意可知,该合金丝的电阻为
由电阻定律
及
可得
其中
,
代入数据解得该合金丝的电阻率为
(4)根据电阻定律可知
,则为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差,选择更精确的
电阻箱,可换用阻值范围为
,或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。
故选CD。
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;
22
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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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【答案】 1.990/1.991/1.989 C B
偏大
【详解】(1)[1]该电阻的直径
(2)[2][3] 圆圈②位置应接入B,即电流表A2,与定值电阻R1改装成伏特表,该伏特表的量程为
圆圈①位置接入C,当电压表满偏时,待测电阻两端电压为
解得
电压表与待测电阻的总电压为4V,恰好等于改装后的伏特表的量程4V,两个电表能同时满偏。
(3)[4]①为电压表,读数为U,②为电流表,读数为I,根据欧姆定律得
解得
根据图像得
解得
[5]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,则电阻的测量值Rx偏大,根据电阻定律
解得
测量值Rx偏大,电阻率的测量值偏大。
24
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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)。
【答案】(1) a 小于
(2)
【详解】(1)[1] 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,说明电流表
分压较大而电压表分流较小,为减小实验误差,电流表应采用外接法,测量时S 应该接到a;
[2]电流表采用外接法,由于电压表的分流作用可知,测量值小于真实值。
(2)合金丝的电阻为
该电阻使用合金丝长度的表达式为
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”);
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(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
)
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)。
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【答案】 B A 10.9
【详解】(1)[1]用游标卡尺测量玻璃管的内径时应用图甲中的B 测量爪;
(3)[2][3]水样的阻值约为
,故可知通过水样的最大电流为
故应选用量程为
的电流表A;图中电压表最小分度值为
,故读数为
;
(4)[4]根据题意待测水样的阻值
,有
故待测水样电阻为大电阻,电流表应采用内接法,滑动变阻器的最大阻值远小于待测水样的电阻值,为方
便调节电路,滑动变阻器采用分压式接法,实物图连接如下:
(5)[5]根据欧姆定律有
由电阻定律有
,
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联立解得
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
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。
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(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)
【答案】
高 0.46
【详解】(2)[1]电源电动势为
,故电压表量程选择
;由于电流表的内阻已知,故采用电流表内接
时,可以消除系统误差,故电流表采用内接法,实物图如下:
(4)[2]根据电阻定律
故可得
得
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[3]电阻率越小更容易导电,根据图像可知
的水的电阻率更小,故可知温度高的水更容易导电。
(5)[4]根据前面分析可知
的水的电阻率为
故当选用内直径为
的水管。若人体的安全电流为
,接入电压
时,
得
解得水管的长度至少应设计为
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。
【答案】 600
偏大
无
【详解】(1)[1]多用电表欧姆挡读数为
(2)[2]由欧姆定律,电阻
的测量值为
[3]该实验采用电流表内接法,由于电流表的分压作用,使电压表的测量值偏大,由欧姆定律
所以该测量值与
的真实值相比偏大。
[4][5]开关
接1 时,由闭合电路欧姆定律
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开关
接2 时,由闭合电路欧姆定律
易得
电流表内阻
对测量结果无影响。
2.(2024·福建莆田·二模)图甲是测量某合金丝电阻率的原理图。
(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 ;
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(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”)。
【答案】(1)1.200/1.201/1.199
(2)
(3) 4.00
不变
【详解】(1)合金丝的直径为
(2)滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大,需将开关左端与滑动变阻器
端相连,实物电路如
图所示。
(3)[1]图线的斜率为
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[2]根据欧姆定律可得
根据电阻定律可得
整理得
图线的斜率为
该合金丝的电阻率为
[3]若考虑电流表内阻的影响,则
整理得
可知
图像的斜率不变,若考虑电表内阻的影响,上述电阻率的测量值不变。
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。
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(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。
【答案】(1)600
(2)1.699/1.700/1.701
(3)
等于
【详解】(1)多用电表的读数为6×100Ω=600Ω;
(2)螺旋测微器测量电阻丝
的直径d=1.5mm+0.01mm×20.0=1.700mm
(3)④[1]当调节P 使电流计的指针指向零刻度线,这说明M、P 间的电势差与外接标准电池的电动势大
小相等,即UMP=ES;
因为R 的滑片位置不变,电路中总电阻不变,电流强度I 不变,那么接入M、P 间的电阻大小可表示为
根据电阻定律
则
联立解得
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⑤[2]根据上述④分析可知,电流表与待测电阻丝测量,电流表的内阻对电流的测量无影响,对MP 两端电
压的测量无影响,因此则该电阻的测量值等于真实值。
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
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。
【答案】(1)外接
(2)100+0.38t(100 写成99.5 ~ 100.2 均可;0.38 写成0.37 ~ 0.39 均可)
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(3) 47.4/47.5/47.6/47.7/47.8/47.9 大于
【详解】(1)铂电阻的阻值大约为110Ω
Rt
2 < RARV
属于小电阻因此用外接法。
(2)图像的纵轴截距为
Rt0 = 100.0Ω
斜率
可得
Rt = 100+0.38t
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
得
设图像纵轴截距为b,则
如果电源有内阻,
,该毫安表阻值的测量值大于真实值。
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
),待测电阻
,开关
,单刀双掷开关
,导线若干。
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(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)。
【答案】(1) 见解析实物连接图
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(2) 见解析实物连接图
【详解】(1)[1]实物连接图如图所示,
[2]闭合
前,根据滑动变阻器的限流式接法,滑片P 应置于
端,连入电路中的阻值最大,保护电路的安
全。
[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,
说明电流表分压明显,为减小实验误差,应采用电流表外接法,因此测量电阻时
应该接c 端。
(2)[1]实物连接图如图所示,
[2]根据电路分析,当闭合
,将
接c 端时,电压表、电流表的读数分别为
、
,
则
将
接d 端时,电压表、电流表的读数分别为
、
,则
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那么待测电阻阻值
。
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)。
【答案】(1) 大于 大于 大于 小于
(2) 非线性 减小
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(3)
【详解】(1)[1][2]若将电流表内接,电流表与元件串联,电流表的示数为流过元件的真实电流,而电压
表测量的是电流表和元件两端的总电压,所以U 大于元件两端的电压。根据
可知,此时U 偏大,I
为真实值,所以
大于元件的电阻。
[3][4]将电流表外接,电压表与元件并联,电压表的示数为元件两端的真实电压,而电流表测量的是通过电
压表和元件的总电流,所以I 大于流过元件的电流。根据
可知,此时U 为真实值,I 偏大,所以
小于元件的电阻。
(2)[1]根据线性元件与非线性原件的定义由图(a)可知,所测元件的伏安特性曲线不是直线,所以所测元
件是非线性电阻元件。
[2]根据
,在伏安特性曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,随着电流的增加,曲线某点与
原点连线的斜率逐渐增大,其倒数逐渐减小,所以元件的电阻减小。
(3)[1]将电流表A1与Rx并联,再与电流表A2、定值电阻R0串联接入电路。电路图如图所示
[2]根据并联电路电压相等有
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可得
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