2022版高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验8 测定金属的电阻率教案-2022版高考物理一

实验八 测定金属的电阻率
1．实验目的
(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

(2)进一步掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。

(3)学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

2．实验原理 由R ＝ρl S 得ρ＝RS l
，因此，只要测出金属丝的长度l 、横截面积S 和金属丝的电阻R ，即可求出金属丝的电阻率ρ。

测金属电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。

甲 乙
3．实验器材
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。

[部分器材用途] 电流表、电压表
伏安法测电阻 螺旋测微器
测量金属丝的直径，由于测量直径时带来的误差更明显一些，因此用精确度更高的器材测量 毫米刻度尺
测量金属丝的有效长度
4.实验步骤
(1)测d ：用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d 。

(2)连电路：连接好用伏安法测电阻的实验电路。

(3)测l ：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l 。

(4)调滑动变阻器最大：把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的电阻值最大的位置。

(5)U 、I 测量：闭合开关，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。

(6)求ρ：将测得的R x 、l 、d 值，代入公式R ＝ρl S 和S ＝πd 24
中，计算出金属丝的电阻率。

5．数据处理
(1)在求R x 的平均值时可用两种方法
①用R x ＝U I
分别算出各次的数值，再取平均值。

②用U ­I 图线的斜率求出。

(2)计算电阻率 将记录的数据R x 、l 、d 的值代入电阻率计算公式ρ＝R x S l ＝πd 2U 4lI。

6．误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，金属丝直径的测量是产生误差的主要来源之一。

(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。

(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。

(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。

7．注意事项
(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。

(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。

(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。

教材原型实验
1．某实验小组利用如下器材测量某金属丝的电阻率：
A ．电源(3 V ，内阻约为0.1 Ω)
B ．电流表(量程0.6 A ，内阻约为0.1 Ω)
C ．电流表(量程3 A ，内阻约为0.03 Ω)
D ．电压表(量程3 V ，内阻约为3 kΩ)
E ．滑动变阻器(1 kΩ，0.3 A)
F ．滑动变阻器(20 Ω，2 A)
G．待测金属丝、螺旋测微器、米尺、开关和导线等
甲乙
(1)实验的主要步骤如下：
a．截取一段金属丝，拉直并固定在两端带有接线柱的米尺上，观察其接入长度在米尺上的示数如图甲所示，则读数为________ cm；
b．用螺旋测微器测出金属丝的直径，某次测量时示数如图乙所示，其读数为________ mm；
c．正确连接电路，合上开关；
d．改变滑动变阻器的位置，读出电压表和电流表的示数，记录如下表：
次数1234 5
U/V0.80 1.00 1.50 1.80 2.30
I/A0.180.220.340.420.52
e.断开开关，整理器材，结束实验操作。

(2)根据以上信息，你认为该小组选用的电流表是__________，滑动变阻器是________(只填仪器前的代号)；请设计较为节能且误差较小的电路，把图丙电路连接完整。

丙
丁
(3)该小组的测量数据已标在图丁U­I图上，请作图线并计算该金属丝的电阻值为________ Ω(保留两位有效数字)，根据电阻定律即可得到该金属丝电阻率。

[解析] (1)由题图甲所示刻度尺可知，其分度值为1 mm，故示数为50.00 cm，由题图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5 mm，可动刻度示数为21.2×0.01 mm＝0.212 mm，螺旋测微器的示数为0.5 mm＋0.212 mm＝0.712 mm。

(2)电路最大电流约为0.52 A，则电流表应选B。

根据变阻器能允许通过的最大电流以及为了方便实验操作，滑动变阻器应选F。

由于电压的变化范围大，所以要选择分压式接法；由表格中的数据可知，待测电阻丝的电阻值约5 Ω，属于小电阻，所以电流表应选择外接法，实物电路图如图所示。

(3)由(2)中U­I图线的斜率表示金属丝的阻值，可得金属丝的电阻值为R≈4.4 Ω。

[答案] (1)a.50.00 b．0.712 (2)B F 实验电路见解析(3)4.4(4.2～4.6)
2．在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中：
(1)某实验小组用如图所示电路对镍铬合金丝和康铜丝进行探究，a、b、c、d是四种金属丝。

①实验小组讨论时，某同学对此电路提出异议，他认为，电路中应该串联一个电流表，只有测出各段金属丝的电阻，才能分析电阻与其影响因素的定量关系，你认为要不要串联电流表？并简单说明理由。

____________________________
_______________________________________________________________。

②几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示：电路图中金属丝a、b、c分别为下表中编号为A、B、C的金属丝，则金属丝d应为下表中的________(用表中编号D、E、F表示)。

编号
材料 长度L /m 横截面积S /mm 2
A
镍铬合金 0.30 0.50 B
镍铬合金 0.50 0.50 C 镍铬合金 0.30 1.00 D
镍铬合金 0.50 1.00 E
康铜丝 0.30 0.50 F 康铜丝 0.50 1.00 (2)该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后，想测定某金属丝的电阻率。

甲 乙
①用毫米刻度尺测量金属丝长度为L ＝80.00 cm ，用螺旋测微器测金属丝的直径如图甲所示，则金属丝的直径d 为________。

②按如图乙所示连接好电路，测量金属丝的电阻R 。

改变滑动变阻器的阻值，获得六组I ­U 数据描在如图所示的坐标系上。

由图可求得金属丝的电阻R ＝________ Ω，该金属丝的电阻率ρ＝________ Ω·m(保留两位有效数字)。

[解析] (1)①串联电路的电流处处相等，串联电阻两端电压与电阻成正比，不需要测出电流，根据电阻两端电压大小即可比较电阻大小；②探究影响电阻的因素，应用控制变量法，实验已选A 、B 、C 的金属丝，根据控制变量法的要求，应控制材料的长度与横截面积相等而材料不同，因此d 应选表中的E 。

(2)①由图示螺旋测微器可知，其示数为1.5 mm ＋10.0×0.01
mm ＝1.600 mm ；②根据坐标系内的点作出图象如图所示，由图象可知，电阻值为R ＝U I ＝0.30.58
Ω≈0.52 Ω，由R ＝ρl S ＝ρl π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22可得电阻率ρ＝πRd 2
4l ≈1.3×10－6 Ω·m。

[答案] (1)①不需要，串联电路的电流处处相等，电压与电阻成正比②E(2)①1.600 mm ②0.52 1.3×10－6
拓展创新实验
实验器材创新
[典例1] (2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。

(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________ mm。

(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。

这段金属丝的电阻R x约为100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。

电源E(电动势10 V，内阻约为10 Ω)
电流表A1 (量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)
电流表A2 (量程0～300 mA，内阻约为5 Ω)
滑动变阻器R (最大阻值10 Ω，额定电流2 A)
开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A 1的读数为I 1，电流表A 2的读数为I 2，则这段金属丝电阻的计算式R x ＝________。

从设计原理看，其测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

[解析] (1)d ＝20.0×0.01 mm＝0.200 mm 。

(2)本题中测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表
A 1充当电压表，由于电流表A 1的额定电压U A1＝I m R 1＝1.25 V ，比电源电
动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。

(3)电流表A 1、A 2读数分别为I 1、I 2时，通过R x 的电流为I ＝I 2－I 1，
R x 两端电压U ＝I 1·R 1，故R x ＝U I ＝I 1R 1I 2－I 1
，不考虑读数误差，从设计原理看测量值等于真实值。

[答案] (1)0.200(0.196～0.204均可) (2)见解析 (3)I 1R 1I 2－I 1
相等 创新点解读：本题的创新点是应用双电流表替代电压表和电流表测电阻，而且实验中能利用两电流表之差测出流过R x 的真实电流值，使实验无系统误差。

实验目的创新
[典例2] (2020·上海静安模拟)国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m。

某同学利用图甲电路测量15 ℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K 以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。

实验器材还有：电源(电动势约为3 V ，内阻可忽略)，电压表V 1(量程为3 V ，内阻很大)，电压表V 2(量程为3 V ，内阻很大)，定值电阻R 1(阻值为4 kΩ)，定值电阻R 2(阻值为2 kΩ)，电阻箱R (最大阻值为9 999 Ω)，单刀双掷开关S ，
导线若干，游标卡尺，刻度尺。

甲
乙 丙
实验步骤如下：
A ．用游标卡尺测量玻璃管的内径d ；
B ．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L ；
C ．把S 拨到1位置，记录电压表V 1示数；
D ．把S 拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V 2示数与电压表V 1示数相同，记录电阻箱的阻值R ；
E ．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C 、D ，记录每一次水柱长度L 和电阻箱阻值R ；
F ．断开S ，整理好器材。

(1)测玻璃管内径d 时游标卡尺示数如图乙所示，则d ＝________ mm 。

(2)玻璃管内水柱的电阻R x 的表达式为：R x ＝________(用R 1、R 2、R 表示)。

(3)利用记录的多组水柱长度L 和对应的电阻箱阻值R 的数据，绘制出如图丙所示的R ­1L
关系图象。

自来水的电阻率ρ＝________ Ω·m(保留两位有效数字)。

(4)本实验中若电压表V 1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

[解析] (1)根据游标卡尺的读数规则，玻璃管内径d ＝30 mm ＋0×0.05 mm＝30.00 mm 。

(2)把S 拨到1位置，记录电压表V 1示数，得到通过水柱的电流I 1＝U R 1，由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋U R 1R x ；把S 拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V 2示数与电压表V 1示数相同，记录电阻箱的阻值R ，得到该支路的电流I 2＝U R ，由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋U R R 2，联立解得R x ＝R 1R 2R。

(3)由电阻定律R x ＝ρL S ，R x ＝R 1R 2R ，联立解得R ＝R 1R 2S ρ·1L 。

R ­1L
关系图象斜率k ＝0.4×103 Ω·m，k ＝R 1R 2S ρ，S ＝πd 24，代入数据解得ρ＝R 1R 2πd 2
4k
≈14 Ω·m。

(4)本实验中若电压表V 1内阻不是很大，则由(2)可得R x ＝
R ′1R 2R ，其中R ′1为电压表V 1的内阻与R 1的并联值，因为并联值小于R 1，则应用R x ＝R 1R 2R
计算R x 时，测得的R x 值偏大，即自来水电阻测量值偏大，则自来水电阻率测量结果将偏大。

[答案] (1)30.00 (2)R 1R 2R
(3)14 (4)偏大 创新点解读：本实验由利用教材实验原理测自来水在15 ℃时的电阻率替代测量金属丝的电阻率，且数据处理时由R ­\f(1,L )图象替代U ­I 图象。

数据处理创新
[典例3] 某同学为测量电阻丝的电阻率ρ，设计了如图甲所示的电路，电路中ab 是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝，保护电阻R 0＝4.0 Ω，电源电动势E ＝3.0 V ，电流表内阻忽略不计，滑片P 与电阻丝始终接触良好。

甲 乙
丙
(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为d ＝________ mm 。

(2)实验时闭合开关，调节滑片P 的位置，分别测量出每次实验中aP 长度x 及对应的电流值I ，实验数据如表所示。

x /m 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 I /A
0.49 0.43 0.38 0.33 0.31 0.28 1I /A －1
2.04 2.33 2.63
3.03 3.23 3.57 将表中数据描在1I
­x 坐标纸中，如图丙所示，该图象的斜率的表达式k ＝_______(用题中字母表示)，由图线求得电阻丝的电阻率ρ＝______Ω·m(保留两位有效数字)。

根据图丙中1I
­x 关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为r ＝________ Ω(保留两位有效数字)。

[解析] (1)螺旋测微器固定刻度上的半毫米刻线没有露出，可动刻度上的格数要估读一位，读数应为0.01 mm×40.0＝0.400 mm 。

(2)由闭合电路的欧姆定律，I ＝
E r ＋R 0＋R x ，变形得1I ＝r ＋R 0E ＋R x E ，由电阻定律R x ＝ρx S ，S ＝πd 24，代入上式得1I ＝r ＋R 0E ＋4ρπEd 2x ，可看出1I 与x 是一次函数关系，函数图象的斜率k ＝4ρπEd
2；由题图丙中的数据算出图象的斜率k ＝3.57－1.770.60 A －1·m －1＝3 A －1·m －1，则ρ＝k πEd 24
＝3×3.14×3.0×4×10
－424 Ω·m≈1.1×10－6Ω·m；题图丙中1I
­x 关系图线的纵截距为1.77，此时待测电阻丝电阻为零，由闭合电路欧姆定律得：E ＝I (r ＋R 0)，解得r ≈1.3 Ω。

[答案] (1)0.400 (2)4ρπEd
2 1.1×10－6 1.
3 创新点解读：本题创新点在于公式的变换，体现数学知识在物理中的应用，本题作出了1I
­x 图线，根据闭合电路欧姆定律I ＝E r ＋R 0＋R x ，R x ＝4ρx πd 2可知，1I ­x 图线的斜率k ＝4ρπEd 2，由此式，结合图象可求出电阻丝的电阻率ρ。

1.(2020·海南海口质检)某实验小组要测量一根金属丝的电阻率，设计如图(a)所示的实验电路。

请填写空格处相关内容。

图(a)
图(b)
图(c)
(1)将P移到金属丝a位置，开启电源，合上开关S，调节电阻箱的阻值到________(填“最大”或“零”)，并读出此时电流表的示数I0，断开开关S；
(2)适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数为________，记录电阻丝aP部分的长度L和电阻箱对应的阻值R，断开开关S；
(3)重复步骤②，直到记录9组L和R值并画出R­L的关系图线如图(b)所示；
(4)根据R­L图线，求得斜率为________Ω/m。

(5)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(c)，其示数为_______ mm，可算得金属丝的电阻率为______ Ω·m。

(要求(4)(5)⑤的计算结果保留三位有效数字)
[解析] (1)根据实验原理可知，开启电源，合上开关S，应调节电阻箱的阻值到零时读出电流表的示数为I0，
根据闭合电路欧姆定律应有：
I0＝E
r＋R A＋R0＋R ab
(2)适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数仍为I0，则应有：
I 0＝E r ＋R A ＋R 0＋R Pb ＋R
联立以上两式可得a 、P 间的电阻
R aP ＝R ab －R Pb ＝R ；
(4)根据电阻定律有：R aP ＝ρL
S ，则R ­L 图象的斜率k ＝ρS ＝1650×10－2
Ω/m＝32.0 Ω/m； (5)螺旋测微器的读数为：d ＝20.0×0.01 mm＝0.200 mm ；由上分析有：k ＝ρS ，S ＝14
πd 2，联立得：ρ＝1.00×10－6
Ω·m。

[答案] (1)零 (2)I 0 (4)32.0 (5)0.200 1.00×10－6
2．某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。

(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图(a)和图(b)所示，长度为________cm ，直径为________mm 。

(2)按图(c)连接电路后，实验操作如下。

①将滑动变阻器R 1的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S 2拨向接点1，闭合S 1，调节R 1，使电流表示数为I 0。

②将电阻箱R 2的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S 2拨向接点2；保持R 1不变，调节R 2，使电流表示数仍为I 0，此时R 2阻值为1 280 Ω。

(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω。

[解析] (1)长度l ＝5.0 cm ＋1×110 mm ＝5.01 cm ；直径d ＝5 mm ＋31.5×0.550
mm ＝5.315 mm 。

(2)①为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处。

②为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大。

(3)将S 1闭合，S 2拨向接点1时，其等效电路图如图1所示。

图1 图2
当S2拨向2时，其等效电路图如图2所示。

由闭合电路欧姆定律知I＝
E
R1＋R＋r
，当I相同均为I0时，R2＝R圆柱体，所以R圆柱体＝1 280
Ω。

[答案] (1)5.01 5.315 (2)①大②大(3)1 280
3．利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20 Ω。

带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。

在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P 的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。

可供选择的器材还有：
电池组E(电动势为3.0 V，内阻约为1 Ω)；
电流表A1(量程0～100 mA，内阻约为5 Ω)；
电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；
电阻箱R(0～999.9 Ω)；
开关、导线若干。

甲
乙丙
实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏，重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
F．断开开关，整理好器材。

(1)某次测量电阻丝直径d 时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d ＝________ mm 。

(2)实验中电流表应选择________(填“A 1”或“A 2”)。

(3)用记录的多组电阻箱的阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的R ­L 关系图线。

图线在R 轴的截距为R 0，在L 轴的截距为L 0，再结合测出的电阻丝直径d ，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。

(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果______影响(填“有”或“无”)。

[解析] (1)根据螺旋测微器读数规则可得d ＝0.5 mm ＋0.232 mm ＝0.732 mm 。

(2)根据题意，电路中可能出现的最大电流为I ＝ 3 V 1Ω＋20 Ω＝0.14 A ＝140 mA ，故电流表选择A 1即可。

(3)由闭合电路的欧姆定律可知，E ＝I (R ＋r ＋R A ＋R 电阻丝)＝I ⎝
⎛⎭⎪⎫R ＋r ＋R A ＋ρ4L πd 2，联立解得R ＝E I －r －R A －4ρπd 2·L ，由已知条件可知，|k |＝R 0L 0＝4ρπd 2，解得ρ＝πd 2R 04L 0。

(4)由ρ＝πd 2
R 04L 0
可知，本实验中电流表的内阻R A 对电阻率的测量结果无影响。

[答案] (1)0.732 (2)A 1 (3)πd 2R 0
4L 0 (4)无
测量电阻常用的四种方法
用“替代法”测电阻
1．实验原理(如图)
2．实验步骤
S 先与2相接，记录的示数，再与1相接，调节R 值使示数与原值相等，则R x ＝R 。

3．说明：对Ⓐ的要求，只要有刻度且不超过量程即可，与指针是否超23
无关，因为电流表示数不参与运算。

[示例1] 电流表A 1的量程为0～200 μA，内阻约为500 Ω，现要准确测量其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：
电流表A 2：与A 1规格相同
滑动变阻器R 1：阻值为0～20 Ω
电阻箱R 2：阻值为0～9 999 Ω
保护电阻R 3：阻值约为3 kΩ
电源：电动势E约为1.5 V、内阻r约为2 Ω
(1)如图所示，某同学想用等效法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。

(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内阻的实验步骤。

a．先将滑动变阻器R1的滑片移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到________。

(选填“最大”或“最小”)
b．闭合开关S、S1，调节滑动变阻器R1，使两电流表接近满偏，记录电流表A2的示数I。

c．保持S闭合、滑动变阻器R1的滑片位置不变，断开S1，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数________，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1内阻r1＝________。

[解析] (1)滑动变阻器的最大阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压式接法，电路图如图所示。

(2)a.实验前电阻箱R2应该调节到最大，以保证两电表安全；c.让电流表A2示数不变，可直接从电阻箱R2的读数得到电流表A1的内阻r1。

[答案] (1)见解析图(2)a.最大c．再次为I(或仍为I) R0
用“半偏法”测电阻
1．利用电流表半偏测电流表的内阻
(1)实验原理(如图)
(2)实验步骤
①R1调至阻值最大，闭合S1，调R1的阻值使示数达到满偏值。

②保持R1阻值不变，闭合S2，调节R2使示数达到满偏值一半，同时记录R2的值。

③R A＝R2。

2．利用电压表半偏测电压表的内阻
(1)实验原理(如图)
(2)如图所示，测量电压表的内阻，操作步骤如下：
①滑动变阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻值调到最大；
②闭合S1、S2，调节R0，使表示数指到满偏刻度；
③断开S2，保持R0不变，调节R，使表指针指到满刻度的一半；
④由上可得R V＝R。

[示例2] 某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。

图(a)
实验步骤如下：
①按电路原理图(a)连接线路；
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：
(1)实验中应选择滑动变阻器______(选填“R1”或“R2”)。

(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。

图(b)
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)。

(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)。

A．100 μA B．250 μA
C．500 μA D．1 mA
[解析] (1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路
的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R 1可减小实验误差。

(2)滑动变阻器为分压式，连接实物电路如图所示。

(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V 和0.50 V ，则R V ＝4R ＝2 520 Ω。

(4)电压表的满偏电流I g ＝U R V ＝2.52 520 A≈1 mA，故选项D 正确。

[答案] (1)R 1 (2)见解析图 (3)2 520 (4)D 用“差值法”测电阻
1．电流表差值法
(1)原理：如图所示，将电流表
与定值电阻R 0并联再与电流表串联，根据I 1r 1＝(I 2
－I 1)R 0，求出内阻r 1。

(2)条件：①电流表
的量程小于电流表的量程。

②R 0已知。

(3)结果：r 1＝I 2－I 1R 0I 1或R 0＝I 1r 1I 2－I 1
(用于r 1已知，测量R 0)。

2．电压表差值法
(1)原理：如图所示，将电压表与定值电阻R 0串联再与电压表并联，根据U 2＝U 1＋U 1
r 1
R 0，求出电压表的内阻。

(2)条件：①电压表
的量程大于电压表的量程。

②R 0已知。

(3)结果：r 1＝U 1
U 2－U 1R 0或R 0＝U 2－U 1U 1r 1(用于r 1已知，测量R 0)。

[示例3] (2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R x 的阻
值，图中R 0为标准定值电阻(R 0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S 1为单刀开关，S 2为单刀双掷开关；E 为电源；R 为滑动变阻器。

采用如下步骤完成实验：
(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；
图(a) 图(b)
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S 1；
(3)将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U 1；然后将S 2掷于2端，记下此时电压表的示数U 2；
(4)待测电阻阻值的表达式R x ＝________(用R 0、U 1、U 2表示)；
(5)重复步骤(3)，得到如下数据： 1 2 3 4 5 U 1/V
0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U 2/V
0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 U 2U 1 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39
(6)利用上述5次测量所得U 2U 1
的平均值，求得R x ＝______Ω。

(保留1位小数)
[解析] (1)依电路图连接实物图如图。

(4)由于电压表可视为理想电压表且滑动变阻器滑动端的位置不变时，通过R 0和R x 电流不变，因此有U 1R 0＝U 2－U 1R x ，待测电阻阻值的表达式R x ＝U 2－U 1U 1
R 0。

(6)将数据代入R x ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫U 2
U 1－1R 0，求平均值得R x ＝48.2 Ω。

[答案] (1)见解析图 (4)⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 1－1R 0 (6)48.2 用“电桥法”测电阻
电桥法是测量电阻的一种特殊方法，其测量原理电路如图所示，实验中调节电阻箱R 3，当A 、B 两点的电势相等时，R 1和R 3两端的电压相等，设为U 1。

同时R 2和R x 两端的电压也相等，设为U 2，根据欧姆定律有U 1R 1＝U 2R 2，U 1R 3＝U 2R x
，由以上两式解得R 1R x ＝R 2R 3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻R x 的阻值。

在上述的电路中：
(1)当R 1R 2＝R 3R x 时，U AB ＝0，I G ＝0。

(2)当R 1R 2<R 3R x 时，U AB >0，I G ≠0，且方向：A →B 。

(3)当R 1R 2>R 3R x
时，U AB <0，I G ≠0，且方向B →A 。

[示例4] 某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻。

可使用的器材有：两个滑动变阻器R 1、R 2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱R Z (最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E (电动势约为1.5 V)；单刀开关S 1和S 2。

C 、D 分别为两个滑动变阻器的滑片。

图(a)
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。

图(b)
(2)完成下列填空：
①R1的阻值为________Ω(选填“20”或“2 000”)。

②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(选填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱R Z的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。

将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。

最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D 所在位置的电势________(选填“相等”或“不相等”)。

④将电阻箱R Z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R Z的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。

待测微安表的内阻为______Ω(结果保留到个位)。

(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_______________________
______________________________________________________________。

[解析] (1)实物连线如图所示。

(2)R1起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 Ω；为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等；将电阻箱R Z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R Z的阻值置于2 601.0
2022版高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验8 测定金属的电阻率教案-2022
版高考物理一轮复习第8章恒定电流实验8测定金属的电阻率教案
- 21 - / 21- 21 - Ω时，在接通S 2前后，微安表的示数也保持不变。

说明2 500.0 ΩR μA ＝R μA 2 601.0 Ω
，解得R μA ＝2 550 Ω。

(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R 1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。

[答案] (1)见解析图 (2)①20 ②左 ③相等 ④2 550 (3)调节R 1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。