电阻及电阻率的测量实验

电阻及电阻率的测量实验
一、基础知识总结
1、 伏安法测电阻 （简记：大内偏大，小外偏小）
v
A x 动端与a 接时(I 1；u 1) ，I 有较大变化（即12
1121I
I -I u u -u <
）说明v 有较大电流通过，采用内接法 动端与c 接时(I 2；u 2) ，u 有较大变化（即1
2
11
21I I -I u u
-u >
）说明A 有较强的分压作用，采用内接法
测量电路( 内、外接法 )选择方法有（三） ①R x 与 R v 、R A 粗略比较
② 计算比较法 R x 与v A R R 比较 ③当R v 、R A 及R x 末知时，采用实验判断法：
2、 测电阻的其他方法
①互测法：(测电表的电阻)
⑴电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻（它们内阻合适）
⑵两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻（已知内阻的电压表当电流表使用、已知内阻的电流表当电压表使用）
⑶两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻（电阻箱当电表使用）
②替代法：
③半偏法：
④电桥法
⑤欧姆表法
限流式适用于待测电阻比滑动变阻器的总电阻小或差不多；
分压式适用于：①待测电阻两端的电压从零开始调节；②待测电阻的阻值比滑动变阻器的总电阻大得多；③电压或电流超过电压表或电流表的量程；④限流式接法调节范围不够大。

二、典型高考真题
真题1（2012北京）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm ．
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为___________mm （该值接近多次测量的平均值）
（2
）用伏安法测金属丝的电阻Rx ．实验所用器材为：电池组(电动势为3V ，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3k Ω)、滑动变阻器R (0~20Ω，额定电流2A )、开关、导线若干． 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
由以上数据可知，他们测量Rx 是采用图2中的_________图(选填“甲”或“乙”)．
（3）图3是测量Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P 置于变阻器的一端． 请根据图(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．
图2
乙
甲
A
0.
1.
2.2.1.
（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U 、I 坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的4个坐标点．请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点，并描绘出U ─I 图线．由图线得到金属丝的阻值R x =___________Ω(保留两位有效数字)． （5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为___________(填选项前的符号)． A ．1×10-2Ω⋅m B ．1×10-3Ω⋅m C ．1×10-6Ω⋅m D ．1×10-8Ω⋅m
（6）任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是________(有多个正确选项)． A ．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B ．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C ．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D ．用U ─I 图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
真题2（2011新课标）为了测量一微安表头A 的内阻，某同学设计了如图所示的电
路。

图中A 0是标准电流表，R 0和R N 分别是滑动变阻器和电阻箱，S 和S 1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E 是电池。

完成下列实验步骤中的填空：
（1）将S 拨向接点1，接通S 1，调节________,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_____的读数I ；
（2）然后将S 拨向接点2，调节________,使________,记下此时R N 的读数；
（3）多次重复上述过程，计算R N 读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。

真题3（2011天津）某同学测量阻值约为25k Ω的电阻R x ，现备有下列器材：
A ．电流表（量程100 μA ，内阻约为 2 k Ω）；
B ．电流表（量程500 μA ，内阻约为300 Ω）；
C ．电压表（量程15 V ，内阻约为100 k Ω）；
D ．电流表（量程50 V ，内阻约为500 k Ω）；
E ．直流电源（20 V ，允许最大电流1 A ）；
F ．滑动变阻器（最大阻值1 k Ω，额定功率1 W ）；
G ．电键和导线若干。

电流表应选 ，电压表应选 。

（填字母代号）
该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
① ； ② 。

真题4（2011江苏）某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。

(1)将电阻箱接入a 、b 之间，闭合开关。

适当调节滑动变阻器R ’后保持其阻值不变。

改变电阻箱的阻值R ，得到一组
电压表的示数U 与R 的数据如下表：
请根据实验数据作出U-R 关系图象。

(2)用待测电阻R X 替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V 。

利用(1)中测绘的U-R 图象可得R X =_________ Ω。

(3)使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大。

若仍用本实验装置和(1)中测绘的U-R 图象测定某一电阻，则测定结果将_________(选填“偏大”或“偏小”)。

现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a 、b 之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U-R 图象实现对待测电阻的准确测定？
真题5（2011上海）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。

测量实际电流表1G 内阻1r 的电路如图所示。

供选择的仪器如下：
①待测电流表1G (0~5m A ，内阻约300Ω)，②电流表2G (0~10m A ，内阻约100Ω)，③定值电阻1R (300Ω)，④定值电阻2R (10Ω)，⑤滑动变阻器3R (0~1000Ω)，⑥滑动变阻器
4R (0~20Ω)，⑦干电池(1.5V)，⑧电键S 及导线若干。

(1)定值电阻应选 ，滑动变阻器应选 。

(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图。

(3)补全实验步骤：
①按电路图连接电路， ；
②闭合电键S ，移动滑动触头至某一位置，记录1G ，2G 的读数1I ，2I ； ③ ； ④以2I 为纵坐标，1I 为横坐标，作出相应图线，如图所示。

(4)根据21I I 图线的斜率k 及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式 。

真题6（2010福建）如图所示是一些准备用来测量待测电阻R x 阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：
为了能正
常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。

请用实线代表导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量R x 阻值的电路。

真题7（2009广东）某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。

所用的器材包括：输出为3V 的直流
稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。

（1）他们截取了一段金属丝，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，金属夹可在金属丝上移动。

请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图14
（2）实验的主要步骤如下：
①正确链接电路，设定电阻箱的阻值，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，_________________，合上开关，重复②的操作。

（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图15的关系图线，其斜率为________A -1·m -1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了______的电阻之和。

（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16所示。

金属丝的直径是______。

图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_____,其数值和单位为______（保留三位有效数字）。

真题8（2008江苏）某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，
进行了如下实验：
(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图所示，读得直径d= mm (2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：
请你根据以上数据判断，该种导线的电阻与截面积是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由：若不满足，请写出R 与S 应满足的关系。

(3)若导线的电阻率p=5.1×10－7 Ω·m,则表中阻值为3.1 Ω的导线长度l = mm (结果保留两位有效数字).
图14
图15
图16。