高考物理母题解读(八)恒定电流母题5电阻率测量实验

无锡新领航教育高考物理母题解读（八）恒定电流母题高考题千变万化，但万变不离其宗。

千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。

研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。

母题10、多用电表使用【解法归纳】多用电表是一种可以用来测量电流、电压、电阻等的磁电式测量仪表，直流电流档、电压档刻度是均匀的。

多用电表欧姆档（欧姆表）是根据闭合电路欧姆定律制成的，由于电流I与待测电阻R是非线性关系，且电流为零时电阻值为无限大，所以多用电表欧姆档（欧姆表）的刻度不均匀，且电流零刻度处对应电阻值为无限大，电流满偏处对应电阻值为零。

用多用电表欧姆档（欧姆表）测量电阻时首先要选档、调零，将电阻从电路中断开然后测量。

测量时，应使指针尽可能指在中间刻度附近。

若指针偏角太小，说明电阻值大，应改换高倍率档；若指针偏角太大，说明电阻值小，应改换低倍率档。

注意每次换挡后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以档位倍率。

典例：（2012·江苏物理）如题10-1 图所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整题10-2 图中多用电表的_________(选填“A"、“B"或“C").(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b 接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应 _________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况.(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。

. 测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表. 两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如题10-2 图所示请将记录表补充完整，,并在答题卡的黑箱图中画出一种可能的电路。

第八讲 恒定电流 一、局部电路欧姆定律1、电流1〕导体．．中产生电流的条件〔b b 〕 电荷的定向移动形成电流; 条件：保持导体两端的电势差(或电压)。

2〕电流的物理意义、定义与单位〔a c 〕电流强度是衡量电流大强弱程度的物理量tQ I = 是标量 单位：安〔A 〕 3〕方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向①导体中电流方向：从电势高处流向电势低处②电源：内部从电势低处流向电势高处；外部从电势高处流向电势低处2、电阻的概念与单位〔a a 〕1)电阻：IU R =并．不．表示．．导体电阻R 跟U 成正比，跟I 成反比. R 只跟导体本身的性质有关 单位：欧〔Ω〕3、局部电路欧姆定律1〕欧姆定律的内容与应用〔c c 〕①内容：导体中的电流跟导体两端电压电流成正比，跟导体的电阻成反比②表达式：RU I = ③适用条件：金属导电或电解质导电.不适用气体导电.2)金属导体的I-U 图像〔伏—安特性曲线〕〔\ c 〕是一条过原点的直线二、闭合电路的欧姆定律1、电动势1〕电源的特性 内阻〔a a 〕电源是把其它形式的能转化为电能的装置。

电源的特性是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流内阻:电源的电阻2〕电动势的意义和单位〔a a 〕意义：反映电源把其它形式的能转化为电能的本领大小.数值上等于电源没接入电路时．．．．．．，电源两端的电压 单位:伏特〔V 〕.2、闭合电路的欧姆定律1〕、闭合电路的欧姆定律内容与表达式〔a a 〕①内容:闭合电路中的总电流与电源的电动势成正比,与内、外电路的总电阻成反比.②表达式：r R E I +=→E ＝IR ＋Ｉr ＝U 外＋U 内 讨论：a 、假设R →0时→外电路短路→I m ＝E/r →U 路＝0b 、假设R →∞时→外电路断路→I ＝0→U 路＝E2〕、闭合电路的欧姆定律的应用〔c d 〕3、路端电压和短路电流1〕路端电压〔a a 〕:外电路的电压.2) 路端电压与外电阻的关系〔b b 〕路端电压随外电阻的增大而增大 〔 R ↑→ U ↑〕3〕短路电流〔a a 〕当外电阻为零时，电路中的电流为短路电流，I=E r。

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母题9、电源电动势和内阻测量实验【解法归纳】测定电源电动势和内阻有多种方案：1.应用电流表和电压表、滑动变阻器。

将电流表、滑动变阻器串联后与电源构成闭合回路，电压表并联在电源两端。

通过改变滑动变阻器的阻值，用电流表和电压表测出外电路的几组电流和电压值。

为了消除偶然误差，一般采用图像法处理实验数据。

由闭合电路欧姆定律可知电源路端电压U=E—Ir，电源的伏安特性曲线应该是一直线，所以将图像中数据点连线时一定要画成直线，直线与纵轴（U轴）的交点纵坐标值等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。

2. 应用电压表和电阻箱。

将电压表和电阻箱并联在电源两端，通过不断改变电阻箱的阻值，读出对应的电压表读数，作出相应图象，根据图象斜率和截距的物理意义，得出电源电动势和内阻数值。

3. 应用电流表和电阻箱。

将电流表和电阻箱串联后与电源构成闭合回路，通过不断改变电阻箱的阻值，读出对应的电流表读数，作出相应图象，根据图象斜率和截距的物理意义，得出电源电动势和内阻数值。

典例：（2012·重庆理综）某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响。

实验器材如题图所示。

①测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式___________，利用测量数据作出U-I图像，得出E和r。

②将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题22图3中用笔画线代替导线连接电路。

③实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图像如题22图4（见下页）中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势___________（填“增大”“减小”或“不变”），电源内阻________（填“增大”“减小”或“不变”）。

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母题2、电功和电功率【解法归纳】电功W=UIt=qU，电功率P=UI。

用电器串联时，电流相等，P=I2R，各个用电器消耗的电功率与其电阻成正比；用电器并联时，电压相等，P=U2/R，各个用电器消耗的电功率与其电阻成反比。

典例〔·全国理综〕一台电风扇的额定电压为交流220V。

在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如下列图。

这段时间内电风扇的用电量为×10-2度B.5.5×10-2度C.7.8×10-2度D.11.0×10-2度【针对训练题精选解析】1. 〔·理综〕功率为10W的发光二极管〔LED灯〕的亮度与功率为60W的白炽灯相当。

根据国家节能战略，年前普通白炽灯应被淘汰。

假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W 的LED灯替代。

估算出全国一年节省的电能最接近〔〕A.8×108kW·hB. 8×1010kW·hC.8×1011kW·hD. 8×1013kW·h2．〔·物理〕当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为，消耗的电能为0.9J。

为在相同时间内使的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是〔〕〔A〕3V，1.8J 〔B〕3V，3.6J〔C〕6V，l.8J 〔D〕【答案】：D【解析】：根据通过该电阻的电荷量为可得W=qU，电压U=3V。

为在相同时间内使的电荷量通过该电阻，电流需要增大到原来的2倍，根据欧姆定律，在其两端需加的电压为6V，消耗的电能是W=Qu×6J=3.6J。

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母题4、电路定律【解法归纳】电路定律主要有电流定义式、电阻定律、焦耳定律、欧姆定律、闭合电路欧姆定律等。

利用电阻定律解题是要注意利用比例关系。

典例.（2009年全国卷Ⅰ第24题）材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0（l +αt )，其α称为电阻恒温系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。

在一定温度范围内α是与温度无关的常量，金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数，利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。

已知，在0℃时，铜的电阻率为 1.7×10-8Ω·m ，碳的电阻率为3.5×10-8Ω·m ；在0℃附近，铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1，碳的电阻温度系数为-5×10-4℃-1。

将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m 导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）【针对训练题精选解析】1.（2004全国理综卷第18题）.图中电阻R 1、R 2、R 3的阻值相等，电池的内阻不计。

开关K 接通后流过R 2的电流是K 接通前的 A.12 B.23 C.13 D. 14解析：设电源电动势为E ，每个电阻电阻值为R ，K 接通前，由欧姆定律，流过R 2的电流是I=E/( R 1+R 2)=E/2R ；开关K 接通后，流1R 2R 3过R 2的电流是I’=2132321R R R R R E++=E/3R ；开关K 接通后流过R 2的电流I’是K 接通前I 的2/3，选项B 正确。

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母题6、电阻测量实验【解法归纳】电阻测量需要根据题述条件设计测量电路。

待测电阻远大于电流表内阻时采用电流表内接，待测电阻远小于电压表内阻时采用电流表外接。

若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必需采用分压电路。

由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路。

电阻测量还常用替换法等。

典例：（2012·海南物理）图示电路可用来测量电阻的阻值。

其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电阻，○V可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1、S2为单刀双掷开关。

（1）当S0闭合时，若S1、S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1、S2均向右闭合，电压表读数为U2.。

由此可求出R x= 。

（2）若电源电动势E=1.5V，内阻可忽略，电压表量程为1V，R=100Ω..。

此电路可测量的R x的最大值为Ω。

（2）若电源电动势E=1.5V ，内阻可忽略，电压表量程为1V ，R=100Ω..。

代人E=U 1+x1R U R ，可得此电路可测量的R x 的最大值为200Ω。

【针对训练题精选解析】1.(2011江苏物理卷第11题)某同学利用如图2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： 1.50 2.32 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。

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母题8、电表内阻测量与改装实验【解法归纳】在半偏法测电流表内阻实验中，串联在电路中的可变电阻R应选择最大阻值远大于电流表内阻的滑动变阻器，在能够满足电流表满偏的条件下，电源电动势尽可能选择大的测量误差小。

选择电源电动势的方法是：滑动变阻器的最大阻值与电流表满偏电流的乘积等于或稍大于电源电动势。

半偏法测电流表内阻实验中，当闭合与电流表并联支路中的电键时，电路中总电阻减小，电流增大，调节电阻箱的电阻值使电流表半偏，与电流表并联的电阻箱R1中电流将大于电流表中的半偏电流，R1小于电流表内阻r g，所以测量值R1与r g的真实值相比偏小。

电表的校对电路由于需要从零刻度开始校对，所以采用分压电路。

典例：〔2021上海物理第29题〕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G1内阻r1的电路如下图。

供选择的仪器如下：①待测电流表G1 (0~5mA，内阻约300Ω)，②电流表G2 (0~10mA，内阻约100Ω)，③定值电阻R1(300Ω)，④定值电阻R2 (10Ω)，⑤滑动变阻器R3(0~1000Ω)，⑥滑动变阻器R4(0~20Ω)，⑦干电池(1.5V)，⑧电键S及导线假设干。

(1)定值电阻应选，滑动变阻器应选。

(在空格内填写序号)【针对训练题精选解析】1.〔2021海南物理卷13题〕图1是改装并校准电流表的电路图，表头μA的量程为I g=600μA 内阻为R g。

mA是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。

完成以下填空。

(1)图1中分流电阻R P的阻值应为___。

(2)在电表表改装后的某次校准测量中，mA表的示数如图2所示，由此读出流过电流表μA 的电流为_______mA。

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母题5、电阻率测量实验【解法归纳】电阻率是描述导体导电性能的重要物理量，电阻率测量需要根据题述条件设计测量电路。

待测电阻远大于电流表内阻时采用电流表内接，待测电阻远小于电压表内阻时采用电流表外接。

若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必需采用分压电路。

由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路。

金属丝的截面直径测量一般用螺旋测微器，长度测量可以使用毫米刻度尺。

螺旋测微器测量导线直径时从固定刻度读得整毫米数，可动刻度读得百分之一毫米数，注意，螺旋测微器读数时要看固定刻度上半毫米刻度是否露出，若露出，要加0.5毫米；从可动刻度上读数时要估读1位。

典例（2012·广东理综物理）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15（a）和图15（b）所示，长度为_____cm，直径为_____mm。

②按图15（c）链接电路后，实验操作如下：（a）将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处（填“大”或“小”）；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I；（b）将电阻箱R2的阻值调至最______（填“大”或“小”）；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I，此时R2阻值为1280Ω；③由此可知，圆柱体的电阻为_____Ω。

【针对训练题精选解析】1.（2012·山东理综）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；电源：E1（电动势3V，内阻不计）E2（电动势12V，内阻不计）滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。