高考物理 实验11测定金属的电阻率课件 新人教版

●自主学习一、实验原理由电阻定律R＝得ρ＝金属导线的电阻R用伏安法测量，金属导线的长度l用米尺测量，金属导线的横截面积S可由其直径d算出，即S＝，d可由螺旋测微器测出．二、实验器材①金属丝，②螺旋测微器，③电流表，④电压表，⑤直流电源，⑥滑动变阻器，⑦开关一个，⑧导线若干，⑨米尺(毫米刻度尺)．三、实验步骤1．用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，填入实验记录表格，求出其

，计算出导线的横截面积．2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度，反复测量3次，填入实验记录表格，求出其平均值l.平均值d实验记录测量次数123平均值导线长/m导线直径/m3.按如图所示的电路图，连好实验电路，把滑动触头调节到连入电路中阻值最大的位置．4．电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入实验记录表格，断开开关S，求出导线电阻R的

．平均值实验记录也可采用U—I图象法，求电阻R.5．所测金属的电阻率ρ＝6．拆去实验线路，整理好实验器材．测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R/Ω●深化拓展一、实验注意事项1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法．2．连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直．4．测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量．5．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置．6．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．7．求R的平均值可用两种方法：第一种是用R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U—I图线)来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．二、实验误差分析1．金属丝直径、长度的测量带来误差．2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝知ρ测<ρ真．3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差．●针对训练在“测定金属的电阻率”的实验中，由ρ＝可知，对实验结果的准确性影响最大的是 ()A．导线直径d的测量B．电压U的测量C．电流I的测量 D．导线长度的测量解析：四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方．答案：A【例1】在“测定金属丝的电阻率”的实验中，若粗估金属丝的电阻Rx约为3Ω，为尽可能减小误差，要求金属丝发热功率P<0.75W.(1)实验中用螺旋测微器测量导线直径时，可估读到__________mm，用毫米刻度尺测量导线长度时，可估读到__________mm；(2)下述器材中应选用的是__________(用字母代替)；A．6V电池组B．电流表(0～0.6A，内阻约0.5Ω)C．电流表(0～3A，内阻约0.01Ω)D．电压表(0～3V，内阻约1kΩ)E．电压表(0～15V，内阻约5kΩ)F．滑动变阻器(0～100Ω，额定电流1A)G．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)(3)在下面的方框内画出电路图；(4)在下图中将各器材连成实验电路．[解析]

(1)螺旋测微器可估读到0.001mm；毫米刻度尺估读到最小刻度的下一位，即0.1mm(2)P<0.75W，Rx≈3Ω，所以金属丝两端的电压应小于

＝1.5V，故电压表应选D；流过的电流应小于A＝0.5A，故电流表应选B；滑动变阻器从方便调节角度考虑G；其他有A.(3)注意电流表用外接法，滑动变阻器用分压式接法．实物连线如图所示．[答案]

见解析

(2009·临沂模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5Ω.实验室备有下列实验器材：A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程600mA，内阻约为1Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.3A)F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．电池E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线若干(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有__________．(2)为减小实验误差，应选用图中______________(填“a”或“b”)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来．(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635mm，两电表的示数分别如图所示，则电阻值为__________________Ω，电阻率为__________．解析：(1)由电池E决定了电压表选V1，结合Rx粗略计算电流在600mA内，故选A2，由Rx确定变阻器选R1.(2)因A1的内阻不能满足远小于Rx，故选b图．(3)Rx＝

Ω·m≈1.27×10－6Ω·m.答案：(1)ADEGH(2)b实物连接如图(3)2.41.27×10－6Ω·m【例2】用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ.给定电压表(内阻约为50kΩ)、电流表(内阻约为40Ω)、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻(约为250Ω)及导线若干．(1)画出测量R的电路图．(2)如右图所示中的6个点表示实验中测得6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：__________________.求出的电阻值R＝__________.(保留三位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如下图甲、乙所示．由图可知其长度为__________，直径为__________．(4)由以上数据可求出ρ＝__________.(保留三位有效数字)．[解答]

(1)RV≈50kΩ，RA≈40Ω，待测电阻R≈250Ω，满足即可忽略电压表的分流影响，将电流表采用外接法．因滑动变阻器规格未知，在满足实验条件前提下，可采用限流或分压式接法．测量R的电路图如下图甲、乙所示．

(2)作U－I图线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧.求该直线的斜率k＝，ΔU、ΔI分别用伏特和安培作单位，则R＝k＝229Ω(221～237Ω均正确)．(3)0.800cm0.194cm(4)据R＝ρ

l＝0.800cm＝8×10－3m直径d＝0.194cm＝1.94×10－3m，则S＝代入ρ＝解得ρ＝8.46×10－2Ω·m.

(2009·高考广东卷)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，并连接电路实物图甲．(2)实验的主要步聚如下：①正确连接电路，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，并据此绘出了图乙的关系图线，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，示数如图所示．金属丝的直径是________．图乙中图线的斜率、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)．解析：本题考查测定金属丝的电阻率，意在考查考生对测定电阻率实验的了解和基本仪器的使用，对实验数据的处理和实验误差的理解、分析能力、实验和探究能力．求斜率用两点法，即在图线上取两个点求解．设外电路电阻箱和电流表的总电阻为R，由闭合电路欧姆定律得

变形得到：

由此可知图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了金属丝电阻为零时的全电路(即电阻箱和电流表)电阻之和，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电阻率，代入数据计算即可．答案：(1)如图所示(2)改变金属丝上金属夹的位置(3)10.5～10.6金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)(4)0.198～0.202mm金属丝电阻率9.69×10－7Ω·m～1.02×10－6Ω·m【例3】(2009·浙大附中)有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图(甲)所示，此金属管线长约30cm，电阻约10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：A．毫米刻度尺B．螺旋测微器C．电流表A1(600mA,1.0Ω)D．电流表A2(3A,0.1Ω)E．电压表V(3V,6kΩ)F．滑动变阻器R1(2kΩ，0.5A)G．滑动变阻器R2(10Ω，2A)H．蓄电池E(6V,0.05Ω)L．开关一个，带夹子的导线若干(1)以上器材中，应选用的器材有__________(只填代号字母)．(2)在下面虚线框中画出你所设计的电路图，并把图(乙)的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值．(3)实验中要测量的物理量有：______________.(4)计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为：S0＝__________________.[思路点拔]灵活应用测金属丝电阻率的实验原理来解决实际问题，考查学生的创造性思维．[解析]

(1)电压表只能选量程3V的E，因此流过此金属管线最大电流约为3V÷10Ω＝0.3A，故电流表选量程600mA的A1；滑动变阻器R1最大阻值太大，不便于调节，故应选滑动变阻器R2.(2)由于Rx＝10Ω<，故采用电流表外接法；要求尽可能测出多组有关数值，故应采用滑动变阻器的分压式接法．(4)金属管线截面积S＝ρL/R，R＝U/I，S0＝a2－S，联立解得：S0＝a2－ρIL/U.[答案]

(1)ABCEGHI(2)电路及实验测量电路如图1和图2所示．(3)用螺旋测微器测横截面边长a，用毫米刻度尺测金属管线长度L，电压表示数U，电流表示数I.(4)a2－ρIL/U.如图所示，P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管(其长度L为50cm左右，直径D为10cm左右)，膜的电阻率为ρ，管的两端有导电箍MN，现有米尺，电压表V，电流表A，电源E，滑动变阻器R，开关S和