高考物理一轮复习课件【知识导航+拓展迁移】 测量金属丝的电阻率

第四讲测定金属的电阻率刻度尺螺旋测微器金属丝游标卡尺一、基本原理1.游标卡尺螺旋测微器测直径游标卡尺10分度读数练习051001051001051001051001051001游标卡尺10分度读数练习010200123010200123游标卡尺20分度读数练习010200123010200123010200123游标卡尺20分度读数练习01234567890012345678910游标卡尺50分度读数练习01234567890012345678910螺旋测微器的读数练习15205100101520510152051002025301510152051002025301510测量圣器刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)游标卡尺110游标卡尺220游标卡尺350螺旋测微器509mm0.1mm0.1mm19mm0.05mm0.05mm49mm0.02mm0.02mm0.01mm转一圈后退0.5mm测量工具的精确度一、基本原理1.游标卡尺螺旋测微器测直径刻度尺螺旋测微器游标卡尺伏安法测电阻外接法内接法RxRx2.伏安法测电阻第四讲测定金属的电阻率②滑动变阻器首选限流式。①金属丝电流表外接AV1.滑动变阻器首选限流式。不明确就选分压式2.金属丝：电流表外接,海水：电流表内接。一、基本原理第四讲测定金属的电阻率二、注意事项3.测金属丝长度应将其拉直，测电压表两端点间的距离，反复测量三次，求其平均值。4.测金属丝直径要选三个不同部位，测量其平均值。5.滑片一开始一定要处在使电表示数最小的位置。6.通过金属丝电流不宜过大，通电时间不宜过长，1.滑动变阻器首选限流式。不明确就选分压式2.金属丝：电流表外接,海水：电流表内接。二、注意事项二、注意事项第三讲第2课时测量金属丝的电阻率一、基本原理系统误差(1)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。(2)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。偶然误差(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的，直径的测量是产生误差的主要来源之一。(2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。思考：如何减小电表读数带来的偶然误差？三、误差分析思考：如何减小电表读数带来的偶然误差？1.首选小量程电表。2.读数要超过量程的三分之一。如果电表量程不合适,就需要改装电表。3.电表要正确估读。最小刻度是1的，估读到下一位。最小刻度是2、5的，估读到本位。多用电表可以不估读。考法一实验原理与操作1．(2022·合肥模拟)在“测量金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为3Ω，实验室备有下列实验器材：A．电压表V(量程3V，内阻约为3kΩ)B．电流表A(量程0.6A，内阻约为1Ω)C．滑动变阻器R(0～10Ω，额定电流0.5A)D．电源E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)E．开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用图中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图。(2)现用刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得其直径示数如丙图，则直径为__________mm。图丁为两电表的示数，则该金属丝的电阻率为_______________________Ω·m(结果保留三位有效数字)。1.16×10－6乙0.6082．在探究“决定导线电阻因素”的实验中。需要进行以下测量：(1)

用螺旋测微器测得导线的直径如图所示，其读数是0.701mm。请在图中相应刻度处的方框内填入正确数字。(2)欲用伏安法测定一段电阻丝的电阻，其阻值约为12Ω，要求测量结果尽量准确，并且电压、电流测量范围尽可能大一些。下列器材中：电流表应选用(填器材的标号，下同)________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。并在下面的虚线框内画出你设计的实验电路图。A．电池组E(6V，内阻很小)B．电流表A1(0～3A，内阻约0.01Ω)C．电流表A2(0～0.6A，内阻约0.1Ω)D．电压表V1(0～3V，内阻约3kΩ)E．电压表V2(0～6V，内阻约6kΩ)F．滑动变阻器R1(0～5Ω，2A)G．滑动变阻器R2(0～1kΩ，1A)H．开关、导线2520150.701=0.5＋0.201A2V2R13．(2021·福建高考)

某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00cm电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值约为100～200Ω，材料未知。实验过程如下：(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为________mm。(2)对多用电表进行机械调零。

(3)将多用电表的选择开关旋至________倍率的电阻挡

(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。

(4)将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线。

(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为________Ω。

(6)测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置。

(7)实验测得的该电阻丝电阻率为____________________Ω·m(结果保留3位有效数字)。考法二数据处理与误差分析1.414×101603.14×10－44．(2021·北京等级考)在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。(1)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是________Ω。(2)除电源(电动势3.0V，内阻不计)、电压表(量程0～3V，内阻约3kΩ)、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：A．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.1Ω)B．电流表(量程0～3.0A，内阻约0.02Ω)C．滑动变阻器(最大阻值10Ω，额定电流2A)D．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定电流0.5A)为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(选填实验器材前对应的字母)。6AC(3)该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的U-I图线。根据图线得出该金属丝电阻R＝________Ω(结果保留小数点后两位)。(4)用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。5.80刚闭合，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。

[例1]某实验室中有一捆铜电线，实验小组的同学想应用所学的电学知识来测量这捆电线的长度。他们设计了如图甲所示的电路来测量这捆电线的电阻Rx，图中a、b之间连接这捆电线；V1和V2可视为理想电压表；R为阻值范围为0～999.0的电阻箱；E为电源；R0为定值电阻；S为开关。采用如下步骤完成实验：(1)先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d，如图乙所示，则d＝___________mm；

(2)按照图甲所示的实验原理线路图，将实物电路连接好；(3)将电阻箱R调节到适当的阻值，闭合开关S，记下此时电阻箱的阻值R、电压表V1的示数U1、电压表V2的示数U2，则这捆电线的阻值表达式为Rx＝___________(用R、U1、U2表示)；1.200

2.6147[例2]

(2022·青岛模拟)电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，电导率是电阻率的倒数。若合格纯净水的电导率σ≤2μS/cm，为方便检测，实验小组把电导率换算为电阻率，即合格标准为电阻率ρ≥5×103Ω·m。为测量该纯净水的电阻，将水样装入一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器内，容器两端用圆片状金属电极密封。测得该容器两电极间长度为5.0cm，圆柱内径圆面积为1.0cm2。除待测水样Rx外，实验室还提供如下器材。A．电流表A1(量程0～1mA，内阻为15Ω)B．电流表A2(量程0～300μA，内阻约为100Ω)C．电压表V1(量程0～3V，内阻为5kΩ)D．电压表V2(量程0～15V，内阻约为20kΩ)E．滑动变阻器R1(阻值范围0～20Ω，允许通过的最大电流为2A)F．滑动变阻器R2(阻值范围0～1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A)G．定值电阻R3＝5kΩH．电源E(电动势为6V，内阻r约2Ω)I．开关和导线若干(1)由于不知道容器内水样的电阻，该小组采用试触法确定电路的连接方式，如图甲，将电压表的不固定接头分别与b、c接触，观察电压表和电流表指针偏转情况，发现电流表的指针偏转变化明显，电压表指针偏转几乎不变，则应将电压表接头接在________(选填“b”或“c”)点。同时根据电表示数粗略估算水样电阻Rx约为30kΩ。cRx≈

=2.5×104Ω(2)为了多测几组数据，并且尽量精确测量水样电阻Rx，请在图乙的方框内画出实验电路原理图，并标明所选用器材。(3)将实验中测得的多组电压表和电流表的示数，在U-I坐标系中描点连线，得到图线如图丙，根据图线可得水样的阻值Rx＝________________Ω(保留2位有效数字)。(4)根据题中有关数据，请你判断该水样是否合格？________(选填“是”或“否”)。乙A.电流表A1(量程0～1mA，内阻为15Ω)B.电流表A2(量程0～300μA，内阻约为100Ω)C.电压表V1(量程0～3V，内阻为5kΩ)D.电压表V2(量程0～15V，内阻约为20kΩ)E.滑动变阻器R1(阻值范围0～20Ω，

允许通过的最大电流为2A)F.滑动变阻器R2(阻值范围0～1kΩ，

允许通过的最大电流为0.5A)G.定值电阻R3＝5kΩH.电源E(电动势为6V，内阻r约2Ω)

I.开关和导线若干2.5×104否[例3]

(2022·沈阳模拟)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R0＝4.0Ω，电源电动势E＝3.0V，电流表内阻忽略不计，滑片P与电阻丝始终接触良好。(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。0.400(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。1.1×10－6

1.3例4

有一根均匀的管线状导体，横截面如图甲所示，长约为5.0cm，电阻值约为6Ω.可供选择的器材有：A.电流表(量程0.6A，内阻约为0.1Ω)B.电流表(量程3A，内阻约为0.03Ω)C.电压表(量程3V，内阻约为3kΩ)D.滑动变阻器(1750Ω，0.3A)E.滑动变阻器(15Ω，3A)F.蓄电池(6V，内阻很小)G.开关一个，带夹子的导线若干(1)使用游标卡尺测量管线状导体的长度如图乙所示，则管线状导体的长度L＝________

cm.(2)要精确测量管线样品的阻值，电流表应选____，滑动变阻器应选____.(填选项前的字母)(3)请将如图3所示的实际测量电路补充完整.5.01AE(4)已知管线状导体材料的电阻率为ρ，通过测量得出电压表示数为U，电流表示数为I，外径为d，要想求得管线状导体内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是

__________，计算中空部分横截面积的表达式为S＝________.导体长度L管线状例5.(2021·广东广州市综合测试)“测定铜导线的电阻率”实验中可供选用的器材有：A.横截面积为1.0mm2、长度为100m的一捆铜导线(电阻Rx约2Ω)B.电流表G：内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝3mAC.电流表A：量程0.6A，内阻约1ΩD.滑动变阻器R：最大阻值5ΩE.定值电阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000ΩF.电源：电动势6V，内阻不计G.开关，导线若干请完成下列实验内容：(1)把电流表G与定值电阻改装成量程为3V的电压表，则定值电阻应选____(填“R1”或“R2”).R1解析需要串联的定值电阻阻值R＝

－Rg＝900Ω，所以应选R1.(2)为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选图4四幅中的___，电路中R0的作用是_____________________________.甲图4增大电流表G的读数以减小误差解析电流表应采用外接法；为了尽可能获取多组数据，应采用分压电路，故选甲电路.R0的作用是增大电流表G的读数以减小误差.(3)根据正确的电路图，在图5中完成实物图的连接(已正确连接了部分导线).图5答案

见解析图解析根据电路图，实物连接如图.(4)某次测量中，电流表G的读数为2.40mA时，电流表A的读数为0.50A，由此求得铜导线的电阻率为__________Ω·m.(保留两位有效数字)1.8×10－8例6

(2021·浙江学军中学模拟)某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10cm，宽度为4.52cm.(1)某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，水面的高度为4.50cm，