高考物理一轮复习第九章实验八测定金属的电阻率课件

实验八测定金属的电阻率一、实验原理与操作二、注意事项1.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值.

2.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，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值.

3.实验连线时，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.4.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.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强度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.三、误差分析1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，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率时，若采用的是电流表外接法，电阻测量值小于真实值，电阻率的测量值偏小；若采用的是电流表内接法，电阻测量值大于真实值，电阻率的测量值偏大. 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.考点1螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器的构造及读数：

(1)螺旋测微器的构造：如图S8-1所示是常用的螺旋测微器.它的测砧A和固定刻度B固定在U形框架F上.旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在B上.图S8-1

(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆P与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度H上有50个等分刻度，每转动一小格，P前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.(3)读数：测量时被测物体长度的整数(或半整数)毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出.①测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米).

②固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为××.5mm，没露出则为××mm.(××表示固定刻度水平线下面的刻度数)③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.2.游标卡尺：

(1)构造：如图S8-2所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉.图S8-2(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.

(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为10、20、50刻度，可准确到0.1mm、0.05mm、0.02mm，如下表所示：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)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm

(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.

【典题1】某同学用如图S8-3甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先转动______使F靠近小球，再转动_______使F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数.正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________mm.乙图S8-3

甲答案：DHG6.700

【典题2】如图

S8-4所示，请读出各游标卡尺的读数，甲：____________，乙：____________，丙：____________.甲乙丙图S8-4答案：11.4mm10.60mm4.20mm两种接法内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV考点2内接法与外接法的误差分析1.电流表的内接法和外接法的比较.(续表)2.两种电路的选择.

(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx

较大，宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大、小外偏小”.(2)临界值计算法：

(3)实验试探法：按图S8-5所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法.图S8-5

(4)若知电流表内阻，无论待测电阻多大，均用电流表内接法.若知电压表内阻，无论待测电阻多大，均用电流表外接法.【典题3】某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻率实验中，实验室备有下列实验器材：A.电压表(量程0～3V，内阻约为15kΩ)；B.电流表(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)；C.电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)；D.变阻器R1(0～100Ω，0.6A)；E.电池组E(电压为3V)；F.待测金属丝(阻值约为5Ω)；G.开关S，导线若干，游标卡尺，螺旋测微器等.(1)为减小实验误差，电流表应选用__________(填字母).

(2)甲、乙两位同学分别画出了两个电路图，如图S8-6甲、乙所示.为减小实验误差，本实验选用_____(填“甲”或“乙”)图比较合适，用该电路测量电阻值测量结果会________(填“偏大”偏小”或“不变”).乙

甲

图S8-6答案：(1)C(2)甲偏小两种接法限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围0≤U≤E分压电路调节范围大考点3分压法和限流法的选择1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法.两种接法限流式接法分压式接法对比说明负载R上电流调节范围分压电路调节范围大闭合S前滑片

P位置b端a端都是为了保护电路元件(续表)2.必须选用分压式的“3种情况”.

(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法.

(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法.(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法.

【典题4】有一个电阻Rx，其阻值大约是10Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值.可供选择的电路如图S8-7甲、乙所示，可供选择的器材如下：甲乙

图S8-7A.电动势为4.5V、内阻不计的电源E；B.量程为0～15V、内阻10kΩ的电压表V1；C.量程为0～3V、内阻6kΩ的电压表V2；D.量程为0～300mA、内阻4Ω的电流表A1；E.量程为0～5A、内阻2Ω的电流表A2；F.最大阻值20Ω、额定电流1.5A的滑动变阻器R1；G.最大阻值500Ω、额定电流0.5A的滑动变阻器R2；H.开关和若干根导线.则选用的电路是________(填“甲”或“乙”)，选用的器材有______________(填字母).答案：甲A、C、D、F、H考点4测金属丝电阻率实验

【典题5】(2023年广东部分学校联考)某探究小组设计了测量通电螺线管的电阻率的实验，所用器材有：恒压电源E(内阻可忽略)，毫安表mA(量程为100mA，内阻可忽略)，定值电阻R0(阻值为500Ω)，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，开关S，待测螺线管Rx，导线若干.请完成下列实验操作和计算.(1)如图S8-8甲所示为实验原理图，按图甲将图乙中的实物连线.乙

甲

图S8-8(2)测量螺线管的电阻率.①将电阻箱置于最大阻值处.

②闭合开关S，逐渐改变电阻箱接入电路的阻值，使毫安表指针有较大角度偏转.此时毫安表示数如图S8-9甲所示，I1＝_______mA，对应电阻箱读数(如图乙所示)为R1＝________Ω.甲乙图S8-9③继续改变电阻箱接入电路的阻值，得出第二组毫安表和电阻箱读数，分别为I2＝88mA，R2＝320.0Ω.④断开开关S，根据上述数据，计算得到通电螺线管的电阻为________Ω(结果保留三位有效数字).⑤将导线从螺线管中取下来，拉直测出其长度和直径，从而可求得该待测通电螺线管的电阻率.(3)误差分析本实验若考虑毫安表内阻，则测得通电螺线管电阻比真实值__________(填“偏大”或“偏小”).答案：(1)如图D41所示(2)②66620.0④80.0(3)偏大图D41实验原理的创新1.采用等效替代法测变化的电阻.2.通过R-L图线求电阻率.(续表)测电阻方法的创新

【典题6】(2022

年浙江卷)小明同学根据图S8-10甲的电路连接器材来探究导体电阻与其影响因素的定量关系.实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的甲乙丙

图S8-10 (1)在实验中使用的是______(填“0～20Ω”或“0～200Ω”)的滑动变阻器.(2)在某次测量时，量程为3V电压表的指针位置如图丙所示，则读数U＝________V.(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8

m2，则合金丝甲的电阻率为__________Ω·m(结果保留2位有效数字).(4)图乙中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与甲的横截面积________(填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积.最大约为8Ω，为了使电压表有明显的读数变化，则滑动变阻器的阻值不能太大，选0～20Ω比较合适. (2)量程为3V的电压表，精度为0.1V，估读到0.01V，则电压为1.32V.

(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，电阻率不变，而横截面积变为S′＝S＋S乙，由题图乙中图线b可得10-8m2＞S，合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积.

答案：(1)0～20Ω(2)1.32(1.31～1.34均可) (3)1.1×10-6(0.90×10-6～1.3×10-6均可)(4)小于

【迁移拓展】(2022年江苏苏州模拟)某实验小组为了测量自来水的电阻进而得出自来水的电阻率，在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满自来水，玻璃管两端口用插有铁钉的橡皮塞塞住，进行如下实验.

(1)注水前，用如图S8-11甲所示游标卡尺的________(填字母)测量爪测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径为________mm.甲乙图S8-11(2)用多用电表欧姆挡“×1k”倍率，对玻璃管中水的电阻进行测量，示数如图S8-12为______kΩ.图S8-12

(3)为了精确测量水柱的阻值，实验小组采用如图S8-13甲所示的实验电路进行实验. ①请在图乙中根据该实物图完成对应的电路图.甲乙图S8-13U/V0.080.200.300.400.500.55I/μA2578117145185195②在闭合开关之前，应把滑动变阻器的滑片P置于最______(填“左”或“右”)端.

③实验时电流表采用量程为0～200μA(内阻约500Ω)的微安表，电压表是量程为0～3V(内阻不祥)的伏特表.闭合开关后调节滑片P，测得的数据如下.请在图S8-14坐标