【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习课件第8章实验九《测量金属丝的电阻率》(含解析).ppt，共(68)页，1014.500 KB，由MTyang资料小铺上传

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恒定电流第八章实验九测量金属丝的电阻率主干梳理对点激活1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2．学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。3．会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压

表、滑动变阻器(阻值范围0～50Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。1．测金属丝直径d：在准备好的金属丝上三个不同位臵用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d。2．按照电路图连好电路。3．测量金属丝有效长度l：将金属丝两端固定在接线柱

上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值l。4．求金属丝的电阻R：把滑动变阻器调到接入电路中的阻值最大的位臵，检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位臵，读取多组电压电流值并记录在

表格中，断开开关S，求出金属丝电阻R的平均值。5．整理仪器。1．金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。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。1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行；为了准确测量金属丝的长

度，测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。3．开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。4．电流不宜太大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间

不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。5．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、滑动变阻器、待测金属丝、电流表连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。6．若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离大一

些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离线较远的点可以不予考虑。考点细研悟法培优考点1仪器的选择和电路的设计例1(2020·吉林省吉林市高三第三次调研)如图甲所示，测量电阻丝的电阻率ρ，电阻丝的电阻约为20Ω。先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻

度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位臵，从而改变接入电路中电阻丝的长度。除电池组E(电动势为3.0V，内阻约1Ω)、电阻箱R(0～999.9Ω)、开关、导线若干，可供选择的器材还有：电流表A1

(量程0～100mA，内阻约5Ω)电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.2Ω)(1)实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位臵分别测量电阻丝的直径；B．根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；D．将

金属夹夹在电阻丝上某位臵，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．断开开关，改变________________________的位臵，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次的R和L数据；F．断

开开关。金属夹与电阻丝接触点(2)如图乙，用螺旋测微器测量电阻丝直径为d＝___________mm。(3)电流表应选择__________(选填“A1”或“A2”)。(4)用记录的多组R和L的数据，绘出了如图丙所示图线，截距分别为R0和L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电

阻丝的电阻率表达式ρ＝_________(用给定的字母表示)。0.730A1(1)根据实验原理与实验步骤，断开开关，改变金属夹与电阻丝接触点的位臵，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏，重复多次，记录

每一次的R和L数据。(2)由图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度读数是0.5mm，可动刻度读数是23.0×0.01mm＝0.230mm，则金属丝直径为d＝0.5mm＋0.230mm＝0.730mm。尝试解答尝试解答[变式1]为了测定金属丝的电阻率，某实验小组将一段金属

丝拉直并固定在米尺上，其两端可作为接线柱，一小金属夹夹在金属丝上，且可在金属丝上滑动。请完成以下内容。(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径，示数如图甲所示，则其直径d＝_______________________mm。(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为3Ω。0.751(0.750～0

.752均可)(3)实验室提供的实验器材如下：A．电压表V(0～3V，内阻约20kΩ)B．定值电阻10ΩC．定值电阻100ΩD．蓄电池(电动势约12V，内阻不计)E．开关S一只F．导线若干答案如图所示根据题

目要求，在虚线框内完成设计的实验电路图，其中定值电阻R应选_____(选填“B”或“C”)；金属丝电阻率的表达式ρ＝_____________(用a、b、c、d、R表示)。B解析考点2数据处理与误差分析例2(2020·江苏省南

京市、盐城市二模)某同学想利用两节干电池测定一段粗细均匀的电阻丝的电阻率ρ，设计了如图甲所示的电路。ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，R0是阻值为2Ω的保护电阻，导电夹子P与电阻丝接触始终良好(接触电阻忽略不计)。(1)该同学连接成如图甲所示实验电路。请指出

图中器材连接存在的问题______________________________________________________。(2)实验时闭合开关，调节P的位臵，将aP长度x和对应的电压表示数U、电流表示数I的数据记录如下表：电压表应接3V量程，开始实验前开关应断

开②根据测得的直径可以算得电阻丝的横截面积S＝1.2×10－7m2，利用图乙图线，可求得电阻丝的电阻率ρ为__________________________________________Ω·m；根据

图乙中的图线可求出电流表内阻为______Ω。(保留两位有效数字)③理论上用此电路测得的金属丝电阻率与其真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。1.2×10－6(1.1×106～1.3×10－6均可)2.0相同尝试解答(1)电压表应接3V量程，开始实

验前开关应断开(2)①图见解析②1.2×10－6(1.1×106～1.3×10－6均可)2.0③相同(1)电源为两节干电池，则电压表应接3V量程；为保证电路安全，开始实验前开关应断开。(2)①图像如图所示。尝试解答③由以上分析可知，电流表内阻对

直线的斜率无影响，则理论上用此电路测得的金属丝电阻率与其真实值相比相同。尝试解答[变式2](2020·北京市海淀区二模)为测量某金属丝的电阻率，小明同学设计了如图甲、乙所示的两种实验方案，已知电源的电动势和内阻在实验过程中保持不变。(1)小明先进行了如图甲方案的测量。①他首

先用米尺测出接入电路中金属丝的长度l＝50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图所示，则金属丝直径的测量值d＝________mm。0.360②实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位臵，并依

次记录了两电表的测量数据如下表所示，其中5组数据的对应点他已经标在如图所示的坐标纸上，请你标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线。实验次数123456U/V0.901.201.501.802.102.40I/A0.180.240.310.370.430.49答案图见解析③该方案测得的金属丝的电

阻率ρ＝___________________________________Ω·m(计算结果保留两位有效数字)。9.9×10－7(9.7×10－7～1.1×10－6均可)示。请用金属丝的直径d、RL图

线斜率的绝对值k和必要的常数，写出该金属丝电阻率测量值的表达式ρ＝__________。(2)小明又进行了如图乙方案的测量，实验中闭合开关S后，他可以通过改变接线夹(即图乙中滑动变阻器符号上的箭头)接触金属丝的位臵以控制接入电路中金属丝的长度，并通过改变电阻箱接

入电路中的阻值R，保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，并在RL坐标系中描点连线，作出RL的图线如图所(3)实验过程中，小明同学长时间保持电路闭合。请从实验误差考虑，分析说明这样的操作对电阻率的测量有何影响。_________

__________________________________________________________________________。(4)电表的内阻可能对实验产生系统误差，请你分别就这两种方案说明电表内阻对电阻率测量结果是否会产

生影响_________________________________________________________________________________________________________________________；若产生影响，将导致电阻率

的测量结果偏大还是偏小________________________________。长时间通电，金属丝产生焦耳热，温度升高，导致所测电阻率比其所处环境温度下的偏大甲方案，由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻的测量值偏小，电阻率测量值偏小；乙方案中电表内阻对测量结

果没有影响甲方案偏小；乙方案没有影响解析(1)①螺旋测微器的读数为0＋36.0×0.01mm＝0.360mm。②描点并画出UI图线如图所示。解析解析(3)长时间通电，金属丝产生焦耳热，温度升高，导致所测电阻率比其所处环境温度下的偏大。(4)甲方案，由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，

电阻的测量值偏小，电阻率测量值偏小；乙方案中电表内阻对测量结果没有影响。解析考点3实验的改进与创新例3(2020·宁夏石嘴山市高三下学期4月模拟)某同学设计了一个检测河水电阻率的实验。他在一根粗细均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图甲所示，两电极相距

L＝0.314m，其间充满待测的河水。他选用了以下仪器测量玻璃管内河水的电阻：量程15V、内阻约300kΩ的电压表；量程300μA、内阻约50Ω的电流表；最大阻值1kΩ的滑动变阻器；电动势E＝12V、内阻r＝6Ω的电池组；开关一只，导线若干。

(1)该同学装入河水前先用游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图乙所示。玻璃管的内径d＝________mm。(2)该同学设计了合理的测量电路，通过改变滑动变阻器阻值测得了玻璃管两端的电压和电流，并在图丁的UI坐标系内描出了9个数据点。请在图丙的实物图中用笔画线代替导线完善

电路的连接。(3)请在图丁中作出UI图像，计算出玻璃管内水柱的电阻R＝______________________________________Ω，电阻率ρ＝________________________Ω·m(结果保

留三位有效数字)。5.501.00×105(0.922×105～1.08×105均可)7.56(6.97～8.17均可)尝试解答(1)5.50(2)图见解析(3)图见解析1.00×105(0.922×105～1.08×105均可)7.5

6(6.97～8.17均可)。(1)游标卡尺主尺读数为5mm，游标尺为20分度，精度值为0.05mm，所以游标卡尺的读数为d＝5mm＋10×0.05mm＝5.50mm。(2)根据UI图像可知电流从零开始变化，所以滑动变阻器应用分压式接法；由于水柱的电阻远大于电流表内阻，

所以电流表应用内接法。实物连线图如图所示。尝试解答尝试解答[变式3](2020·青海省西宁市复习检测)国标规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω·m。某同学利用图甲电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水

量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动，实验器材还有：电源(电动势约为3V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为3V，内阻很大)，电压表V2(量程为3V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4kΩ)，定值电阻R2(阻值2kΩ)，电阻箱R(最大阻值9

999Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。实验步骤如下：A．用游标卡尺测量玻璃管的内径dB．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度LC．把S拨到1位臵，记录电压表V1示数D．把S拨到2位臵，调整电阻箱阻值，使电

压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值RE．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值RF．断开S，整理好器材(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则d＝_______m

m。(2)玻璃管内水柱的电阻的表达式为Rx＝_______(用R1、R2、R表示)。30.00(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的图像，则坐标轴的物理量分别为______________________________________

______________________________。(4)本实验中若电压表V2内阻不是很大，则自来水电阻率的测量结果将________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。纵坐标表示电阻箱阻值偏小解析(1)游标卡尺的主

尺读数为3.0cm＝30mm,20分度游标尺上第0个刻度和主尺上某刻度对齐，所以游标尺读数为0×0.05mm＝0.00mm，玻璃管内径d＝30mm＋0.00mm＝30.00mm。解析解析高考模拟随堂集训1．(2019·天津高考)现测定长

金属丝的电阻率。(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________________________mm。0.200(0.196～0.204均可)(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段

金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。电源E(电动势10V，内阻约为10Ω)电流表A1(量程0～250mA，内阻R1＝5Ω)电流表A2(量程0～300mA，内阻约为5Ω)滑动变阻器R(最大阻值10Ω，额定电流2A)开关S及导线若干答案图见解析(3)某

同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝____________。从设计原理看，其测量值与真实值相比_________(填“偏大”“偏小”或“相等”

)。相等解析(1)d＝20.0×0.01mm＝0.200mm。(2)本题要测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的满偏电压UA1＝ImR1＝1.25V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。解析2

．(2020·陕西省榆林市高三下学期线上模拟)在“测量金属丝的电阻率”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甲所示，其读数应为________________________m

m(该值接近多次测量的平均值)。0.398(0.397～0.399均可)(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。测量所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、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：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A

0.0200.060.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx使用的电路是如图_______(选填“乙”或“丙”)所示的电路。(3)图丁是测量Rx的实物电路图(未连接完整)。闭合开关前，滑动变阻器的滑片

P应臵于变阻器的一端，可使闭合开关后，电压表或电流表不至于被烧坏。请根据第(2)问中所选的电路图，补充完成丁中实物图的连线。答案图见解析图1乙(4)这个小组的同学在坐标纸上建立UI坐标系，如图戊所示，图中已标出了与测量数据对应的7个坐标点。请在图戊中描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝_

__________________Ω(保留两位有效数字)。答案图见解析图2(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为___(填选项前的符号)。A．1×10－2Ω·mB.1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD.1×10－8Ω·m4.5(4.2～4.8均可)C解析(1)螺旋

测微器的精确度为0.01mm，读数为d＝0＋39.8×0.01mm＝0.398mm。(2)从给出的数据表可知，电流表和电压表的读数变化范围较大，所以变阻器采用的应是分压式接法，即测量电路采用的是图乙。(3)根

据电路图知，滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，连接实物如图1所示。解析解析3．(2020·河北衡水中学第一次联考)某同学测量一金属导体的电阻率，如图甲所示，该导体的横截面为空心的正方形。外正

方形的边长是内正方形边长的2倍且内正方形中空。经粗略测量该金属导体的电阻为5Ω左右。为了精确测量它的阻值R，以便进一步测出该材料的电阻率ρ，实验室备有下列器材：A．电源E(电动势为3V，内阻不计)B．电流表A1(量程为0～1A，内阻r1约为0.1Ω)C．电流表A2(量程为0

～0.6A，内阻r2＝5Ω)D．滑动变阻器R0(阻值范围为0～3Ω)E．开关S，导线若干(1)请在图乙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图。答案图见解析(2)做实验时，先把滑动变阻器滑片P滑动到A端，闭合开关S，滑动P到合适位

臵，记录电流表A1的读数I1，记录电流表A2的读数I2，可以求出金属导体电阻R＝__________(用题中所给字母表示)，然后滑动滑片，多次测量求平均值，可得到更精确阻值。(3)该同学测得外正方形的边长为a，金属导体

的长度为L。用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ＝___________。解析(1)测电阻需要电压表和电流表，本题器材中没有电压表，但电流表A2的内阻已知，可当成电压表使用，其满偏电压Ug2＝I

g2·r2＝3V。因为其内阻r2已知，则电流表A1采用外接法时，可消除A2表分流带来的误差。电路图如图所示。解析4．(2020·河北省保定市二模)小明同学购买了一捆标称长度为L＝100m的铜导线，他想用学过的知识来测量该导线的电阻率。他先用多用电表粗测了该导线的电阻Rx大约为2Ω。然后从实

验室还找到以下器材：A．电源E：电动势约为4.0V，内阻约0.2Ω；B．电流表A1：量程为0.6A，内阻r1＝1Ω；C．电流表A2：量程为3A，内阻约为0.1Ω；D．定值电阻R1＝20Ω；E．定值电阻

R2＝5Ω；F．滑动变阻器R：最大阻值5Ω；G．开关S一个，导线若干；H．螺旋测微器。(1)他用螺旋测微器测量导线的直径d，其中一次测量的示数如图甲所示，d＝________________________mm。(2)请根据方框乙内的部分电路，合理选用所给器材，补全测量铜导线电

阻的电路，要求在电路图上注明所选元件符号。答案图见解析1.128(1.127～1.129均可)(3)小明用设计的电路进行实验，获得多组电流表A1和A2的读数I1、I2，描点作图得到如图丙所示的图像。如果把图甲中示数

作为铜导线的直径，可以算出铜导线的电阻率为ρ＝_________×10－8Ω·m(取π＝3.14，计算结果保留两位小数)。(4)通过查询相关资料，小明发现铜导线的标准电阻率ρ0＝1.75×10－8Ω·m，则该导线的实际长

度为________m(保留三位有效数字)。96.51.69解析(1)根据螺旋测微器读数原则，d＝1mm＋12.8×0.01mm＝1.128mm。(2)粗测该导线阻值约为2Ω，故电路中最大电流约为2A，电流表选择A2；因所给器材中无电压表，故应该用A1和定值

电阻串联改装成电压表，为了使改装的电压表指针偏转明显以减小误差，定值电阻选R2，此电压表量程为3.6V；改装的电压表内阻已知，故电流表A2采用外接法。故实验电路如图所示。解析解析本课结束