第10章 实验11 测量金属丝的电阻率(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第十章 电路及其应用 实验11　测量金属丝的电阻率 1.进一步掌握伏安法测电阻的实验方法,能正确连接电路和进行实验操作。2.掌握测量电阻率的实验电路、数据处理和误差分析。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 实验储备·归纳 自主落实 回扣教材 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 实验类型·突破 关键能力 深度剖析 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 类型1　实验基本技能应用 【典例1】　(2023·北京卷)采用图甲所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (1)实验时,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应处在________(填“M”或“N”)端。 (2)按照图甲连接实物图,如图乙所示。闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为________(填“a”“b”或“c”)。若闭合开关,该错误连接会带来的问题有_____________________________。 解析　(1)实验时,闭合开关S前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应处在M端。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)滑动变阻器采用分压式接法,滑动变阻器下端两接线柱与电源相连,故b导线接错;该错误带来的问题是移动滑片的过程中电压表和电流表的示数不变。 答案　(1)M　(2)b　③移动滑片时,电压表和电流表的示数不变(其他合理答案也正确) 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 【典例2】　(2023·全国乙卷)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表 (内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属 丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空: (1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=________,金属丝的电阻r=________。(结果均用R0、U1、U2表示) 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示。 (4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。 (5)用米尺测量金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图乙所示,该读数为d=________ mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。 U1/mV 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2/mV 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ=________× 10-7 Ω·m(保留2位有效数字)。 解析　(2)由于电压表内阻非常大,故K接2时电压表两端电压与K接1时金属丝和R0两端电压相等,即U2=U1+IR0,故流过金属丝的电流I=,由电阻的定义式可知金属丝的电阻r==。 (5)由题图乙可知螺旋测微器的固定刻度读数为0 mm,可动刻度读数为15.0×0.01 mm=0.150 mm,故该读数为d=0.150 mm。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (6)金属丝的横截面积S=πd2,由电阻定律有r=ρ,将相关数据代入解得ρ≈5.0×10-7 Ω·m。 答案　(2)　　(5)0.150　(6)5.0 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 类型2　实验的迁移、拓展和创新 考向1　实验电路的改变 【典例3】　(2023·广东卷)某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有:电源E(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表mA(量程 15 mA,内阻可忽略);电阻R1(阻值500 Ω)、R2(阻值500 Ω)、R3(阻值 600 Ω)和R4(阻值200 Ω);开关S1和S2;装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池;导线若干。请完成下列实验操作和计算。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (1)电路连接。 图甲为实验原理图,在图乙的实物图中,已正确连接了部分电路,只有R4一端的导线还未连接,该导线应接到R3的________(填“左”或“右”)端接线柱。 甲 乙 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)盐水电导率和温度的测量。 ①测量并记录样品池内壁的长宽高,在样品池中注满待测盐水。 ②闭合开关S1,________开关S2,毫安表的示数为10.0 mA,记录此时毫安表的示数;计算得到流过样品池的电流I1为________mA。 ③________开关S2,毫安表的示数为15.0 mA,记录此时毫安表的示数;计算得到流过样品池的电流I2为________mA。 ④断开开关S1,测量并记录盐水的温度。 (3)根据上述数据,计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为________Ω,进而可求得该温度时待测盐水的电导率。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 解析　(1)根据题图甲电路可知,R4一端的导线应接到R3的右端接线 柱。 (2)②闭合开关S1,断开开关S2,毫安表的示数为10.0 mA, 则通过电阻R4的电流为I4=,根据电路构造可知,流过样品池的电流I1=I3+I4= 40.0 mA;③闭合开关S2,毫安表的示数为15.0 mA,则流过R4的电流为I4'=,流过样品池的电流I2=I3'+I4'=60.0 mA。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (3)设待测盐水的电阻为R0,根据闭合电路欧姆定律,开关S2断开时,E= I1,开关S2闭合时E=I2,代入数据解得R0=100 Ω。 答案　(1)右　(2)②断开　40.0　③闭合　60.0　(3)100 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 考向2　数据处理的改变 【典例4】　(2023·辽宁卷)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下: 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 a.测得样品截面的边长a=0.20 cm; b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动; 图(a) 图(b) 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L; d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断开开关S; e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。 回答下列问题: (1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离。 (2)写出电阻率的表达式ρ=________(用k、a、I表示)。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ=________Ω·m(保留2位有效数字)。 解析　(1)由图(a)可知,电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压,从图(b)中可以看出L越大,电压表示数U越大,且U-L图像的延长线过坐标原点,在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大,电压越大,说明L为电压表所测样品部分的长度,即L是丙到乙的距离。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)电阻决定式为R=ρ,其中所测样品横截面积为S=a2,解得ρ==,其中电阻R=,解得ρ=,由图(b)可知,U-L图像的斜率为k=,所以该样品的电阻率可以表示为ρ=。 (3)由图(b)可知斜率为k= V/m=6.5 V/m,代入电阻率的表达式解得ρ== Ω·m=6.5×10-5 Ω·m。 答案　(1)乙　(2)　(3)6.5×10-5 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 考向3　实验目的改变 【典例5】　(2022·广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器敏感元件,某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系,实验过程如下: (1)装置安装和电路连接。 如图甲所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图乙所示的电路中。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量。 ①将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即为导电绳拉后的长度L。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 ②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2,闭合开关S1,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适位置,记录两表的示数U和I1。 ③闭合S2,电压表的示数________(填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数I2,则此时导电绳的电阻Rx=________(用I1、I2和U表示)。 ④断开S1,增大导电绳拉伸量,测量并记录A、B间的距离,重复步骤②和③。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值________(填“有”或“无”)影 响。 (4)图丙是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为________cm,即为机械臂弯曲后的长度。 解析　(2)闭合S2后,并联部分的电阻减小,根据闭合电路欧姆定律,电压表的示数变小。加在导电绳两端的电压为U,流过导电绳的电流为I2-I1, 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 因此导电绳的电阻Rx=。 (3)在闭合S2之前,电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流,闭合S2之后,加在电压表两端的电压保持不变,因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1,故流过导电绳的电流是I2-I1,与电压表内阻无关,电压表内阻对测量没有影响。 (4)由题图丙可知,导电绳的电阻为1.33 kΩ时,导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。 答案　(2)③变小　　(3)无　(4)51.80 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 高效训练·提能 拓广视野 智学慧考 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 1.某同学用如图甲所示的电路图来进行有关电学实验,其中ab为粗细均匀的金属丝,R0为保护电阻。 甲 乙 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (1)按电路图在图乙中完成实物连线。 丙 丁 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)用螺旋测微器测得金属丝直径如图丙所示,其读数为________ mm。 (3)电路连接正确后,闭合开关,调节P的位置,记录aP长度x与对应的电压表示数U和电流表示数I。将记录的数据描点在如图丁所示的坐标纸上。 ①在图丁上作出-x关系图线。 ②由-x图线求得电流表的内阻rA=________Ω,金属丝的电阻率ρ与其横截面积S的比值=________Ω·m-1。(结果均保留2位有效数字) 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 解析　(1)实物连线如图所示。       (2)金属丝直径为40.0×0.01 mm=0.400 mm。 (3)①用直线拟合各点,使绝大多数点在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,作出-x关系图线如图。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 ②由电阻定律可得R=ρ,由欧姆定律可得R+rA=,则=x+rA,则-x 图像斜率k=,由-x图像可知k= Ω·m-1=10 Ω·m-1,故k==10 Ω· 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 m-1,由图像可得x=0时对应的数值为2.0 Ω,即rA=2.0 Ω,则电流表的内阻为2.0 Ω。 答案　(1)图见解析　(2)0.400 (3)①见解析图　②2.0　10 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 2.北京市技术质量监督局曾对市场中电线、电缆产品质量进行抽查,检验负责人说“十几个不合格产品中,大部分存在导体电阻不合格问 题,主要是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜;再一个就是铜材质量可能合格,但把截面积缩小,买2.5 mm2的线,拿到手的线可能是1.5 mm2或1.5 mm2多一点,载流量不够;还有一个问题是绝缘层质量不合格,用再生塑料制作电线外皮,电阻率达不到要求……”。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (1)现从一捆横截面积为1 mm2的电线中截取一段,采用绕线法测量其横截面积,读数如图甲所示,可得该电线的半径约为________mm(保留3位有效数字);经你判断该电线的横截面积________(填“合格”或“不合格”)。 (2)欲测量该捆电线的电阻率是否合格,经查阅,纯铜的电阻率为1.8×10-8 Ω·m。取长度为100 m(真实长度)的电线,并用伏安法测量其电阻,所用器材有: A.电源(约为5 V); 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 B.长度为100 m的待测导线一捆; C.电压表(量程为0~5 V,内阻约为5 kΩ); D.电流表(量程为0~0.6 A、0~3 A,内阻分别为0.125 Ω、0.025 Ω); E.滑动变阻器(5 Ω　2 A)。 某同学设计了如图乙所示的电路,所选电表量程均合理,则电压表的另一端应接________(填“a”或“b”),测得电压表示数为4.50 V,电流表示数如图丙所示,为________A,则该电线电阻率________(填“合格”或“不合格”)。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 解析　(1)由题图可知,10匝电线的直径之和为12.5 mm,则电线的半径为r= mm=0.625 mm,其横截面积为S=πr2=π×0.6252 mm2≈ 1.23 mm2,说明横截面积合格。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (2)因电流表电阻是精确值,因此应采用电流表内接法,这样根据电压表与电流表读数,即可求得所测电阻的阻值,故电压表的另一端应接b;由R=ρ得该电线的电阻R= Ω≈1.5 Ω,则电路中电流最大为Im= A≈3.3 A,故电流表应选量程为0~3 A的,电流表量程为0~3 A,分度为0.1 A,则读数为2.50 A;电阻R=Ω-RA=1.775 Ω,电阻率ρ== Ω·m≈2.18×10-8 Ω·m,故该电线电阻率不合格。 答案　(1)0.625　合格　(2)b　2.50　不合格 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 3.如图所示,物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路测量中空长方体金属工件的电阻率。其中电路中定值电阻的阻值为R0,长方体金属工件的截面如图乙所示,其截面为边长为a的正方形,截面的中空部分为圆形,其直径为,金属工件长度为L。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (1)该小组同学闭合开关,调节电阻箱为某一阻值,记录电压表V1的示数U1、电压表V2的示数U2、电阻箱的阻值R;然后改变电阻箱的阻值,记录对应的多组数据,做出图像如图丙所示,已知此图像的斜率为k0,若将两电压表均视为理想电表,则此工件的电阻 率为________(用题中给出的物理量的字母表示)。 (2)若考虑电压表阻值的影响,应用此种方法测得的电阻率________ (填“偏大”“不变”或“偏小”)。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (3)该小组同学想借助该实验电路测量电源的电动势和内阻,根据(1)中记录的数据做出图像如图丁所示,此图像的斜率的绝对值为k,截距为b,若将两电压表均视为理想电表,则该同学测得的电源的电动势 E=________;内阻r=________(用题中给出的物理量的字母表示)。 (4)在第(3)问中,若考虑电压表阻值的影响,该同学测得的电动势________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 解析　(1)根据串并联关系,可得=,整理得=1+Rx·,可知长方体金属工件的电阻Rx=k0,根据电阻的决定式Rx=ρ,有效面积S=a2-πa2,解得金属工件的电阻率ρ=。 (2)由于电压表分流,可得=+,整理得=Rx·++1,则图丙的斜率k0不变,根据(1)中ρ=可知,金属丝电阻率的测量值不 变。 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 (3)根据闭合电路的欧姆定律,可得U1=E-(R0+r),结合题图丁可知,电源的电动势E=b,r=k-R0。 (4)由于电压表的分流影响,导致干路中电流的测量值小于真实值,所以该小组同学应用此方法测得的电动势小于真实值。 答案　(1)　(2)不变　(3)b　k-R0 (4)小于 实验11　测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 高效训练·提能 实验类型·突破 实验储备·归纳 本部分内容讲解结束 $$