第10章 实验(十一) 导体电阻率的测量(课件PPT)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 一轮总复习 多媒体课件 实验十一 导体电阻率的测量 备考目标 1.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.掌握实验数据的处理方法。 3.会根据数据计算导体的电阻率。 实验01步——理清实验过程，注意关键点 原理装置图 实验操作 注意事项 数据处理 实验02步——透析常见考法，明确常考点 类型一 教材原型实验 类型二 拓展创新实验 实验（十一） 1.由R＝ρ得ρ＝，因此只要测出金属丝的长度l、横截面积S和电阻R，即可求得ρ。 2．测量电阻的电路图 1.测直径：用螺旋测微器在三个不同位置测量，求其平均值。 2．连电路：按原理图连接。 3．测长度：用毫米刻度尺测有效长度。 4．测电压、电流：改变滑动变阻器的阻值，测多组U、I。 5．算电阻率：ρ＝ 1.金属丝电阻较小，用电流表外接法。 2．电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免温度过高，导致电阻率测量结果偏大 1.计算Rx的两种方法。 方法一：用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 方法二：作UI的图像，利用斜率求出Rx，如图所示。 注意：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拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，其余各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离直线较远的点可以不予考虑。 2．计算电阻率：将记录的数据l、d及Rx的值，代入电阻率计算式，得ρ＝ eq \f(πd2Rx,4L) 1．某实验小组想测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率，器材如下：待测金属丝Rx，电源E(电动势为3 V、内阻不计)，电流表(量程为0.6 A、内阻为1.0 Ω)，电压表(量程为3 V、内阻约为3 kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值为15 Ω)，毫米刻度尺，开关S及导线若干。实验步骤如下： (1)首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度l＝25.00 cm，再用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图甲所示，金属丝直径的测量值d＝________mm。 (2)为减小误差，应选用乙图中的________(填“a”或“b”)连接线路。 (3)实验过程中，改变滑动变阻器的滑片位置，并记录两电表的读数，作出如图丙所示的IU图像，可得金属丝的电阻Rx＝________Ω，电阻率ρ＝________Ω·m。(结果均保留两位有效数字) (4)电路保持闭合，若测量时间长，会使电阻率测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 解析：(1)金属丝的直径为 d＝40.0×0.01 mm＝0.400 mm。 (2)由于电压表的内阻未知，电流表的内阻已知，为减小误差，应选用题图乙中的a连接线路。 (3)根据题图乙中的a，可得U＝I(Rx＋RA)，作出如题图丙所示的IU图像，可知＝ Ω＝4.0 Ω＝RA＋Rx，可得金属丝的电阻Rx＝3.0 Ω，根据电阻定律可得电阻率ρ＝＝ Ω·m≈1.5×10－6 Ω·m。 (4)电路保持闭合，若测量时间较长，金属丝发热，温度升高，会使金属丝的电阻率增大，所以测量结果将偏大。 答案：(1)0.400(0.399～0.401均正确)　(2)a　(3)3.0　1.5×10－6　(4)偏大 2．某同学在实验室做“测定金属的电阻率”的实验，除被测金属丝外，还有如下实验器材可供选择： A．直流电源：电动势约为3 V，内阻可忽略不计； B．电流表A：量程0～100 mA，内阻约为5 Ω； C．电压表V：量程0～3 V，内阻为3 kΩ； D．滑动变阻器：最大阻值为100 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A； E．开关、导线等。 (1)该同学用刻度尺测得金属丝接入电路的长度L＝0.820 m，用螺旋测微器测量金属丝直径时的测量结果如图甲所示，从图中读出金属丝的直径为________ mm。 (2)用多用电表欧姆“×1”挡测量接入电路部分的金属丝电阻时，多用电表的示数如图乙所示，从图中读出金属丝电阻约为________ Ω。 (3)在用伏安法测定金属丝的电阻时，滑动变阻器在电路中能起到限流作用。请你用笔画线代替导线，帮助该同学完成图丙中的测量电路。 (4)该同学根据伏安法测出金属丝的阻值R＝10.0 Ω，则这种金属材料的电阻率为________ Ω·m。(结果保留2位有效数字) 解析：(1)螺旋测微器的读数为d＝0.5 mm＋28.7×0.01 mm＝0.787 mm，即金属丝的直径为0.787 mm。 (2)欧姆表的读数为Rx＝9×1 Ω＝9 Ω，即金属丝电阻约为9 Ω。 (3)由于被测电阻较小，和电流表内阻相接近，为了避免电流表分压过大，所以采用电流表的外接法，滑动变阻器在电路中能起到限流作用，所以滑动变阻器采用限流接法，电路图如图所示。 (4)根据电阻定律可得R＝ρ＝ρ＝ρ，变形可得ρ＝，代入数据得ρ＝ Ω·m≈5.9×10－6Ω·m，即这种金属材料的电阻率为5.9×10－6Ω·m。 答案：(1)0.787(0.786～0.789均正确)　(2)9　(3)见解析　(4)5.9×10－6(6.0×10－6) 1．(2023·四川眉山三模)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(通常达标污水的电阻率ρ≥200 Ω·m)。图甲为该组同学用绝缘材料制成的长度L＝5.00 cm的圆筒形盛水容器。 (1)装入污水样品前，需测量圆筒形盛水容器的内径，使用图乙中游标卡尺的________(选填“A”“B”或“C”)进行测量，其示数如图丙所示。 (2)将污水样品装满圆筒形盛水容器后，用电阻可忽略、带有接线柱的金属圆片将两端密封，并用欧姆表测出该样品的电阻为195 Ω。为精确测量圆筒形盛水容器内污水样品的电阻Rx，请从下列实验仪器中选择合适的仪器，其中定值电阻应选________(填R1或R2)，把虚线框中的实验电路图补充完整，并标明所选仪器的符号。 A．电源E(电动势约9 V，内阻r约为0.5 Ω) B．电流表A1(量程0～15 mA，内阻r1＝10 Ω) C．电流表A2(量程0～60 mA，内阻r2约为1.5 Ω) D．定值电阻R1(阻值R1＝190 Ω) E．定值电阻R2(阻值R2＝590 Ω) F．开关S，导线若干 (3)经正确操作，读出电流表A1和A2(示数分别为I1和I2)的多组数据，作出如图丁所示的I1I2关系图像。由图像和其他条件可知该污水样品的电阻率ρ＝________Ω·m(π取3.14，结果保留两位有效数字)。 (4)若装入的污水样品中有气泡，这将会使测得的污水样品的电阻率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 解析：(1)测量圆筒形盛水容器的内径，应使用题图乙中游标卡尺的内测量爪(即题图乙中A)进行测量。 (2)由于未知电阻Rx约为195 Ω，则流过Rx最大电流约为I＝≈46 mA，则测量电路中电流表应选用A2，同时应将电流表A1改装成电压表，由于电源电动势约为9.0 V，则改装成量程为9.0 V的电压表，需要串联的电阻为R串＝－r1＝590 Ω，则串联定值电阻应选R2；改装电压表后的内阻为RV＝R2＋r1＝600 Ω，由于电压表内阻已知，所以采用电流表外接法，则实验电路图如图所示。 (3)根据部分电路欧姆定律得R x＝，化简得I1＝I2，由I1I2关系图像可得＝，解得Rx＝200 Ω，由题图丙可知该容器内径d＝14 mm＋0.05×10 mm＝14.5 mm，根据电阻定律可得Rx＝ρ，解得ρ≈0.66 Ω·m。 (4)若装入的污水样品中有气泡，导致污水未完全充满绝缘材料制成的圆柱形容器，相当于圆柱形污水的横截面积减小，此时测得的电阻将增大，从而导致测定的电阻率偏大。 答案：(1)A　(2)R2　见解析图　(3)0.66 (4)偏大 【创新点剖析】　本题的创新之处在于以下几点 (1)测量的不是金属丝的电阻率，而是工业污水的电阻率。 (2)由于器材限制，需要将某个电流表改装为电压表后使用。 (3)数据处理不是用的I-U图像，而是根据实际情况选用的I1-I2图像。 2.(2022·浙江1月高考)小明同学根据图1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，使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多个的值，作出l图像，如图2中图线a所示。 (1)在实验中使用的是____________(选填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”)的滑动变阻器。 (2)在某次测量时，电压表的指针位置如图3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2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的l图像，由图可知合金丝甲的横截面积________(选填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积。 解析：(1)由实验原理可知Rx＝，而由l图像可知待测电阻最大值小于8 Ω，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，故选0～20 Ω比较合适。 (2)因合金丝电阻较小，且该电路中电流不能太大，故电压应较小，选择电压表的小量程读数，量程为3 V的电压表的精确度为0.1 V，估读到0.01 V，则电压表读数为1.32 V。 (3)根据电阻定律有＝Rx＝·l，则l图像的斜率为k＝，可得合金丝甲的电阻率为ρ＝kS＝×7.0×10－8 Ω·m≈0.99×10－6 Ω·m。 (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2中图线b可得S′＝＝ m2≈27.2×10－8 m2，解得S乙＝S′－S＝20.2×10－8 m2>S，故合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积。 答案：(1)0～20 Ω　(2)1.32(1.30～1.34均正确) (3)0.99×10－6(0.96×10－6～1.0×10－6均正确) (4)小于 【考题揭秘】 (1)本题的创新角度在于数据的处理方法，采用了 ­l图像分析，根据物理公式R＝和R＝ρ得＝ρ，从而得出 ­l图像斜率的意义。 (2)本题还灵活考查了对电阻决定式的理解。通过对甲、乙两长度相同、材料相同的合金丝并联，理解S、l的意义。 (3)解答该题要注意有效数字的保留和数学计算的准确。 $$