第十章实验十一导体电阻率的测量-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课件PPT

2025-09-15

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实验十一　导体电阻率的测量第十章电路及其应用电能能量守恒定律下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理突破实验热点 02 夯实基础实验 01 课后素养提能 03 高考总复习物理第十章电路及其应用电能能量守恒定律下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理夯实基础实验下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理突破实验热点下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理课时作业点击进入WORD链接下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理注意事项 1．本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法． 2．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、被测金属丝、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被测金属丝的两端． 3．测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值． 4．测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值． 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，通过被测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． 7．若采用图像法求R的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．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． 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．热点一　实验原理与操作 [典例1]　(2025·湖北荆州模拟)某同学欲测量一阻值大约为10 Ω，粗细均匀的金属丝的电阻率．实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择： A．电源E(电动势为6.0 V) B．电压表V(量程6 V，内阻约为8 kΩ) C．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω) D．电流表A2(量程3 A，内阻约为0.05 Ω) E．滑动变阻器R1(最大阻值5 Ω，额定电流2 A) (1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数L＝　________　cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D＝　________　mm. (2)测量金属丝的电阻时，为了便于调节，测量的尽可能准确，实验中所用电流表应选用　________　(填所选仪器前的字母符号)，选择合适的实验器材，在图丙方框内把实验原理图补充完整，把器材符号标在电路图上． (3)设测得金属丝的电阻为R，长度为L，直径为D，求得金属丝的电阻率为ρ＝　________　(用R、L、D三个物理量表述)． [解析]　(1)游标卡尺的固定刻度读数为52 mm，游标尺读数为0.05×7 mm＝0.35 mm，所以最终读数等于固定尺加上游标尺的读数之和为52 mm＋0.35 mm＝52.35 mm＝5.235 cm，螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为0.01×14.9 mm＝0.149 mm，所以最终读数等于固定尺加上可动尺的读数之和为2 mm＋0.149 mm＝2.149 mm(2.148～2.150均可)． (2)待测电阻的最大电流 Imax＝eq \f(U,R)＝0.6 A，因此选择A1. 滑动变阻器阻值较小，用分压式接法，待测电阻远小于电压表内阻，则有eq \f(RV,R)>eq \f(R,RA1)，电流表采用外接法，电路图如图所示． (3)根据电阻定律R＝ρeq \f(L,\f(1,4)πD2)，解得ρ＝Req \f(πD2,4L). [答案]　(1)5.235　2.149(2.148～2.150均可) (2)C　见解析图　(3)Req \f(πD2,4L) 电表的选择电流表的选择思路一：根据电路中的最大电流来选择．思路二：根据用电器的额定电流来选择．电压表的选择思路一：根据被测电阻上的最大电压来选择．思路二：根据电源电动势选择．电表的接法电流表和电压表选定以后，可根据eq \f(RV,Rx)和eq \f(Rx,RA)的大小关系判断应采用电流表内接法还是外接法．若eq \f(RV,Rx)＞eq \f(Rx,RA)，故应采用电流表外接法．实物图连线总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负． ①对于限流电路只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)． ②对于分压电路应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处). 热点二　数据处理及误差分析 [典例2]　 (2024·山东卷，14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量．实验器材如下：学生电源(输出电压0～16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)；电压表V(量程3 V，内阻未知)；电流表A(量程3 A，内阻未知)；待测铅笔芯R(X型号、Y型号)；游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干．回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　________　mm； (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　________　(填“1”或“2”)端； (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯IU图像如图丙所示，求得电阻RY＝　________　Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω； (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　________　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率．图丙 [解析]　(1)根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm； (2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； (3)根据图丙的IU图像，结合欧姆定律有RY＝eq \f(2.50 V,1.31 A)＝1.91 Ω； (4)根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)，可得ρ＝eq \f(RS,l)，两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX＞ρY. [答案]　(1)2.450　(2)1　(3)1.91　(4)大于　某同学通过实验测量一种合金的电阻率． (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件　________　(选填“A”“B”“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为　________　mm. (2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出．合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化．由此可以推断：电路中　________　(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了　________　(选填“短路”或“断路”) . (3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58.7 Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议： ①__________________________________________________； ②___________________________________________________. 解析：(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B.螺旋测微器的示数为(0＋41.0×0.01)mm＝0.410 mm. (2)电压表的示数不为零，电流表的示数几乎为零，说明连接两电表的电路是导通的．而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7、8、9间断路． (3)由题意知eq \f(RA,Rx)≈0.005<eq \f(Rx,RV)≈0.02，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组U、I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果．答案：(1)B　0.410　(2)7、8、9　断路 (3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值) 热点三　拓展创新实验创新角度实验装置创新解读实验目的的创新测量截面不规则导体的横截面积实验原理的创新根据eq \f(U1,I1)＝Rx＋RA＋R0，eq \f(U2,I2)＝RA＋R0，得出Rx＝eq \f(U1,I1)－eq \f(U2,I2)，结合UI图线求出Rx. 数据处理的创新通过eq \f(U,I)eq \f(1,H)图线来求电阻率 [典例3]　(2025·广东茂名市联考)某物理兴趣小组测量一段粗细均匀的合金丝电阻率ρ. 甲 (1)实验开始前，用螺旋测微器测量合金丝的直径，如图甲所示，读数为　________　 mm； (2)某同学采用分压电路和电流表内接法，取这段合金丝绕在半径为0.3 m的量角器上，连成图乙所示电路．闭合开关前，请老师检查，发现导线　________　(填写标号)接线错误，滑动变阻器的滑片应置于　________　端(选填“左”或“右”)；乙 (3)该同学改正错误后，改变金属夹位置，通过调节滑动变阻器保持电压表示数始终为1.00 V，记录电流表的示数I与接入电路的合金丝所对应的圆心角θ，根据实验数据在图丙中作出eq \f(1,I) θ图像，则该合金丝的电阻率为　____　 Ω·m，电流表的内阻为　________　 Ω.(结果均保留两位有效数字) 丙 [解析]　(1)螺旋测微器读数 d＝0.5 mm＋30.0×0.01 mm＝0.800 mm； (2)按实物图转化为电路原理图如图可知实物图接成了电流表外接法，导线③接错；实验开始前，滑动变阻器的滑片应置于右端； (3)由欧姆定律得UV＝I(rA＋Rx)，量角器的半径为R0，根据电阻定律得Rx＝ρeq \f(θR0,\f(1,4)πd2)，解得eq \f(1,I)＝eq \f(rA,UV)＋eq \f(4ρθR0,UVπd2)，代入数据得eq \f(1,I)＝rA＋eq \f(15,8π)×106ρθ 作出eq \f(1,I) θ图线，如图可知图线的斜率k＝eq \f(0.78,\f(5,6)π)＝eq \f(15,8π)×106ρ 求得ρ≈5.0×10－7 Ω·m 图线的纵轴截距在数值上等于电流表的内阻 rA＝0.20 Ω. [答案]　(1)0.800　(2)③　右 (3)见解析图　5.0×10－7　0.20 [典例4]　(2023·全国乙卷，23)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(a)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. (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) (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： U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 (4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2 Ω. (5)用米尺测得金属丝长度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(b)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． (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) 　由于电压表内阻非常大，K接1与接2时，电源正极与滑动变阻器右端的电势不变，由欧姆定律确定两次电压表示数的关系U2＝U1＋IR0，从而确定通过金属丝的电流，由电阻的定义式确定金属丝的电阻，最后由电阻定律求得金属丝的电阻率． [解析]　(2)根据题意可知，R0两端的电压为 U＝U2－U1 则流过R0即流过待测金属丝的电流 I＝eq \f(U,R0)＝eq \f(U2－U1,R0)；金属丝的电阻r＝eq \f(U1,I)，联立可得r＝eq \f(U1R0,U2－U1). (5)螺旋测微器的读数为d＝15.0×0.01 mm＝0.150 mm (6)根据电阻定律r＝ρeq \f(L,S)，S＝π·eq \b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2，代入数据联立解得ρ＝5.0×10－7 Ω·m. [答案]　(2)eq \f(U2－U1,R0)　eq \f(U1R0,U2－U1)　(5)0.150 (6)5.0 $$

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