第十章 实验十二 导体电阻率的测量-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用课件

实验十二　导体电阻率的测量 类型一　动脑求真—— 明原理 角度1　器材选择与电路设计 【典例1】(2024·肇庆模拟)某同学用伏安法测定一圆柱体金属的阻值Rx(约为1 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用: A.电压表V1(量程0~1 V,内阻约为10 kΩ) B.电压表V2(量程0~5 V,内阻约为100 kΩ) C.电流表A1(量程0~1 mA,内阻约为10 Ω) D.电流表A2(量程0~0.6 mA,内阻约为0.05 Ω) E.电源(电压为1.5 V,额定电流为0.5 A,内阻不计) F.滑动变阻器R1(阻值范围0~10 Ω,额定电流为2 A) G.滑动变阻器R2(阻值范围0~2 000 Ω,额定电流为2 A) 返回 用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。 (1)由图甲、图乙两图读得圆柱体的直径D为______mm,长度L为________mm。  (2)为使测量尽量准确,电压表选用________,电流表选用________,滑动变阻器选用________。(均填器材的字母代号)  (3)画出测量Rx阻值的实验电路图。 返回 【解析】(1)圆柱体的直径D为D=1.5 mm+0.01 mm×24.5=1.745 mm;长度L为L=41 mm+0.1 mm×4=41.4 mm。 (2)电源电压为1.5 V,则电压表选择A,由欧姆定律可知,通过圆柱体金属的最大电流为1 mA,则电流表选择C,滑动变阻器采用分压式接法,为便于操作,应选总阻值小的滑动变阻器,故选F。 (3)因电阻较大,故电流表采用内接法,实验电路图如图: 答案:(1)1.745(1.744~1.746均可)　41.4 (2)A　C　F　(3)图见解析 返回 角度2　数据处理 【典例2】(2024·江西选择考)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下。为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。 (1)如图(a)所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽d=0.07 m和高h=0.03 m。 返回 (2)现有实验器材:电流表(量程300 μA,内阻RA=2 500 Ω)、电压表(量程3 V或15 V,内阻未知)、直流电源(3 V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图(a)中画线完成实物电路连接。 (3)连接好电路,测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值Rx。将水温升到65 ℃,重复测量。绘出26 ℃和65 ℃水的Rx-l图,分别如图(b)中甲、乙所示。 返回 (4)若Rx-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=________(用k、d、h表示)。 实验结果表明,温度________(选填“高”或“低”)的水更容易导电。  (5)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用内直径为8.0×10-3 m的水管。若人体的安全电流为1.0×10-3 A,热水器出水温度最高为65 ℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为______________m。(保留两位有效数字)  返回 【解析】(2)电源电动势为3 V,故电压表量程选择0~3 V;由于电流表的内阻已知,故采用电流表内接时,可以消除系统误差,故电流表采用内接法,实物图如图所示: (4)根据电阻定律Rx=ρ=·l,故可得k=,得ρ=kdh。电阻率越小越容易导电,根据图(b)可知65 ℃的水的电阻率更小,故可知温度高的水更容易导电。 返回 (5)根据前面分析可知65 ℃的水的电阻率为ρ=kdh=×0.07×0.03 Ω·m=24 Ω·m,当选用内直径为d0=8.0×10-3 m的水管,若人体的安全电流为I0=1.0×10-3 A,接入电压U=220 V时,得=I0,且R=ρ,解得水管的长度至少应设计为lm=0.46 m 答案:(2)见解析图　(4)kdh　高　(5)0.46 返回 类型二　动手求证—— 探真知 项目 错误操作及原因 正确操作 电路设计 本节实验中被测金属导体的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法 电路连接 错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上; 错误2:采用了电流表内接法 返回 【典例3】教材改编(必修三第十一章第3节练习与应用T2)随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。某市定期对市场出售的纯净水质量进行抽测,通过测量电导率(电导率δ是电阻率的倒数,电导率小于10为水质合格)判定是否合格。测量时将采集的水样装入绝缘性能良好的圆柱形容器,容器两端用圆片形的金属电极密封,两电极相距L=0.50 m,该实验还用到如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、单刀单掷开关一个和导线若干。图甲为用10分度的游标卡尺测量容器内径的图示。图乙为测量电路,图丙为根据电流表和电压表的实验数据所画出的U-I图像。 返回 请根据以上所述完成下列问题: (1)容器的内径d的测量值为________cm。  (2)请根据图乙所示的实物图在实线框中画出电路图(被测电阻用 符号表示)。 (3)根据图丙的U-I图像,求出水样的电阻R=________Ω(保留两位有效数字)。  (4)计算出该水样的电导率δ=________(Ω·m)-1(保留三位有效数字),通过数据对比 可以判定此水样水质________(选填“合格”或者“不合格”)。  返回 【解析】(1)10分度游标卡尺的精确值为0.1 mm,由图甲可知容器的内径为d=21 mm+6×0.1 mm= 21.6 mm=2.16 cm。 (2)根据图乙所示的实物图,滑动变阻器采用了分压式接法,电流表采用了内接法,故电路图如图所示: (3)根据图丙的U-I图像可知水样的电阻为R== Ω≈52 Ω。 (4)因为R=ρ,又S=,δ=,联立可得该水样的电导率为δ== (Ω·m)-1≈26.3 (Ω·m)-1,由于δ=26.3 (Ω·m)-1>10 (Ω·m)-1,可知此水样水质不合格。 答案:(1)2.16　(2)见解析　(3)52　 (4)26.3　不合格 返回 $