第10章 实验十一 导体电阻率的测量(word教师用书)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义

该高中物理高考复习讲义聚焦导体电阻率测量核心考点，整合电阻定律、伏安法原理、仪器选择、电路设计、数据处理及误差分析等内容，按原理-操作-数据-误差逻辑架构，通过考点梳理、方法指导、真题训练（如2025四川卷、2024江西卷）等环节，帮助学生系统突破实验难点。 讲义突出科学探究与科学思维培养，如对比电流表内外接误差分析、设计水电阻率测量实验，引导学生建构实验模型、进行科学推理。设置分层练习（基础测量、创新应用），结合真题案例解析，助力学生高效掌握实验题解题策略，为教师把控复习节奏提供精准指导。

实验十一　导体电阻率的测量 原理装置 操作要求 数据处理 1.由R＝ρ得ρ＝＝，因此只要测出金属丝的长度l、直径d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导体的直径。 2.连电路：按原理图连接装置。 3.测长度：用毫米刻度尺测量导体的有效长度。 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.计算R的两种方法 方法一：用R＝分别算出各次R的数值，再取平均值。 方法二：作U -I图像，利用斜率求出R，如图所示。 2.计算电阻率：将记录的数据l、d及R的值代入电阻率计算式ρ＝ 学生用书⬇第181页 注意事项 1.被测电阻值较小，一般采用电流表外接法。 2.电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度升高，导致电阻率变化。 3.利用图像法求电阻时，连线要尽可能通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离的点应舍去 误差分析 1.导体的直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差。 2.测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测＜R真，由R＝ρ可知ρ测＜ρ真。 3.通电电流过大、时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差 类型一　教材原型实验 某同学在实验室测定金属块的电阻率，电路如图甲所示，除被测金属块(图乙)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A1：量程0～0.6 A，内阻约1 Ω； C.电流表A2：量程0～10 mA，内阻约4 Ω； D.电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ； E.滑动变阻器R1：0～10 Ω； F.滑动变阻器R2：0～500 Ω； G.开关、导线等。 (1)用多用电表电阻挡粗测金属块电阻，测得A、B端电阻RAB＝4 Ω，测C、D端电阻时如图丙所示，则RCD＝　　　　　 Ω。 (2)测CD间电阻时滑动变阻器应选　　　　(选填“R1”或“R2”)。 (3)实物连线如图丁，连错了的部分是　　　　(选填“①”“②”“③”或“④”)区域。 (4)连通电路前，滑动变阻器滑片应置于最　　　　(选填“左”或“右”)端。 (5)实验中测量AB间电阻时选用电流表A1，测量CD间电阻时选用电流表A2，经过一系列测量后得到ρAB和ρCD。 ρAB ρCD 1.02 Ω·m 1.06 Ω·m 小明认为由AB间测得的电阻计算电阻率更准确，因为测AB间电阻时所用电流表A1的内阻小，你认为小明的说法是否正确？说明你的理由：　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。 答案：(1)300　(2)R2　(3)②　(4)右　(5)不正确，理由见解析 解析：(1)由题图丙可得，多用电表电阻挡选用“×100”倍率，则C、D端电阻为RCD＝3×100 Ω＝300 Ω。 (2)由题图甲可得，滑动变阻器采用限流式接法，为了多次测量时电压表、电流表数据有明显变化，应该接入阻值和C、D端电阻接近的滑动变阻器R2。 (3)题图甲中电压表测量的是金属块和电流表两端的电压，而题图丁中电压表测量的是电流表两端的电压，可知连接错误的部分是②区域。 (4)接通开关前，滑动变阻器滑片应放在阻值最大的最右端位置。 (5)测 AB 间电阻时电流表A1分压约为电压表示数的，测CD间电阻时电流表A2分压约为电压表示数的，故测CD间电阻时因电流表分压产生的误差小，计算所得的电阻率更准确。 (2025·四川卷·T12)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有： 待测合金丝样品(长度约1 m)； 螺旋测微器； 学生电源E(电动势0.4 V，内阻未知)； 米尺(量程0～100 cm)； 滑动变阻器(最大阻值20 Ω)； 学生用书⬇第182页 电阻箱(阻值范围0～999.9 Ω)； 电流表(量程0～30 mA，内阻较小)； 开关S1、S2； 导线若干。 (1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上，将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置，用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径，读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm，则该样品横截面直径的平均值为　　　　mm。 (2)该小组采用限流电路，则图1中电流表的“＋”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于　　　　(选填“左”或“右”)端。 (3)断开S2、闭合S1，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，旋转电阻箱旋钮，使电流表指针仍指到15.0 mA处，此时电阻箱面板如图2所示，则该合金丝的电阻率为　　　　Ω·m(取π＝3.14，结果保留2位有效数字)。 (4)为减小实验误差，可采用的做法有　　　　(有多个正确选项)。 A.换用内阻更小的电源 B.换用内阻更小的电流表 C.换用阻值范围为0～99.99 Ω的电阻箱 D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值 答案：(1)0.500　 (2)a　 左　 (3)1.3×10－6　(4)CD 解析：(1)该样品横截面直径的平均值为d＝ mm＝0.500 mm。 (2)由于滑动变阻器采用限流式接法，应将其串联接在电路中，故采用“一上一下”原则，即电流表的“＋”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。 为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应处于最大阻值处，即最左端。 (3)由题图2可知，该合金丝的电阻为R＝3.2 Ω 由电阻定律R＝ρ及S＝π()2可得ρ＝ 其中d＝0.500 mm，l＝70.00 cm－20.00 cm＝50.00 cm 代入数据解得该合金丝的电阻率为ρ≈1.3×10－6 Ω·m。 (4)根据(3)可知，该实验测量合金丝的电阻时，采用的是电阻等效替代的实验方法，所以换用内阻更小的电源或内阻更小的电流表，对合金丝电阻的测量无影响；根据(3)可知ρ＝，则为了减小实验误差，可减小测合金丝电阻时的误差，选择更精确的电阻箱，可以换用阻值范围为0～99.99 Ω的电阻箱，或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值。故选CD。 类型二　拓展创新实验 (2024·江西卷·T12)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。 (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)中画线完成电路实物连接。 (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图线，分别如图(b)中甲、乙所示。 (4)若Rx-l图线的斜率为k，则水的电阻率表达式为 学生用书⬇第183页 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2位有效数字) [破题 “三步曲”] 答案：(2)见解析图　(4)kdh　高　(5)0.46 解析：(2)由于电流表内阻已知，则电流表的分压可以求出，故电流表采用内接法，又电源电动势为3 V，则电压表应以量程3 V接入电路，电路连接如图所示。 (4)根据电阻定律有Rx＝ρ，又S＝dh，联立解得Rx＝l，故Rx -l图像中图线的斜率k＝，解得ρ＝kdh；根据题图(b)可知，温度高的水的Rx -l图线斜率较小，则温度高的水的电阻率较小，更容易导电。 (5)由题图(b)知，65 ℃的水的电阻率为ρ＝kdh＝×0.07×0.03 Ω·m＝24 Ω·m，根据欧姆定律和电阻定律有R＝＝ρ，代入数据解得水管长度的最小值为l'≈0.46 m。 (2024·湖南卷·T11)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图(a)所示的装置。电阻测量原理如图(b)所示，E是电源，为电压表，为电流表。 (1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100 mA，电压表量程为3 V，表盘如图(c)所示，示数为　　　　V，此时金属丝阻值的测量值R为　　　　Ω(保留3位有效数字)。 (2)打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值。 (3)根据测量数据绘制R-p关系图线，如图(d)所示。 (4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100 mA，电压表指针应该在图(c)指针位置的　　　　(选填“左”或“右”)侧。 (5)若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 [破题 “三步曲”] 答案：(1)1.25(1.24～1.26均可)　12.5(12.4～12.6均可，但数值必须为前一空的10倍)　(4)右 (5)小于 解析：(1)由电压表读数规则可知题图(c)的示数为1.25 V；根据题图(b)由欧姆定律可知R＝＝ Ω＝12.5 Ω。 (4)玻璃管内气压降低到0.5个标准大气压，由题图(d)可知金属丝的阻值增大，又保持电流为100 mA，所以电压表示数增大，即电压表指针应该在题图(c)指针位置的右侧。 (5)若电压表是非理想电压表，则流过金属丝的电流的测量值偏大，由欧姆定律可知金属丝电阻的测量值小于真实值。 学科网（北京）股份有限公司 $