第10章 恒定电流 第4节 实验：导体电阻率的测量——2027届高三物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦“导体电阻率的测量”实验专题，依据高考评价体系梳理了伏安法电路设计、误差分析、数据处理等核心考点，通过分析教材原型与创新实验的考查权重，归纳出器材选择、电路设计、电阻率计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“原型实验夯实基础+创新情境突破难点”的策略，如例1伏安法中滑动变阻器分压接法与电流表外接的设计，例2用电流表A₂与R₂串联改装电压表的创新应用，培养科学探究与科学思维素养。提供误差分析模板和数据处理方法，帮助学生掌握实验答题技巧，教师可据此高效指导复习。

第10章 恒定电流 第4节 实验：导体电阻率的测量 1 考点一 教材原型实验 考点二 探索创新实验 2 实验技能储备 1.实验原理（如图所示） 由得 ，因此，只要测出金属丝的______、_______和金属丝的电阻 ，即可求出金属丝的电阻率 。 长度 直径 3 2.实验器材 被测金属丝，直流电源，电流表，电压表 ，滑动变阻器 ，开关，导线若干，____________，毫米刻度尺。 螺旋测微器 4 3.实验过程 （1）用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 。 （2）连接好用伏安法测电阻的实验电路。 （3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量多次，求出其 平均值 。 （4）把滑动变阻器的滑片调到最____（填“左”或“右”）端。 （5）闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 和 的值，填入记录表格内。 （6）将测得的、、值，代入公式 中，计算出金属丝的电阻率。 左 5 4.求<m></m>的平均值时可用两种方法 （1）用<m></m>分别算出各次的数值，再取平均值。 （2）用<m></m>图线的斜率求出。 6 5.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______法。 （2）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，反复测量多次， 求其平均值。 （3）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。 （4）在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大（电流表用 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。 外接 7 （5）若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， 连线要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏 离较远的点应舍去。 6.误差分析 （1）金属丝直径、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 ， 由，知 。 （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。 8 考点一 教材原型实验 9 【视角1】 伏安法的电路设计 例1 为了测量某金属丝的电阻率: （1）如图a所示，先用多用电表“×1 Ω”挡粗测其电阻为_____________Ω，然后用图b的螺旋测微器测其直径为________________________ ，mm，再用图c的毫米刻度尺测其长度为________________________ 。 （或者8） 均可 均可 10 [解析] 由图示多用电表可知，待测电阻阻值是8×1 Ω = 8 Ω； 由图示螺旋测微器可知，的固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为0.01×9.5 mm = 0.095 mm，其读数为:2 mm+9.5×0.01 mm = 2.095 mm； 毫米刻度尺测其长度为10.14 cm 11 （2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下: A.电压表V(量程3 V，内阻约为15 kΩ；量程15 V，内阻约为75 kΩ) B.电流表A(量程0.6 A，内阻约为1 Ω；量程3 A，内阻约为0.2 Ω) C.滑动变阻器R1(0~5 Ω，1 A) D.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω，0.1 A) E.1.5 V的干电池两节，内阻不计 F.电阻箱 G.开关S，导线若干 12 为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用　　　(填“R1”或“R2”)；请在方框内设计最合理的电路图，并完成图d中的实物连线。  [答案] 见解析;见解析 [解析] 滑动变阻器R2(0~2 000 Ω，0.1 A)的阻值比待测金属丝阻值8 Ω大得太多，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选R1，最大阻值5 Ω； 13 为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，由于被测电阻阻值较小，则电流表应采用外接法，实验电路图如图所示； 根据实验电路图连接实物电路图，如图所示。 14 【视角2】　伏安法的误差分析 例2 （1）某同学用螺旋测微器测某金属丝直径如图所示，则直径为 　　 　mm。  4.700/4.701/4.699 [解析] 螺旋测微器的读数为4.5 mm+0.01×20.0 mm = 4.700 mm 15 （2）甲同学用图1所示电路测量阻值约为6 Ω的电阻R1，可选用的器材有: A.电压表(量程为0~3 V，内阻约为3 kΩ) B.电流表(量程为0~3 A，内阻约为0.02 Ω) C.电流表(量程为0~0.6 A，内阻约为0.1 Ω) D.滑动变阻器(0~5 Ω) E.滑动变阻器(0~200 Ω) F.电源(电动势为4.5 V)及开关和导线若干 16 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择　　　　，滑动变阻器应选择　　　　。(选填实验器材前的字母)  ②请用笔画线表示导线，在图2中完成电路连接。 C D [答案]见解析 17 ③若只考虑电流表和电压表内阻的影响，关于本实验的误差分析，下列说法正确的是　　　　。  A.电阻的测量值大于真实值，属于偶然误差 B.电阻的测量值小于真实值，属于偶然误差 C.电阻的测量值大于真实值，属于系统误差 D.电阻的测量值小于真实值，属于系统误差 D 18 [解析] 电源电压为4.5 V，电压表量程为3 V，电路中的最大电流Imax = = 0.5 A，则电流表选择C；为方便操作，滑动变阻器应选择D。 因为滑动变阻器阻值小于待测阻值，采用分压式接法，连接情况如下 引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流作用，电流表测量值大于真实值，电阻测量值偏小，属于系统误差。故选D。 19 （3）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示如图所示，可得该电阻的测量值R1 = = 　　　Ω (保留两位有效数字)。  3.9/3.8 [解析] 电流表示数I = 0.44 A，电压表示数U = 1.70 V，可知该电阻的测量值R1 = Ω≈3.9 Ω。 20 考点二 探索创新实验 21 【视角1】　伏安法与电表的改装 例1 某学校高二年级刚刚学习完测量电阻率的实验，同学们特别感兴趣。某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3 V，L”的字样，主要步骤如下，回答下列问题。 22 （1）首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径d = 　　　　cm。  0.199 0 [解析] 螺旋测微器的固定刻度为1.5 mm，可动刻度为49.0×0.01 mm = 0.490 mm，所以最终读数为:d = 1.5 mm+0.490 mm = 1.990 mm = 0.199 0 cm。 23 （2）然后用欧姆表“×100”挡粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为　　　　 Ω。 500 [解析] 欧姆表的倍率为“×100”，表盘的刻度值为5，故导电玻璃的电阻约为5×100 Ω = 500 Ω。 24 （3）为精确测量Rx在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的，滑动变阻器便于调节，他们根据下面提供的器材，设计了一个方案，请在虚线框中画出电路图，标出所选器材对应的电学符号。 A.电流表A1(量程为60 mA，内阻RA1约为2 Ω) B.电流表A2(量程为2 mA，内阻RA2 = 25 Ω) C.定值电阻R1 = 748 Ω D.定值电阻R2 = 1 975 Ω E.滑动变阻器R(0~20 Ω)一只 F.电压表V(量程为10 V，内阻RV = 1000 Ω) G.蓄电池E(电动势为12 V，内阻很小) H.开关S一只，导线若干 25 [答案] 见解析 [解析] 电源的电动势为12 V，电压表的量程为10 V，滑动变阻器的电阻为20 Ω，由于滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻的电阻值，所以滑动变阻器选择分压式接法；流过待测电阻的电流约为 = 0.006 A = 6 mA，两电流表量程均不合适，而电压表量程为10 V，待测电阻的额定电压(3 V)小于它 26 的，不能满足要求，故常规方法不能正常测量。考虑用已知内阻的电流表A2(量程为2 mA，内阻RA2 = 25 Ω)与定值电阻R2(阻值为1 975 Ω)串联，改装成电压表使用，改装后电压表的量程为:U = 2×10−3×(25+1 975)V = 4 V，可满足要求；电压表V(量程为10 V，内阻RV = 1000 Ω)内阻已知，其满偏电流为 = 0.01 A = 10 mA，用其来测量电流可满足要求，故将此电压表充当电流表使用，并将其放在测量电路的干路(外接法)，若用内接法电压表与被测电阻的总电压将超过改装后的电压表的量程，故电路图如图所示； 27 （4）由以上实验可测得该导电玻璃电阻率值ρ = 　　　　　　　　(用字母表示，可能用到的字母有长度L、直径d、电流表A1、A2的读数I1，I2，电压表读数U，电阻值RA1、RA2、RV、R1、R2)。  [解析] 根据电路图中串并联电路的规律可知，待测电阻中的电流:Ix = −I2，电压:Ux = I2(R2+RA2)，由欧姆定律可知电阻Rx = ，根据电阻定律可得Rx = ρ，横截面积S = π，联立解得:ρ = 28 【视角2】　描灯泡伏安特性曲线 例2 某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有: 小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A) 电压表(量程300 mV，内阻300 Ω) 电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω) 定值电阻R0 滑动变阻器R1(阻值0~20 Ω) 电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω) 电源E(电动势6 V，内阻不计) 开关S、导线若干。 完成下列填空: 29 （1）有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300 mA的U−I曲线，R0应选取阻值为　　　 Ω的定值电阻；  10 [解析] 因为小灯泡额定电压2.5 V，电动势6 V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压U = 6 V−2.5 V = 3.5 V 则有R0 = ≈11.7 Ω 则需要描绘小灯泡在0~300 mA的伏安特性曲线，即R0应选取阻值为10 Ω； 30 （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的　　　　(填“a”或“b”)端；  a [解析] 为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端； 31 （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为_____Ω(保留1位有效数字)；  0.7 [解析] 由图可知当流过电流表的电流为10 mA时，电压为7 mV，则小灯泡的电阻为R = Ω = 0.7 Ω 32 （4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为　　　 Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示:  U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0 I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0 2 700 [解析] 由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V时，有 解得R2 = 2 700 Ω 33 (5)由图(b)和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)；  增大 [解析] 由图(b)和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中变大，则灯丝的电阻增大； 34 (6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA，可得此时小灯泡电功率P1 = 　　 　　 W(保留2位有效数字)；当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡的电功率为P2，则 = 　　　　(保留至整数)。  0.007 4 100 [解析] 根据表格可知当电流为160 mA时，电压表的示数为46 mV，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为0.046 V，则此时小灯泡电功率 P1 = 0.046 V×0.16 A≈0.007 4 W 同理可知当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡两端电压为2.5 V，此时小灯泡电功率 P2 = 2.5 V×0.3 A = 0.75 W 故有 = 100。 35 $