2024年高考物理一轮复习（新人教版） 第10章 实验10　导体电阻率的测量.docx

1、实验十导体电阻率的测量目标要求1.熟悉“金属丝电阻率的测量”的基本原理及注意事项.2.掌握测电阻率的电路图及误差分析实验技能储备1实验原理(如图所示)由R得，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率.2实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(050 )，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺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d.(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l.(4)把

2、滑动变阻器的滑片调到最左(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I和U的值，填入记录表格内(6)将测得的R、l、d值，代入公式中，计算出金属丝的电阻率4求R的平均值时可用两种方法(1)用R分别算出各次的数值，再取平均值(2)用UI图线的斜率求出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外接法(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

3、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00.6 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(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R测R真，由R，知测S故合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积例4某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定

4、量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10 cm，宽度为4.52 cm.(1)某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，用多用电表的电阻挡粗测玻璃槽中盐水的电阻，选择开关置于“100”挡，发现指针如图甲所示，为较准确地测得玻璃槽中盐水的电阻，该同学接着需要做的实验步骤是换选_(选填“10”或“1 k”)挡(2)为了准确测量电阻，准备了以下实验器材：A电动势为3 V的电源，内阻约为0.5 ；B最大阻值为5 的滑动变阻器；C最大测量值为3 V的电压表，内阻约为3 k；D最大测量值为15 V的电压表，内阻约为5 k；E最大测量值为15 mA的电流表，内阻约为1 ；F最大测量值为0.6 A的电流表，内阻约为0

5、.5 .实验中要求尽量减小系统误差，应保证电表在测量时其最大读数超过量程的，则电压表应选择_，电流表应选择_(均填器材前的选项字母)请用笔画线代替导线，完成图乙中的连线(3)准确连线后，测出玻璃槽中盐水的高度为H，电压表示数为U，电流表示数为I，改变玻璃槽中的盐水高度，测出如下表所示的5组数据，分析数据后，试通过图线来求电阻率图丙中已经描出了各点，请作出图线，求得盐水的电阻率为_ m.(结果保留2位有效数字)次数水面高H(cm)电压U(V)电流I(mA)12.532.888.723.002.659.533.512.639.844.002.3510.954.502.5213.1答案(1)10(2

6、)CE如图所示(3)如图所示0.93(0.900.96均可)课时精练1(2023浙江温州市月考)小亮同学设计了如图甲所示的电路来测量某种电阻丝的电阻率(1)闭合开关S1、S2，调节电阻箱，当电压表读数为2.00 V时，电流表示数如图乙所示，I_ A，电阻丝电阻的测量值为_ (保留三位有效数字)，此测量值_真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)(2)断开S2，通过改变接线夹接触电阻丝的位置来调节接入电路中电阻丝的长度，并通过改变电阻箱的阻值，使电流表示数保持不变记录接入电路中电阻丝的长度L和对应电阻箱的阻值R，作出“RL”图线，如图丙所示电阻丝的电阻率记为、直径记为d，图线斜率的绝对值为k，则

7、电阻率的表达式_.(3)小亮同学测出金属丝的直径d0.35 mm，由此可求得金属丝的电阻率为_ m(计算结果保留两位有效数字)答案(1)0.316.45大于(2)(3)9.6107解析(1)由题图甲可知，电流表的量程为00.6 A，故读数为0.31 A；电阻丝的测量值R0 6.45 由题图甲所示电路图可知电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，所以电压的测量值大于真实值，则电阻丝电阻的测量值大于真实值；(2)由电阻定律可知：Rx闭合S1断开S2，由闭合电路欧姆定律得EI(rRARRx)整理得：RrRARL图线斜率的绝对值k，解得电阻率kd2.(3)由题图丙知，RL图像的斜率的绝对值k| /m1

8、0 /m电阻率kd2，代入数据解得9.6107 m.2(2023湖南省雅礼中学模拟)一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品，横截面外缘为正方形，如图甲所示此金属管线样品长约30 cm、电阻约10 ，已知这种金属的电阻率为，因管芯绝缘材料截面形状不规则，无法直接测量其横截面积请你设计一个测量管芯截面积S的电学实验方案，现有如下器材可选：A毫米刻度尺B螺旋测微器C电流表A1(量程0600 mA，内阻约为1.0 )D电流表A2(量程03 A，内阻约为0.1 )E电压表V(量程03 V，内阻约为6 k)F滑动变阻器R1(2 k，允许通过的最大电流0.5 A)G滑动变阻器R2(10 ，允许通过的最大

9、电流2 A)H蓄电池E(电动势为6 V，内阻约为0.05 )I开关一个、带夹子的导线若干(1)上述器材中，应该选用的电流表是_，滑动变阻器是_(填写选项前字母代号)(2)若某次用螺旋测微器测得样品截面外缘正方形边长如图乙所示，则其值为_ mm.(3)要求尽可能测出多组数据，你认为在图丙、丁、戊、己中选择的电路图是_(4)若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U，则计算内芯截面积的表达式为S_.答案(1)CG(2)0.730(3)丙(4)a2解析(1)由题意可知，电源电动势为6 V，电压表量程03 V，而由于待测电阻约为10 ，则电流最大为I0.3 A，故不能选用

10、量程为03 A的电流表，故电流表选A1，即C；滑动变阻器总阻值太大不方便调节，故滑动变阻器应选用最大阻值较小的R2，即G.(2)由题图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为23.00.01 mm0.230 mm，螺旋测微器的读数为0.5 mm0.230 mm0.730 mm.(3)由于电压表内阻远大于金属管线的电阻，电流表应采用外接法；为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，故选择电路图丙(4)根据欧姆定律有R，根据电阻定律有R，故截面积为S0，故金属管线内芯截面积的表达式为Sa2.3(2023江苏南通市模拟)小明通过实验测量一种合金的电阻率(1)如图甲所示，用

11、螺旋测微器测量合金丝的直径时，从调节到读数的过程中，螺旋测微器上三个部件A、B、C使用的先后顺序应该为_(填字母)；测得该合金丝的直径为d_ mm；(2)请根据表格中数据，在图乙中用笔画线代替导线把电路连接补充完整；(3)小明在实验室找了两节干电池进行实验，正确连接电路后，发现调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数变化范围非常小，原因是_；(4)正确连接电路后，小明利用刻度尺测出合金丝接入电路的长度L59.99 cm，闭合开关，调节滑动变阻器，读出多组电压表和电流表的示数，在方格纸上作出UI图像如图丙，发现图像是一条倾斜直线，计算该合金丝电阻R_ ，该合金丝电阻率_ m(取3，结果均保留2位有效

12、数字)1234567电流I/A00.080.110.150.190.270.38电压U/V00.190.290.440.600.801.15答案(1)CBAC或BAC0.400(2)见解析图(3)电源内阻太大(4)3.06.0107解析(1)用螺旋测微器测合金丝直径时，先打开固定螺钉C，把待测合金丝放在测微螺杆与测砧之间，然后调节粗调旋钮B，当合金丝与测微螺杆、测砧接触时停止调节粗调旋钮，然后调节微调旋钮A；为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧固定螺钉C，然后再读数，使用的先后顺序为CBAC；或者没有第一步，即先打开固定螺钉C，而是直接进行第二步，即把待测合金丝放在测微螺杆与测砧之间，

13、然后调节粗调旋钮B，其他两步一样，故使用的先后顺序为BAC；由题图乙所示螺旋测微器可知，其分度值为0.01 mm，测得该合金丝的直径为d0 mm40.00.01 mm0.400 mm；(2)由表中数据，可知电压、电流都要从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，且合金丝电阻较小，故电流表采用外接法，则完整的实物图如图所示；(3) 根据闭合电路欧姆定律有I，调节滑动变阻器，改变R外，电压表和电流表的示数变化范围非常小，说明外电阻的影响较小，所以产生的原因是电源内阻太大；(4)根据UI图像的斜率表示电阻，则有R3.0 ，根据电阻定律有R，又Sd2，联立解得，代入数据解得6.0107 m.4(202

14、3湖南长沙市长郡中学高三模拟)为测量甲、乙金属丝的电阻率，小明同学设计了如图(a)、(b)所示的两种实验方案，已知电源的电动势E和内阻r在实验过程中保持不变(1)小明先进行了如图(a)方案的测量；他首先利用游标卡尺和螺旋测微器分别测出甲、乙两根不同金属丝的直径，示数分别如图(c)、图(d)所示则两根金属丝直径的测量值分别为：d甲_ mm、d乙_ mm；实验过程中，小明先将甲金属丝接入电路，并用米尺测出甲金属丝接入电路中的长度l50.00 cm.闭合开关后移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录了两电表的测量数据如下表所示，其中5组数据的对应点他已经标在如图(e)所示的坐标纸上，请你标

15、出余下一组数据的对应点，并在图(e)中画出UI图线；实验次数123456U/V0.901.201.501.802.102.40I/A0.180.240.300.370.430.49该方案测得的甲金属丝的电阻率_ m(取3.14，计算结果保留两位有效数字)；(2)小明又用如图(b)方案测量乙金属丝的电阻率，实验中他可以通过改变接线夹(即图(b)中滑动变阻器符号上的箭头接触金属丝的位置)，以控制接入电路中金属丝的长度；实验操作步骤：a正确连接电路，设定电阻箱的阻值，闭合开关b读出电流表的示数，记录接线夹的位置c断开开关，测出接入电路的金属丝的长度d闭合开关，重复b、c的操作根据测得电流与金属丝接入

16、长度关系的数据，绘出如图(f)所示的关系图线，由图可以算出图线的斜率为k，已测得乙金属丝的直径为d乙，已知电源的电动势为E、内阻为r.则乙金属丝的电阻率为_；(写出电阻率的计算式)(3)电表的内阻可能使实验产生系统误差，图(b)方案电阻率测量值_(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值答案(1)1.750.548见解析图2.3105(2)(3)等于解析(1)两根金属丝直径的测量值分别为d甲1 mm0.05 mm151.75 mmd乙0.5 mm0.01 mm4.80.548 mm描点并作出UI图像如图由图像可知Rx 4.8 根据Rx解得 m2.3105 m(2)由闭合电路欧姆定律EI(rR)I(rR)即L则k，得(3)题图(b)中考虑电流表内阻，则L，不影响图像的斜率，则电阻率的测量值等于真实值