2023年江蘇高考 物理大一輪復習 第九章 實驗九　導體電阻率的測量課件（77張PPT）

1、第九章恒定電流實驗九導體電阻率的測量目標要求1.熟悉“導體電阻率的測量”的基本原理及注意事項.2.掌握測電阻率的電路圖及誤差分析.內(nèi)容索引實驗技能儲備考點一教材原型實驗考點二探索創(chuàng)新實驗課時精練實驗技能儲備1.實驗原理(如圖所示)由R ，因此，只要測出金屬絲的 、 和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率.長度l直徑d2.實驗器材被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(050 )，開關，導線若干， ，毫米刻度尺.3.實驗過程(1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.(2)連接好用伏安法測電阻的實驗電路.(3)用毫

2、米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l.螺旋測微器(4)把滑動變阻器的滑片調(diào)到最 (填“左”或“右”)端.(5)閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi).(6)將測得的R、l、d值，代入公式 中，計算出金屬絲的電阻率.左4.求R的平均值時可用兩種方法(1)用R 分別算出各次的數(shù)值，再取平均值.(2)用UI圖線的斜率求出.5.注意事項(1)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表_法.(2)測量被測金屬絲的有效長度，是指測量被測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的被測

3、金屬絲長度，測量時應將金屬絲拉直，反復測量三次，求其平均值.(3)測金屬絲直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值.(4)在用伏安法測電阻時，通過被測金屬絲的電流不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大.外接(5)若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地通過較多的點，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點應舍去.6.誤差分析(1)金屬絲直徑、長度的測量、讀數(shù)等人為因素帶來誤差.(2)測量電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以R測R真

4、，由R ，知測真.(3)通電電流過大，時間過長，致使金屬絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來誤差.考點一教材原型實驗例1(2019江蘇卷11)某同學測量一段長度已知的電阻絲的電阻率.實驗操作如下：(1)螺旋測微器如圖所示.在測量電阻絲的直徑時，先將電阻絲輕輕地夾在測砧與測微螺桿之間，再旋動_(選填“A”“B”或“C”)，直到聽見“喀喀”的聲音，以保證壓力適當，同時防止螺旋測微器的損壞.CA起固定作用，便于讀數(shù)；B為粗調(diào)，調(diào)節(jié)B使電阻絲與測微螺桿、測砧剛好接觸；然后調(diào)節(jié)C，C起微調(diào)作用.(2)選擇電阻絲的_(選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量，取其平均值作為電阻絲的直徑.不同電阻絲電阻R ，測量一段

5、電阻絲的電阻，S為這段電阻絲的橫截面積，而不是某位置處的橫截面積，故應在不同位置進行多次測量，取平均值作為電阻絲的直徑以減小誤差.(3)圖甲中Rx為待測電阻絲.請用筆畫線代替導線，將滑動變阻器接入圖乙實驗電路中的正確位置.答案如圖所示(4)為測量Rx，利用圖甲所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器測得5組電壓U1和電流I1的值，作出的U1I1關系圖像如圖丙所示.接著，將電壓表改接在a、b兩端，測得5組電壓U2和電流I2的值，數(shù)據(jù)見下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出U2I2圖像.答案如圖所示把U2和I2的

6、數(shù)據(jù)在方格紙中描點，用過原點的直線把它們連在一起，讓盡可能多的點在直線上.(5)由此，可求得電阻絲的Rx_.根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率.23.5(23.024.0均可)結(jié)合題圖中圖線的斜率可知R0RxRA49.0 ，R0RA25.5 ，解得Rx23.5 .例2在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準，待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm.(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應為_ mm.(該值接近多次測量的平均值)0.396(0.3950.398均可)(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx，實驗所用器材為：電池組(電動勢為3 V，內(nèi)阻約為1

7、)、電流表(內(nèi)阻約為0.1 )、電壓表(內(nèi)阻約為3 k)、滑動變阻器R(020 ，額定電流為2 A)、開關、導線若干.某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖中的_(選填“乙”或“丙”)圖.次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520乙(3)圖丁是測量Rx的實物圖，

8、圖丁中已連接了部分導線.請根據(jù)(2)中所選的電路圖，補充完整圖中實物間的連線.答案如圖(a)所示(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖戊所示，圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點.請在圖中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點，并描繪出UI圖線.由圖線得到金屬絲的阻值Rx_ .(保留兩位有效數(shù)字)4.5(4.34.7均可)答案如圖(b)所示(6)任何實驗測量都存在誤差，本實驗所用測量儀器均已校準.下列關于誤差的說法中正確的是_(填選項前的字母)A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻

9、計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系 統(tǒng)誤差D.用UI圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以算出金屬絲電阻率約為_(填選項前的字母).A.1102 m B.1103 mC.1106 m D.1108 mCCD考點二探索創(chuàng)新實驗例3某同學要測量粗細均勻的金屬絲的電阻率，設計了如圖甲所示的電路，Rx為待測金屬絲(允許通過的最大電流為0.5 A)，R為電阻箱，電流表的規(guī)格為(03 A，內(nèi)阻約為0.012 5 ；00.6 A，內(nèi)阻約為0.125 )，每節(jié)干電池的電動勢為1.5 V.(1)實驗前先用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑d_mm；4.500螺旋

10、測微器的讀數(shù)為d4.500 mm(2)根據(jù)連接好的電路，實驗中閉合開關S后，可以通過改變接線夾(即圖甲中滑動變阻器符號上的箭頭)接觸金屬絲的位置以控制接入電路中金屬絲的長度，并通過改變電阻箱接入電路中的阻值R，使電流表的示數(shù)如圖丙所示，該示數(shù)的值為I_A；多次改變線夾的位置，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的電阻，使電流表指針每次指在圖丙所示的位置.記錄電阻箱接入電路中的阻值R和對應的金屬絲接入電路中長度L，并在RL坐標系中描點連線，作出RL的圖線如圖丁所示，請用金屬絲的直徑d、RL圖線斜率的絕對值k和必要的常數(shù)，寫出該金屬絲電阻率測量值的表達式_.0.44由于電流表的量程為0.6 A，精度為0.02 A，

11、因此電流表的示數(shù)為0.44 A例4(2022江蘇如皋市高三模擬)某實驗小組測量一段長度已知的金屬絲的電阻率.(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，應選擇金屬絲的_(選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量，取其平均值作為金屬絲的直徑.某次的結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)是_mm.不同0.202(0.2010.203均可)用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，應選擇金屬絲的不同位置進行多次測量，取其平均值作為金屬絲的直徑.螺旋測微器讀數(shù)為D0 mm20.20.01 mm0.202 mm(2)先用歐姆表粗略測量該段金屬絲的電阻.選擇開關置于“100”擋時，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度過大，應將選擇開關置于_(選填“10”或

12、“1 000”)擋，正確操作后，表盤的示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的電阻約為_.“10”100先用歐姆表粗略測量該段金屬絲的電阻.選擇開關置于“100”擋時，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明電阻較小，換用小擋位，故選“10”擋.表盤的示數(shù)如題圖乙所示，則金屬絲的電阻約為1010 100 (3)除金屬絲Rx外，實驗室還有如下器材：電源E(10 V，內(nèi)阻約1 )電流表A1(0100 mA，內(nèi)阻r1為2.5 )電流表A2(0200 mA，內(nèi)阻r2約5 )滑動變阻器R(最大阻值10 ，額定電流2 A)定值電阻R0(阻值100 )開關S及導線若干為了盡量準確地測量金屬絲的電阻，請在方框中畫出合適的電路圖，并在

13、圖中標明器材符號.答案見解析圖實驗中沒有電壓表，故用電流表A1和定值電阻R0改裝成電壓表測電壓，因為電壓表內(nèi)阻已知，故用外接法，待測阻值大于滑動變阻器阻值，采用分壓式接法，故電路圖如圖所示(4)該小組設計的電路圖正確，實驗中測量得到的電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，則該段金屬絲電阻的表達式Rx_，金屬絲電阻的測量值與真實值相比_(選填“偏大”“偏小”或“相等”).相等實驗中測量得到的電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，則該段金屬絲電阻的表達式因為電壓表內(nèi)阻已知，表達式中各量均為準確值，故金屬絲電阻的測量值與真實值相等.(5)若該段金屬絲的長度為L，直徑為D，電阻為R

14、x，則該金屬絲電阻率的表達式_.待測電阻阻值為：課時精練1.(2022江蘇省鎮(zhèn)江中學高三月考)某同學為測量一段金屬絲的電阻率，完成了以下步驟的操作：(1)用螺旋測微器和刻度尺測出了待測金屬絲的直徑和長度，如圖甲所示；則直徑d_ mm，長度為l_ cm.123452.15760.1012345螺旋測微器需要估讀到分度值的下一位，由題圖可知螺旋測微器的讀數(shù)為d2 mm15.70.01 mm2.157 mm刻度尺需要估讀，由題圖可知刻度尺的讀數(shù)為l60.10 cm(2)為測出金屬絲的電阻，他選用多用電表測該金屬絲阻值，當他選擇倍率為1的歐姆擋測量時，得到的結(jié)果如圖乙所示，讀出R_ .12345由題可

15、知多用電表選擇倍率為1的歐姆擋，則測量出的電阻為R15 15(3)通過(1)(2)的測量，可以用公式_(用步驟(1)(2)中的字母表示)計算出該金屬絲的電阻率.12345(4)為了檢驗上述的結(jié)果是否準確，該同學選擇用伏安法再測一次電阻R，實驗所用器材為：電池組(電動勢3 V，內(nèi)阻為1 )電流表(內(nèi)阻約5 )電壓表(內(nèi)阻約3 k)滑動變阻器(05 ，額定電流2 A)開關、導線若干；則如圖電路中最合適的是_.12345A12345由多用電表示數(shù)可得金屬絲的阻值約為15 ，可得則采用電流表外接法，在測量電阻時，為了減小誤差需要多次測電阻求平均值，所以需要多組數(shù)據(jù)，且范圍越大誤差越小，故采用滑動變阻器

16、分壓式接法，故A電路圖最合適.(5)該同學根據(jù)步驟(4)的電路圖采用多次測量求平均值的方法完成實驗，分析該實驗的系統(tǒng)誤差，電阻的測量值_真實值(填“大于”“等于”或“小于”).12345小于由于電壓表的分流作用，導致電流的測量值比流過電阻的實際值大，由歐姆定律R 可知電阻的測量值小于真實值.2.在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，所用測量儀器均已校準.某次實驗中，待測金屬絲接入電路部分的長度為50.00 cm，電阻約幾歐.123450.400(0.3980.402均正確)(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，某次測量結(jié)果如圖所示，讀數(shù)應為_mm(該值與多次測量的平均值相等).用螺旋測微器測量金屬絲

17、的直徑為d0 mm0.0140.0 mm0.400 mm；(2)實驗電路如圖所示，實驗室提供了電源E(3 V，內(nèi)阻不計)、開關S、導線若干，還備有下列實驗器材：12345A.電壓表V1(03 V，內(nèi)阻約2 k)B.電壓表V2(015 V，內(nèi)阻約15 k)C.電流表A1(03 A，內(nèi)阻約0.01 )D.電流表A2(00.6 A，內(nèi)阻約0.05 )E.滑動變阻器R1(010 ，0.6 A)F.滑動變阻器R2(02 k，0.1 A)應選用的實驗器材有_.(選填實驗器材前的序號)ADE電源電動勢為3 V，則電壓表選擇A；待測電阻為幾歐姆，則電流表選擇D；據(jù)滑動變阻器允許的最大電流可得，滑動變阻器選擇與

18、待測電阻阻值相當?shù)腅；即應選用的實驗器材有A、D、E；12345(3)請用筆畫線代替導線，在圖中完成實物電路的連接.12345答案見解析圖12345連線如圖：請在坐標紙中作出UI圖線.由圖線可知，金屬絲的電阻Rx_(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).(4)實驗中，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表示數(shù)記錄如下：12345U/V1.051.401.802.302.60I/A0.220.280.360.460.515.0答案見解析圖12345根據(jù)數(shù)據(jù)作出UI圖線如圖：(5)根據(jù)題述數(shù)據(jù)可以算出金屬絲的電阻率_m(結(jié)果 保留兩位有效數(shù)字).代入數(shù)據(jù)可得金屬絲的電阻率1.3106 m；123451.3106(6)下

19、列關于該實驗誤差的說法中正確的有_.A.金屬絲發(fā)熱會產(chǎn)生誤差B.電流表采用外接法，會使電阻率的測量值偏小C.電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差D.用UI圖像處理數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差12345AB金屬絲發(fā)熱電阻率會發(fā)生變化，會產(chǎn)生誤差，選項A正確；電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，使得電流的測量值偏大，電阻的測量值偏小，即會使電阻率的測量值偏小，選項B正確；12345電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，選項C錯誤；用UI圖像處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差，選項D錯誤.3.某物理實驗興趣小組測定某品牌礦泉水的電阻率，用一兩端開口的玻璃管通過可移動的密封塞封滿一定量的礦泉水.(1)某同學用如圖甲所示的游

20、標卡尺的_(填“A”“B”或“C”)部位去測玻璃管的內(nèi)徑，測出的讀數(shù)如圖乙，則玻璃管的內(nèi)徑d為_cm.12345A2.150A部位測內(nèi)徑，游標卡尺讀數(shù)為2.1 cm0.05 mm102.150 cm(2)該組同學按圖丙連好電路后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，從最右端向左端移動的整個過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)但幾乎不變，可能的原因是 _A.滑動變阻器阻值太小B.電路中5、6之間斷路C.電路中7、8之間斷路12345AC電壓表有示數(shù)但幾乎不變，可能是滑動變阻器阻值遠小于礦泉水的電阻，也可能7、8間斷路導致滑動變阻器與電壓表串聯(lián).(3)該組同學在改進實驗后，測出玻璃管中有水部分的長度為L，電壓表示數(shù)為U，電

21、流表示數(shù)為I.多次改變玻璃管中的水量，測出多組數(shù)據(jù)，并描繪出相應的L 圖像如圖丁所示，若圖線的斜率為k，則礦泉水的電阻率_(用k、d和常數(shù)表示).12345123454.小張同學想測量構(gòu)成滑動變阻器的金屬絲的電阻率.于是他找到了一個壞了的滑動變阻器，拆下一段長約1 m、阻值約為100 的金屬絲，進行如下測量.12345(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖甲所示，則金屬絲的直徑d_ mm.0.531由題圖甲可知d0.5 mm3.10.01 mm0.531 mm(2)為了準確測量這段金屬絲的電阻，小明找到如下器材：電流表(量程050 mA)電阻箱(099.99 )一節(jié)干電池(電動勢約1.5 V

22、)開關一個、線夾一個、導線若干請你利用上述器材，幫他設計一個可以完成電阻測量的電路圖，畫在圖乙的方框中.12345答案見解析圖本實驗由于缺少電壓表，所以不能采用傳統(tǒng)的伏安法測量電阻率.可通過控制電路中電流一定，即總電阻一定，通過改變電阻箱和金屬絲接入回路的阻值，找到金屬絲的阻值與長度的關系，進而求出電阻率，因此電阻箱、金屬絲和電流表應串聯(lián)，如圖所示.12345完善小張同學的實驗步驟(步驟中出現(xiàn)的物理量均需給出相應的符號).a.去掉金屬絲的絕緣漆，接在線夾上，如圖丙所示；b.按電路圖連接實物；12345c.調(diào)節(jié)電阻箱和線夾位置使電流表有一個較大的示數(shù)，除記錄該電流表示數(shù)外還需記錄_和_；d.改變

23、線夾的位置，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)不變，記錄_和_；e.用米尺測量出_；線夾的位置M電阻箱的示數(shù)R1線夾的位置N電阻箱的示數(shù)R2兩次線夾位置M、N間的距離Lf.寫出電阻率的表達式：_(用實驗過程中出現(xiàn)的物理量符號表示)；g.重復上述步驟進行多次測量取平均值.12345根據(jù)上面對實驗原理的介紹可知，在步驟c中，除了記錄電流表的示數(shù)外還需記下此時線夾的位置M和電阻箱的示數(shù)R1.在步驟d中，改變線夾的位置后，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)不變，記錄此時線夾的位置N和電阻箱的示數(shù)R2.為了求出金屬絲的阻值與長度的關系，需要用米尺測量出兩次線夾位置M、N間的距離L.12345設步驟c中金屬絲接入電路的阻值為RM，步驟d中金屬絲接入電路的阻值為RN，則有R1RMR2RNM、N間的電阻為12345根據(jù)電阻定律有12345解得電阻率為123455.(2021江蘇南京市高三月考)某同學為測定電阻絲的電阻率，設計了如圖甲所示