2027届高三物理一轮复习课件第10章 第4讲 实验11：测量金属丝的电阻率

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目 录 索 引
一、实验目的1.掌握刻度尺、螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率。二、实验思路根据电阻定律公式可知,只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。三、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,螺旋测微器,刻度尺。
四、进行实验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,反复测量三次,求出其平均值l。 接入后测长度4.把滑动变阻器的滑片调节到电路中的电阻值最大的位置。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。

六、误差分析1.若为内接法,电流表分压。2.若为外接法,电压表分流。3.长度和直径的测量。七、注意事项1.先测直径,再连电路:为了方便,直径应在金属丝连入电路之前测量。2.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。3.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变化。
考向一　实验原理和实验操作典题1 (2024山东卷)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:学生电源(输出电压0~16 V);滑动变阻器(最大阻值10 Ω,额定电流2 A);电压表V(量程0~3 V,内阻未知);电流表A(量程0~3 A,内阻未知);待测铅笔芯R(X型号、Y型号);游标卡尺、螺旋测微器,开关S、单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图所示,该读数为　　　　 mm; 
(2)把待测铅笔芯接入下图所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　(选填“1”或“2”)端; 
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=　　　　Ω(结果保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω; (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm。使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率　　　　(选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
(1)根据电路图甲,请用笔画线代替导线,在图丙中将实物电路连接完整。(电压表用0~3 V量程,电流表用0~0.6 A量程)
(2)如果已经测得金属丝的直径为d,根据图乙所给数据,可得金属丝的电阻率为　　　　　　　　。(用题中所给物理量表示) (3)请从理论上分析并说明,(2)问求得的金属丝电阻率　　　　(选填“存在”或“不存在”)因电表内阻带来的误差,根据图中数据可得电流表的内阻为　　　　。
考点二　实验的改进与创新
考向一　实验目的的迁移典题3 (2025湖南卷)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表开关旋转到“×1 k”挡,正确操作后,指针位置如图所示,则读数为　　　　Ω。
(2)为进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势6 V,内阻可忽略,电压表量程0~6 V,内阻约10 kΩ,电流表量程0~600 μA,内阻约100 Ω。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在下图中完成余下导线的连接。(3)如图所示,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ=　　　　(用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下水泥块的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图所示。(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图丁所示。报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,R1为水泥块,R2为滑动变阻器,当R2的滑片处于某位置,R1上压力大于或等于F0时,报警器启动。报警器应并联在　　　(选填“R1”或“R2”)两端。(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,R1上压力大于或等于F1时,报警器启动,则F1　　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)F0。
考向二　实验方法的创新典题4 (2026河北石家庄模拟)某同学为测定电阻丝的电阻率ρ,设计了如图甲所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,保护电阻R0=4.0 Ω,电源电动势E=3.0 V,电流表内阻忽略不计,滑片与电阻丝始终接触良好。(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d=　　　　 mm。
(2)实验时闭合开关,调节滑片的位置,分别测量出每次实验中a端到滑片的长度x及对应的电流值I,实验数据如表所示。