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2024版新教材高考物理全程一轮总复习第十章电路及其应用电能实验十二测定金属丝的电阻率课件
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这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习第十章电路及其应用电能实验十二测定金属丝的电阻率课件，共50页。PPT课件主要包含了必备知识·自主落实，关键能力·精准突破，实验思路与操作，电表读数误差，7×10－6，滑动变阻器甲，fdce，50±002，R0R等内容，欢迎下载使用。
注意事项(1)游标卡尺的读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度) mm.(2)螺旋测微器的读数：固定刻度数mm＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm.(3)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量．(4)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．(5)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大．
考点一 教材原型实验考向1 电流表、电压表及电阻箱的读数电流表、电压表的读数方法
针 对 训 练1.(1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是______A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表______A，图中表针示数为______A．(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V．
解析：(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V．
2．(1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图甲所示，则d＝________ mm.然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为U＝________ V，流过该物体的电流为I＝________ A．
解析：游标卡尺主尺上读的毫米数为30 mm，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为30 mm＋0.05×10 mm＝30.50 mm.电压表选用0～3 V量程，分度为0.1 V，所以读数为2.25 V；电流表选用0～0.6 A量程，分度为0.02 A，所以读数为0.42 A.
(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丁所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________ mm.
解析：校零时的读数为0＋0.5×0.01 mm＝0.005 mm.合金丝的直径为0.645 mm－0.005 mm＝0.640 mm(在0.638 mm～0.642 mm都算对)．
考向2 仪器的选择和电路的设计1.电流表内、外接法的选择
2．滑动变阻器的两种连接方式
例1 某实验小组欲采用伏安法测量未知电阻Rx(阻值约为10 Ω)的阻值，实验室提供了电源E(电动势为12 V)，电压表V(量程为3 V，内阻约为几千欧姆)，电流表A1(量程为600 mA，内阻约为几欧姆)，电流表A2(量程为300 mA，内阻约为几欧姆)，滑动变阻器R，开关及导线若干．
考向3 测量金属丝的电阻率例2 利用一段阻值约为5 Ω的康铜电阻丝，测定康铜材料的电阻率．(1)如图，用螺旋测微器测量电阻丝直径，其读数为________ mm；
解析：电阻丝直径为d＝0.01 mm×21.8＝0.218 mm.
(2)现有电源(3 V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流2 A)，开关和导线若干，电流表和电压表均有两个量程：电流表：0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；0～3 A，内阻约0.025 Ω电压表：0～3 V，内阻约3 kΩ；0～15 V，内阻约15 kΩ为减小测量误差，在实验中电流表量程应选用0～________ A，电压表量程应选用0～______ V；实验电路应采用图中的________(选填“甲”或“乙”)；
(3)实验测得以下数据：电压表示数为U，电流表示数为I，电阻丝长度为l、直径为d，则电阻率表达式为ρ＝________；(4)图为实验所用的电流表和电压表的表头，可认为其误差为最小刻度的一半．金属材料的电阻率与温度有关，关系式为ρ＝(1＋at)ρ0.其中，a称为温度系数，t为摄氏温度，ρ0为该金属0 ℃时的电阻率，康铜的温度系数a＝1.6×10－5 ℃－1由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是_____________．(选填“电表读数误差”或“温度”)
针 对 训 练3.某兴趣小组想探究某金属合金在室温下的电阻率，实验电路如图甲所示，R为待测金属电阻丝，其横截面积为S＝0.30 mm2.实验步骤如下：
(1)闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳到“a”位置，调节滑动变阻器R1，使电流表为某一适当的示数，用毫米刻度尺测量并记下电阻丝R接入电路的有效长度L，某次测量结果如图乙，从图乙上读出测量结果，L＝________ mm；(2)保持滑动变阻器R1的滑片位置不变，将开关S2扳到“b”位置，调节电阻箱R2，使电流表的示数与开关S2位于“a”位置时的相同，记下此时电阻箱的示数R0，则对应的电阻丝的阻值为________；(3)移动电阻丝上的滑动触头，重复(1)(2)步骤，得到多组R、L数据，画出的R－L图线如图丙所示，则该电阻丝在室温下的电阻率ρ＝________ Ω·m(结果保留1位小数)．
考点二 探索创新实验考向1 电压表和电流表的灵活用法(1)若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用．(2)若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用．
例3 如图甲所示是测量阻值约为十几欧的未知电阻Rx的原理图，R是电阻箱(0～99.9 Ω)，R0是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势为12 V，内阻r＝5 Ω)．
具体实验步骤如下：①连接好实验电路，闭合开关S；②调节滑动变阻器R0和电阻箱R，使A2示数为I2＝0.20 A，记下此时电阻箱阻值R和A1示数I1；③重复步骤②，且保持A2示数仍为I2＝0.20 A，测量多组R和I1值；④将实验测得的数据处理后，最后作出了如图乙所示的图像．
根据实验回答以下问题：(1)现有四只供选用的电流表：A．电流表(0～3 mA，内阻为2.0 Ω)B．电流表(0～3 mA，内阻未知)C．电流表(0～0.3 A，内阻为10 Ω)D．电流表(0～0.3 A，内阻未知)请根据实验过程判断A1应选用________，A2应选用________．(填写选项字母)(2)根据以上实验数据得出Rx＝__________Ω，电流表A1的内阻RA1＝__________Ω.(计算结果均保留2位有效数字)
考向2 测量电阻最有特色的测量方法——半偏法半偏法是一种科学巧妙的测定电表内阻的方法，常见的有半偏电流法和半偏电压法．半偏电流法是利用电流表指针半偏来测定电流表内阻的方法；半偏电压法是利用电压表指针半偏来测定电压表内阻的方法．其实验电路图及操作步骤如下表所示：
例4 [2023·广西南宁一模]有一电流表A，量程为0～1 mA，内阻rg约为100 Ω，要求测量其内阻．可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99 999.9 Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10 kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2 kΩ；电源E1，电动势约为2 V，内阻不计；电源E2，电动势约为6 V，内阻不计；开关2个，导线若干．采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：a．断开S1和S2，将R调到最大；b．合上S1，调节R使电流表A指针满偏；c．合上S2，调节R1使电流表A指针半偏，此时可以认为电流表A的内阻rg＝R1.
请问：(1)上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择______；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择______________；电源E应该选择________．(2)认为电流表A的内阻rg＝R1，得到的结果与真实值相比________．(填“偏大”“偏小”或“相等”)
例5 [2023·武汉模拟]电学实验中经常需要测量电阻的阻值．(1)测电阻的方法有很多种，现在提供一只标有“220 V 40 W”的灯泡，它正常工作时的电阻为________ Ω.若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻值________(选填“大于”“等于”或“小于”)灯泡正常工作时的电阻值．
(2)用下列器材设计一个实验，测量该灯泡正常工作时的电阻值．A．220 V交流电源B．单刀双掷开关一个C．电阻箱一个(0～999.9 Ω，额定电流0.5 A)D．定值电阻一个(0.5 kΩ，额定电流0.3 A)E．交流电流表一个(0～0.3 A)请在虚线框内画出电路原理图．
解析：应用等效法．因电阻箱的最大阻值小于灯泡正常工作的电阻值，故应串联一定值电阻，电路原理图如图所示．
考向4 电表的改装例6 [2022·辽宁卷]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.
(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________ mA.(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)．(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．
针 对 训 练4.[2022·浙江6月](1)探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化．①图2为实验器材部分连线图，还需要__________(选填af、bf、fd、fc、ce或cg)连线(多选)．②图3所示电压表的示数为________ V.
解析：(1)①由电路图可知，应将电压表并联在电阻箱两端，又由图2可知电源是两节干电池，因此电压表的量程应选择3 V，即连接af；由于滑动变阻器采用分压接法，因此滑动变阻器的接线柱c与开关的接线柱e相连，即连接ce；电阻箱的接线柱f应连接在滑动变阻器上侧的一个接线柱上，即连接df；②由图3可知电压表的读数为1.50 V；
解析：③在x相同的条件下，电阻箱的阻值越大，电阻箱与滑动变阻器AP部分并联的电阻值越接近AP部分的真实阻值，电压表的示数越大，因此当R＝100 Ω时，分压特性曲线对应图4中的Ⅱ，由以上分析可知滑动变阻器的最大阻值越小，图线越接近直线，因此选择的依据为R0
注意事项(1)游标卡尺的读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度) mm.(2)螺旋测微器的读数：固定刻度数mm＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm.(3)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量．(4)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．(5)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大．
考点一 教材原型实验考向1 电流表、电压表及电阻箱的读数电流表、电压表的读数方法
针 对 训 练1.(1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是______A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表______A，图中表针示数为______A．(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V．
解析：(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V．
2．(1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图甲所示，则d＝________ mm.然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为U＝________ V，流过该物体的电流为I＝________ A．
解析：游标卡尺主尺上读的毫米数为30 mm，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为30 mm＋0.05×10 mm＝30.50 mm.电压表选用0～3 V量程，分度为0.1 V，所以读数为2.25 V；电流表选用0～0.6 A量程，分度为0.02 A，所以读数为0.42 A.
(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丁所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________ mm.
解析：校零时的读数为0＋0.5×0.01 mm＝0.005 mm.合金丝的直径为0.645 mm－0.005 mm＝0.640 mm(在0.638 mm～0.642 mm都算对)．
考向2 仪器的选择和电路的设计1.电流表内、外接法的选择
2．滑动变阻器的两种连接方式
例1 某实验小组欲采用伏安法测量未知电阻Rx(阻值约为10 Ω)的阻值，实验室提供了电源E(电动势为12 V)，电压表V(量程为3 V，内阻约为几千欧姆)，电流表A1(量程为600 mA，内阻约为几欧姆)，电流表A2(量程为300 mA，内阻约为几欧姆)，滑动变阻器R，开关及导线若干．
考向3 测量金属丝的电阻率例2 利用一段阻值约为5 Ω的康铜电阻丝，测定康铜材料的电阻率．(1)如图，用螺旋测微器测量电阻丝直径，其读数为________ mm；
解析：电阻丝直径为d＝0.01 mm×21.8＝0.218 mm.
(2)现有电源(3 V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流2 A)，开关和导线若干，电流表和电压表均有两个量程：电流表：0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；0～3 A，内阻约0.025 Ω电压表：0～3 V，内阻约3 kΩ；0～15 V，内阻约15 kΩ为减小测量误差，在实验中电流表量程应选用0～________ A，电压表量程应选用0～______ V；实验电路应采用图中的________(选填“甲”或“乙”)；
(3)实验测得以下数据：电压表示数为U，电流表示数为I，电阻丝长度为l、直径为d，则电阻率表达式为ρ＝________；(4)图为实验所用的电流表和电压表的表头，可认为其误差为最小刻度的一半．金属材料的电阻率与温度有关，关系式为ρ＝(1＋at)ρ0.其中，a称为温度系数，t为摄氏温度，ρ0为该金属0 ℃时的电阻率，康铜的温度系数a＝1.6×10－5 ℃－1由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是_____________．(选填“电表读数误差”或“温度”)
针 对 训 练3.某兴趣小组想探究某金属合金在室温下的电阻率，实验电路如图甲所示，R为待测金属电阻丝，其横截面积为S＝0.30 mm2.实验步骤如下：
(1)闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳到“a”位置，调节滑动变阻器R1，使电流表为某一适当的示数，用毫米刻度尺测量并记下电阻丝R接入电路的有效长度L，某次测量结果如图乙，从图乙上读出测量结果，L＝________ mm；(2)保持滑动变阻器R1的滑片位置不变，将开关S2扳到“b”位置，调节电阻箱R2，使电流表的示数与开关S2位于“a”位置时的相同，记下此时电阻箱的示数R0，则对应的电阻丝的阻值为________；(3)移动电阻丝上的滑动触头，重复(1)(2)步骤，得到多组R、L数据，画出的R－L图线如图丙所示，则该电阻丝在室温下的电阻率ρ＝________ Ω·m(结果保留1位小数)．
考点二 探索创新实验考向1 电压表和电流表的灵活用法(1)若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用．(2)若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用．
例3 如图甲所示是测量阻值约为十几欧的未知电阻Rx的原理图，R是电阻箱(0～99.9 Ω)，R0是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势为12 V，内阻r＝5 Ω)．
具体实验步骤如下：①连接好实验电路，闭合开关S；②调节滑动变阻器R0和电阻箱R，使A2示数为I2＝0.20 A，记下此时电阻箱阻值R和A1示数I1；③重复步骤②，且保持A2示数仍为I2＝0.20 A，测量多组R和I1值；④将实验测得的数据处理后，最后作出了如图乙所示的图像．
根据实验回答以下问题：(1)现有四只供选用的电流表：A．电流表(0～3 mA，内阻为2.0 Ω)B．电流表(0～3 mA，内阻未知)C．电流表(0～0.3 A，内阻为10 Ω)D．电流表(0～0.3 A，内阻未知)请根据实验过程判断A1应选用________，A2应选用________．(填写选项字母)(2)根据以上实验数据得出Rx＝__________Ω，电流表A1的内阻RA1＝__________Ω.(计算结果均保留2位有效数字)
考向2 测量电阻最有特色的测量方法——半偏法半偏法是一种科学巧妙的测定电表内阻的方法，常见的有半偏电流法和半偏电压法．半偏电流法是利用电流表指针半偏来测定电流表内阻的方法；半偏电压法是利用电压表指针半偏来测定电压表内阻的方法．其实验电路图及操作步骤如下表所示：
例4 [2023·广西南宁一模]有一电流表A，量程为0～1 mA，内阻rg约为100 Ω，要求测量其内阻．可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99 999.9 Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10 kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2 kΩ；电源E1，电动势约为2 V，内阻不计；电源E2，电动势约为6 V，内阻不计；开关2个，导线若干．采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：a．断开S1和S2，将R调到最大；b．合上S1，调节R使电流表A指针满偏；c．合上S2，调节R1使电流表A指针半偏，此时可以认为电流表A的内阻rg＝R1.
请问：(1)上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择______；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择______________；电源E应该选择________．(2)认为电流表A的内阻rg＝R1，得到的结果与真实值相比________．(填“偏大”“偏小”或“相等”)
例5 [2023·武汉模拟]电学实验中经常需要测量电阻的阻值．(1)测电阻的方法有很多种，现在提供一只标有“220 V 40 W”的灯泡，它正常工作时的电阻为________ Ω.若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻值________(选填“大于”“等于”或“小于”)灯泡正常工作时的电阻值．
(2)用下列器材设计一个实验，测量该灯泡正常工作时的电阻值．A．220 V交流电源B．单刀双掷开关一个C．电阻箱一个(0～999.9 Ω，额定电流0.5 A)D．定值电阻一个(0.5 kΩ，额定电流0.3 A)E．交流电流表一个(0～0.3 A)请在虚线框内画出电路原理图．
解析：应用等效法．因电阻箱的最大阻值小于灯泡正常工作的电阻值，故应串联一定值电阻，电路原理图如图所示．
考向4 电表的改装例6 [2022·辽宁卷]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.
(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________ mA.(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)．(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．
针 对 训 练4.[2022·浙江6月](1)探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化．①图2为实验器材部分连线图，还需要__________(选填af、bf、fd、fc、ce或cg)连线(多选)．②图3所示电压表的示数为________ V.
解析：(1)①由电路图可知，应将电压表并联在电阻箱两端，又由图2可知电源是两节干电池，因此电压表的量程应选择3 V，即连接af；由于滑动变阻器采用分压接法，因此滑动变阻器的接线柱c与开关的接线柱e相连，即连接ce；电阻箱的接线柱f应连接在滑动变阻器上侧的一个接线柱上，即连接df；②由图3可知电压表的读数为1.50 V；
解析：③在x相同的条件下，电阻箱的阻值越大，电阻箱与滑动变阻器AP部分并联的电阻值越接近AP部分的真实阻值，电压表的示数越大，因此当R＝100 Ω时，分压特性曲线对应图4中的Ⅱ，由以上分析可知滑动变阻器的最大阻值越小，图线越接近直线，因此选择的依据为R0
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