2024届高考物理一轮总复习第九章恒定电流实验八测定金属的电阻率课件

这是一份2024届高考物理一轮总复习第九章恒定电流实验八测定金属的电阻率课件，共51页。PPT课件主要包含了实验原理与操作，注意事项，用电流表外接法，值最大的位置，误差分析，误差的主要来源之一，成测量误差，图S8-1，游标卡尺，图S8-2等内容，欢迎下载使用。

1.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均
2.测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值.
3.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.
4.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采
5.闭合开关 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻
6.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度 I 不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生
2.采用伏安法测量金属丝的电阻率时，由于采用的是电流表外接法，电阻测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小；电流表内接法，电阻测量值大于真实值，使电阻率的测量值偏大.3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误
4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造
考点 1 螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器的构造及读数：
(1)螺旋测微器的构造：如图 S8-1 所示是常用的螺旋测微器.它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋钮 K、微调旋钮 K′和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起，通过精密螺纹套在 B上.
(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆 P 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm ，即旋钮 K 每旋转一周，P 前进或后退0.5 mm，可动刻度 H 上的刻度为 50 等份，每转动一小格，P 前进或后退 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.
(3)读数：测量时被测物体长度的整数(或半整数)毫米数由固定
刻度读出，小数部分由可动刻度读出.
①测量值( 毫米) ＝固定刻度数( 毫米) ＋可动刻度数( 估读一
位)×0.01(毫米).
②固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为××.5 mm，没露出则为××mm.(××表示固定刻度水平线下面的刻度数)
③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.
(1)构造：如图 S8-2 所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉.
(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.
(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为10、20、50刻度，可准确到0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，如下表所示：
(4)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的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.
【典题 1】某同学用如图 S8-3 甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先转动______使 F 靠近小球，再转动________使 F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使 F 固定后读数.正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________ mm.
甲答案：D H G 6.700
【典题 2】如图 S8-4 所示，请读出各游标卡尺的读数，甲：____________，乙：____________， 丙：____________.
答案：11.4 mm 10.60 mm 4.20 mm
考点 2 内接法与外接法的误差分析1.电流表的内接法和外接法的比较.
(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若 Rx 较小，宜采用电流表外接法；若 Rx 较大，宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大、小外偏小”.
(3)实验试探法：按图 S8-5 所示接好电路，让电压表一根接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，
而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法.
(4)若知电流表内阻，无论待测电阻多大，均用电流表内接法.若知电压表内阻，无论待测电阻多大，均用电流表外接法.
【典题 3】某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属
丝的电阻率实验中，实验室备有下列实验器材：
A.电压表(量程 0～3 V，内阻约为 15 kΩ)B.电流表(量程 0～3 A，内阻约为 0.2 Ω)C.电流表(量程 0～0.6 A，内阻约为 1 Ω)D.变阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)E.电池组 E(电压为 3 V)
F.待测金属丝(阻值约为 5 Ω)
G.开关 S，导线若干，游标卡尺，螺旋测微器等
(1)为减小实验误差，电流表应选用__________(填字母).
(2)甲、乙两位同学分别画出了两个电路图，如图 S8-6 甲、乙所示.为减小实验误差，本实验选用_____(填“甲”或“乙”)图比较合适，用该电路测量电阻值测量结果会___________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
甲图 S8-6答案：(1)C (2)甲 偏小
考点 3 分压法和限流法的选择
1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法.
2.必须选用分压式的“3 种情况”.
(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法.
(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法.
(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法.
【典题 4】有一个电阻 Rx，其阻值大约是 10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值.可供选择的电路如图 S8-7 甲、乙所示，可供选择的器材如下：
图 S8-7A.电动势为 4.5 V、内阻不计的电源 EB.量程为 0～15 V、内阻 10 kΩ的电压表 V1
C.量程为 0～3 V、内阻 6 kΩ的电压表 V2D.量程为 0～300 mA、内阻 4 Ω的电流表 A1E.量程为 0～5 A、内阻 2 Ω的电流表 A2
F.最大阻值 20 Ω、额定电流 1.5 A 的滑动变阻器 R1G.最大阻值 500 Ω、额定电流 0.5 A 的滑动变阻器 R2H.开关和若干根导线
则选用的电路是________(填“甲”或“乙”)，选用的器材有
______________(填字母).
答案：甲 A、C、D、F、H
考点 4 测金属丝电阻率实验【典题 5】(2022 年广东韶关模拟)两同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图 S8-8 甲所示的电路进行测量.
图 S8-8实验步骤如下：a.用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值 D.
b.调节电阻丝上的导电夹 P 的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹 P 到电阻丝右端 B 的长度 x.闭合开关S，记录电压表示数 U、电流表示数 I.
c.改变电阻丝上的导电夹 P 的位置，重复步骤 b，记录多组 x、
(1)若螺旋测微器某次测量结果如图乙所示，其示数为___mm.
Rx，则计算值与真实值相比____(填“偏小”“相等”或“偏大”).
若图线斜率为 k，则电阻丝的电阻率ρ＝____________(用已知或测量出的物理量的符号表示).电流表内阻对电阻率的测量________(填“有”或“没有”)影响.
(4)用记录的数据绘制出 U-I 图像如图丁所示，由图像可知电
源的内阻 r＝________Ω(结果保留 2 位有效数字).解析：(1)根据图乙的螺旋测微器可知，其示数为D＝1.5 mm＋16.5×0.01 mm＝1.665 mm.
由图丁的 U-I 图像可知，电源的内阻 r＝
(4)根据闭合回路的欧姆定律可知 U＝E－Ir，
1.5－1.00.55答案：(1)1.665(1.662～1.668 均可) (2)偏大
没有 (4)0.91
【典题 6】(2022 年浙江卷)小明同学根据图 S8-9 甲的电路连接器材来探究导体电阻与其影响因素的定量关系.实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度 l、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的
(1)在实验中使用的是________(填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”)的
(2)在某次测量时，量程为 3 V 电压表的指针位置如图丙所示，则
读数 U＝________V.
(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8 m2，则合金丝甲的电阻率
为__________Ω·m(结果保留 2 位有效数字).
(4)图乙中图线 b 是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金
面积________(填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积.
(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，电阻率不变，而横截面积变为 S′＝S＋S乙，由题图乙中图线 b 可得
10-8 m2＞S，合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积.答案：(1)0～20 Ω (2)1.32(1.31～1.34 均可)(3)1.1×10-6(0.90×10-6～1.3×10-6 均可) (4)小于
【迁移拓展】(2022 年江苏苏州模拟)某实验小组为了测量自来水的电阻进而得出自来水的电阻率，在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满自来水，玻璃管两端口用插有铁钉的橡皮塞塞住，进行如下实验.
(1)注水前，用如图 S8-10 甲所示游标卡尺的______(填字母)测量爪测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径为
________mm.
(2)用多用电表欧姆挡“×1 k”倍率，对玻璃管中水的电阻进
行测量，示数如图 S8-11 为______kΩ.
(3)为了精确测量水柱的阻值，实验小组采用如图 S8-12 甲所示的实验电路进行实验.
①请在图乙中根据该实物图完成对应的电路图.
②在闭合开关之前，应把滑动变阻器的滑片 P 置于最______
(填“左”或“右”)端.
③实验时电流表采用量程为 0～200 μA(内阻约 500 Ω)的微安表，电压表是量程为 0～3 V(内阻不祥)的伏特表.闭合开关后调节滑片 P，测得的数据如下.
请在图 S8-13 坐标图上画出 U-I 关系图线，并求出待测电阻值
________kΩ.
(4)结果与多用电表的测量值比较差别很大，请分析出现这种情况的主要原因是________________________________________
_________________________________________________.
解析：(1)注水前，用如图甲所示游标卡尺的 B 测量爪测玻璃管内径，该游标卡尺为50分度游标卡尺，图中读数为2.2 cm＋25×0.02 mm＝22.50 mm，即该玻璃管的内径为 22.50 mm.
(2)玻璃管中水的电阻 108×1 kΩ＝108 kΩ.(3)①对应的电路图如图 D39 所示.
②在闭合开关之前，为了使电表读数从最小开始，应把滑动
变阻器的滑片 P 置于最左端.
③画一条直线，使尽可能多的点落在直线上，并使直线两边
图线的斜率代表待测电阻值的大小，则待测电阻值 Rx ＝