2021物理鲁科版新课程一轮复习实验热点·题型突破 实验十一 测定金属丝的电阻率

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高考物理鲁科版新课程一轮复习实验热点·题型突破实验十一测定金属丝的电阻率温馨提示:此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。实验热点·题型突破热点一教材原型实验【典例1】在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中: 世纪金榜导学号（1)某实验小组用如图所示电路对镍铬合金丝和康铜丝进行探究,a、b、c、d是四种金属丝。①实验小组讨论时，某同学对此电路提出异议，他认为,电路中应该串联一个电流表,只有测出各段金属丝的电阻,才能分析电阻与其影响因素的定量关系，你认为要不要串联电流表?并简单说明理由。

______________________________________。

②几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示:电路图中金属丝a、b、c分别为下表中编号为A、B、C的金属丝,则金属丝d应为下表中的__________（用表中编号D、E、F表示)。

编号材料长度L/m横截面积S/mm2A镍铬合金0.300.50B镍铬合金0。500。50C镍铬合金0.301.00D镍铬合金0.501。00E康铜丝0。300。50F康铜丝0。501。00（2)该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后,想测定某金属丝的电阻率.①用毫米刻度尺测量金属丝长度为L=80。00cm,用螺旋测微器测金属丝的直径如图甲所示,则金属丝的直径d为________②按如图乙所示连接好电路,测量金属丝的电阻R。改变滑动变阻器的阻值,获得六组I—U数据描在如图所示的坐标系上.由图可求得金属丝的电阻R=______Ω，该金属丝的电阻率ρ=________Ω·m（保留两位有效数字）。

【解析】(1)①串联电路的电流处处相等,串联电阻两端电压与电阻成正比，不需要测出电流,根据电阻两端电压大小即可比较电阻大小;②探究影响电阻的因素,应用控制变量法，实验已选A、B、C的金属丝,根据控制变量法的要求，应控制材料的长度与横截面积相等而材料不同，因此d应选表中的E。(2）①由图示螺旋测微器可知,其示数为1.5mm+10.0×0。01mm=1.600mm;②根据坐标系内的点作出图象如图所示，由图象可知，电阻值为R=UI=0.30.58Ω≈0.52Ω,由R=ρlS答案:(1）①不需要,串联电路的电流处处相等,电压与电阻成正比②E（2)①1。600mm【解题通法】测金属电阻率实验的四点提醒（1）根据电阻定律得ρ=RSl（2)通过有关图象来求电阻率.图象法处理实验数据是最常用的方法之一,要从物理规律出发,写出图象的函数关系式，弄清斜率、截距等的物理意义,从而求出相关物理量.（3）测定金属电阻率实验,由于被测金属丝的阻值较小，一般采用电流表外接法。（4)实验时特别注意：为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。热点二创新型实验双电流表法【典例2】（2019·天津高考）现测定长金属丝的电阻率.(1）某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是________mm。

（2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。电源E(电动势10V,内阻约为10Ω）电流表A1 (量程0～250mA，内阻R1=5Ω）电流表A2 (量程0～300mA，内阻约为5Ω）滑动变阻器R (最大阻值10Ω,额定电流2开关S及导线若干(3）某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=________。从设计原理看，其测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

【创新点分析】（1)本实验是实验器材的创新,没有电压表可以用已知内阻的电流表测电压，如果有定值电阻也可用电流表和定值电阻串联改装代替。（2)待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值,为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法。【解析】(1）根据螺旋测微器的读数法则可知读数为0+20。0×0.01mm=（2）因该实验没有电压表，电流表A1的内阻已知，故用A1表当电压表使用;由于滑动变阻器的总阻值较小,为了使电路中的电流或电压调节范围大些,应采用滑动变阻器的分压式接法，如图所示：（3)由电路图可知流过Rx的电流为I2—I1，A1及Rx两端的电压为I1R1，因此Rx=I1该实验的电流I2—I1为流过Rx的实际电流，电压I1R1也为Rx的实际电压，因此测量值和真实值相等。答案：(1）0.200（0。196～0。204均可)(2)如解析图所示（3）I1R半偏法测量电表内阻【典例3】（2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0Ω);可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:（1）按照实验原理线路图甲，将图乙中实物连线。（2）将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1。(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1;然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2。(4）待测电阻阻值的表达式Rx=________(用R0、U1、U2表示)。

（5）重复步骤(3），得到如下数据:12345U1/V0.250.300.360。400。44U2/V0。861.031.221.361。49U3。443.433。393.403.39（6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx=________Ω。(保留【创新点分析】(1)采用单刀双掷开关设计实验更加便捷。(2）由常规的伏安法转变为半偏法测量灵活应用.【解析】(1）依电路图连接实物图如图（4)由于电压表可视为理想电压表且滑动变阻器滑动端的位置不变时,通过R0和Rx电流不变,因此有U1R0=U2-U1R（6)将数据代入Rx=U2U1求平均值得Rx=48。2Ω答案:（1）见解析图（4）U2-U等效法测电阻【典例4】（2019·淮南模拟）国标（GB/T)规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω·m.某同学利用图甲电路测量15℃自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略），右侧活塞固定,左侧活塞可自由移动电源（电动势约为3V,内阻可忽略）电压表V1(量程为3V，内阻很大)电压表V2(量程为3V,内阻很大)定值电阻R1（阻值4kΩ)定值电阻R2(阻值2kΩ）电阻箱R(最大阻值9999。9Ω）单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺。实验步骤如下:A。用游标卡尺测量并记录玻璃管的内径d;B.向玻璃管内注满自来水，确保无气泡;用刻度尺测量并记录水柱长度L；C。把S拨到1位置，记录电压表V1示数；D。把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D；记录每一次水柱的长度L和电阻箱的阻值R；F。断开S，整理好器材。(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙,则d=________mm.

(2）玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx=________(用R1、R2、R表示)。

(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的R-1L图象。可求出自来水的电阻率为________Ω·m(保留三位有效数字）。（4)本实验若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________（选填“偏大"“偏小”或“不变"）。

【创新点分析】（1）本题考查利用等效替代法测电阻，分别求出S接1和接2时电路的总电压,由并联电压相等列式，求出Rx。（2)所有的步骤都为了测电阻率，所以要测量电阻、水柱横截面积、水柱的长度。【解析】（1）游标卡尺的主尺读数为：2。0cm=20mm,游标尺上第0个刻度和主尺上刻度对齐，(2）设把S拨到1位置时，电压表V1示数为U，则电路电流为UR1,总电压U总=URxR1+U，当把S拨到2位置,调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同也为U，则此时电路中的电流为UR,总电压U总′=UR·R2+U,由于两次总电压相等，都等于电源电压E，可得Rx(3)从图丙中可知，R=1×103Ω时，1L=5。0m—1，此时玻璃管内水柱的电阻Rx8000Ω，水柱横截面积S=π(d2)2=3。14×10—4m2,由电阻定律Rx=ρL8000×3.14×10—4×5Ω·m≈12.6Ω·m;（4）若电压表V1内阻不是很大