高中物理复习实验十二测定金属丝的电阻率课件

实验十二测定金属丝的电阻率

素养目标1.熟悉“金属丝电阻率的测量”的基本原理及注意事项．2．掌握测电阻率的电路图及误差分析．3．了解半偏法、等效法等测电阻的方法．4．学会替换和改装电表进行实验．5．会利用电学实验知识探究创新实验方案．必备知识·自主落实一、实验思路与操作电路图与思路操作要领

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)×0.01mm.(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．

关键能力·分层突破考点一教材原型实验考向1电流表、电压表的读数量程精确度读数规则电流表0～3A0.1A电压表0～3V0.1V电流表0～0.6A0.02A电压表0～15V0.5V例1(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．30.502.250.42解析：(1)游标卡尺主尺上读的毫米数为30mm，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30mm＋0.05×10mm＝30.50mm.电压表选用0～3V量程，分度为0.1V，所以读数为2.25V；电流表选用0～0.6A量程，分度为0.02A，所以读数为0.42A．(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＋0.5×0.01mm＝0.005mm.合金丝的直径为0.645mm－0.005mm＝0.640mm(在0.638mm～0.642mm都算对)．0.0050.640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

内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻2.滑动变阻器的两种连接方式例2某实验小组欲采用伏安法测量未知电阻Rx(阻值约为10Ω)的阻值，实验室提供了电源E(电动势为12V)，电压表V(量程为3V，内阻约为几千欧姆)，电流表A1(量程为600mA，内阻约为几欧姆)，电流表A2(量程为300mA，内阻约为几欧姆)，滑动变阻器R，开关S及导线若干．

甲小于A2A1

考向3测量金属丝的电阻率例3[2023·辽宁卷]导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆．现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态)，某同学欲测量其电阻率，设计了如图(a)所示的电路图，实验步骤如下：a．测得样品截面的边长a＝0.20cm；b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40A，读出相应的电压表示数U，断开开关S；e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U-L图像如图(b)所示，得到直线的斜率k.回答下列问题：(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离；(2)写出电阻率的表达式ρ＝________(用k、a、I表示)；(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字)．乙

6.5×10－5

例4[2023·广东卷]某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验．所用器材：电源E(电动势恒定，内阻可忽略)；毫安表mA(量程15mA，内阻可忽略)；电阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值200Ω)；开关S1和S2；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干．请完成下列实验操作和计算．(1)电路连接图(a)为实验原理图．在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，只有R4一端的导线还未连接，该导线应接到R3的________(填“左”或“右”)端接线柱．右解析：(1)由题图(a)可知R4接在毫安表和R3串联部分的两端，因此结合题图(b)可得，右侧的导线应接在R3的右端．(2)盐水电导率和温度的测量①测量并记录样品池内壁的长宽高．在样品池中注满待测盐水．②闭合开关S1，________开关S2，毫安表的示数为10.0mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I1为________mA．③________开关S2，毫安表的示数为15.0mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I2为________mA.④断开开关S1，测量并记录盐水的温度．(3)根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为________Ω，进而可求得该温度时待测盐水的电导率．断开40.0闭合60.0100

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5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(0～99.9Ω)，R0是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势为12V，内阻r＝5Ω)．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＝0.20A，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＝0.20A，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(0～3mA，内阻为2.0Ω)B．电流表(0～3mA，内阻未知)C．电流表(0～0.3A，内阻为10Ω)D．电流表(0～0.3A，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)．DC11

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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：

电路图操作步骤测量电流表内阻(R0≫RA)测量电压表内阻(电源内阻不计)例6[2024·广西南宁一模]有一电流表A，量程为0～1mA，内阻rg约为100Ω，要求测量其内阻．可选用的器材：电阻箱R0，最大阻值为99999.9Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，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”)．R0滑动变阻器甲E2偏小

例7如图所示的实验电路可以用来测量电阻，可供选用的实验器材如下：A．待测电阻Rx(阻值约为55Ω)B．定值电阻R0(阻值为16Ω)C．电压表V1(0～3V，内阻很大，可看成理想电压表)D．电压表V2(0～15V，内阻很大，可看成理想电压表)E．滑动变阻器R1(5Ω，2A)F．滑动变阻器R2(50Ω，2A)G．蓄电池(电动势4.0V，内阻忽略不计)H．单刀双掷开关、导线等(1)要完成本实验且较准确进行测量，电压表应该选用________，滑动变阻器应该选用________(填器材前面的序号)．(2)实验步骤如下：①按照电路图连接实验器材，单刀双掷开关空置，把滑动变阻器触头滑到最左端．②将单刀双掷开关掷于“1”，调节滑动变阻器触头，使得电压表读数为2.80V③将单刀双掷开关掷于“2”，________(填“向左滑动”“向右滑动”或“不再滑动”)滑动变阻器触头，观察并记录电压表读数为1.60V．(3)根据实验数据，被测电阻的测量值Rx＝________Ω.(4)由于蓄电池内阻r的存在，Rx测量值将________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)．CF不再滑动56等于

考向4电表的改装例8[2022·辽宁卷]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为1.2kΩ)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＝40Ω，R2＝360Ω.(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．1

大乙

例9[2023·浙江1月]在“测量金属丝的电阻率”实验中：(1)测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示，图中的导线a端应与________(选填“－”“0.6”或“3”)接线柱连接，b端应与________(选填“－”“0.6”或“3”)接线柱连接．开关闭合前，图1中滑动变阻器滑片应置于________(选填“左”或“右”)端．0.60.6左解析：(1)通常情况下金属丝的电阻值约为几欧姆，又电源为两节干电池，为了减小实验误差，尽可能多地获得数据，电流表应选