实验12　测量金属丝的电阻率-2027版高考物理一轮复习

物理实验12测量金属丝的电阻率目录12基础自主落实课前

自检自测·回归教材

能力探究突破课中课堂互动·考教衔接基础

自主落实课前

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一、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,毫米刻度尺。二、实验操作1.测量金属丝直径:选择螺旋测微器或游标卡尺,在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径,记录三次的读数。2.选择电流表连接方式,连接好测量电路

由于被测金属丝的阻值较小,采用电流表外接法提升点:连线时,先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干电路(闭合电路),然后把电压表并联在被测金属丝的两端。3.测量金属丝的有效长度:选用刻度尺,多次测量被测金属丝在两个接线柱之间的距离,得到有效长度的平均值l。

接入后测长度4.测量U、I值:把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的电阻值最大的位置,闭合开关S,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,记入表格内,断开开关S。5.拆去实验线路,整理好实验器材。

四、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。

√√×考点一教材原型实验能力探究突破课中

课堂互动·考教衔接1.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。2.若采用图像法求电阻阻值的平均值,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,所作直线要尽可能地通过较多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点应舍去。3.采用电流表外接法测量金属丝的电阻时,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。角度一实验原理和实验操作例1(2025四川卷)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:待测合金丝样品(长度约1m)螺旋测微器学生电源E(电动势0.4V,内阻未知)米尺(量程0~100cm)滑动变阻器(最大阻值20Ω)电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)电流表(量程0~30mA,内阻较小)开关S1、S2导线若干(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00cm和70.00cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为0.499mm、0.498mm和0.503mm,则该样品横截面直径的平均值为

mm。

(2)该小组采用限流电路,则图中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱

(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于

(选填“左”或“右”)端。

0.500a左(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0mA处,此时电阻箱面板如图所示,则该合金丝的电阻率为

Ω·m(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。

1.3×10-6(4)为减小实验误差,可采用的做法有

(有多个正确选项)。

A.换用内阻更小的电源B.换用内阻更小的电流表C.换用阻值范围为0~99.99Ω的电阻箱D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值CD

角度二数据处理和误差分析例2(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0~16V);滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);电压表V(量程3V,内阻未知);电流表A(量程3A,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。

2.450(2)把待测铅笔芯接入图中所示电路,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。

1(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图所示,求得电阻RY=

Ω(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1.70Ω。

1.91(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm。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。

大于

考点二实验的改进与创新实验原理的拓展实验器材的替代被测量物多样化,可以是金属丝、圆柱体、圆桶、电解液等;电压表可用电流计和定值电阻串联代替;测量阻值很小的电阻时可以将该电阻与定值电阻串联数据处理的创新测量电阻时除了用公式计算法还经常用图像法角度一变更测电阻原理思路、使用其他实验器材例3

某小组设计了测量盐水电阻率的实验,所用器材有:电源E(电动势为15V,内阻不计);电压表(量程为9V,内阻很大);定值电阻R0(阻值为4.5Ω);滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω,额定电流为2A);滑动变阻器R2(最大阻值为100Ω,额定电流为0.8A);单刀单掷开关S1和单刀双掷开关S2;侧壁带有刻度线的圆柱体玻璃管,两个与玻璃管密封完好的电极,导线若干。(1)根据如图所示电路图连接实物,其中玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧,滑动变阻器R应选择

(选填“R1”或“R2”),闭合开关之前,滑动变阻器R的滑片应置于

(选填“A”或“B”)端。

R1B(2)①用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径d,读数如图所示,则d=

cm,由玻璃管侧壁的刻度尺测出溶液的高度h=5cm。

②闭合开关S1,开关S2接2端,调节滑动变阻器R,使电压表的读数为U1=8.0V,然后将开关S2接1端,再次记录电压表的读数为U2=3.2V,则电阻R0两端的电压为

V。

③断开开关S1。(3)根据测量的数据,计算得待测盐水的电阻率为

Ω·m。(结果保留2位有效数字)

5.0204.80.12解析

(1)由于玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧,为方便实验操作,使得测量数据的连续性强,滑动变阻器R应选择总阻值与待测电阻差不多的,即滑动变阻器应选择R1。为确保安全,闭合开关之前,滑动变阻器R的滑片应置于B端,使接入电阻最大。(2)根据游标卡尺的读数规律,该读数为d=50

mm+4×0.05

mm=50.20

mm=5.020

cm根据题图甲可知,开关S2接2端时,电压表测量的是定值电阻与盐水的总电压,接1端时电压表测量的是盐水两端的电压,则电阻R0两端的电压为U=U1-U2=4.8

V。

角度二增加其他原理、增加探究目例4(2024江西卷)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下。为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。(1)如图所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽d=0.07m和高h=0.03m。(2)现有实验器材:电流表(量程300μA,内阻RA=2500Ω)、电压表(量程3V或15V,内阻未知)、直流电源(3V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图中画线完成电路实物连接。(3)连接好电路,测量26℃的水在不同长度l时的电阻值Rx。将水温升到65℃,重复测量。绘出26℃和65℃水的Rx-l图线,分别如图中a、b所示。(4)若Rx-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=

(用k、d、h表示)。实验结果表明,温度

(选填“高”或“低”)的水更容易导电。

(5)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用内直径为8.0×10-3m的水管。