資源簡介

(共52張PPT)
高考物理總復習課件
第九章 　恒定電流
實驗八 測定金屬的電阻率
一、實驗原理與操作
二、注意事項
1.測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均
值.
2.測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路
的兩個端點之間的長度，即電壓表兩端點間的待測導線長度，測
量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值.
3.實驗連線時，應先從電源的正極出發，依次將電源、開關、
電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然
后再把電壓表并聯在待測金屬導線的兩端.
4.本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路一般采
用電流表外接法.
5.閉合開關 S 之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻
值最大的位置.
6.在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度 I 不宜過大
(電流表用 0～0.6 A 量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫
度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大.
三、誤差分析
1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產生
誤差的主要來源之一.
2.采用伏安法測量金屬絲的電阻率時，若采用的是電流表外接
法，電阻測量值小于真實值，電阻率的測量值偏小；若采用的是
電流表內接法，電阻測量值大于真實值，電阻率的測量值偏大.
3.金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數等會帶來偶然
誤差.
4.由于金屬絲通電后發熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造
成測量誤差.
考點 1 螺旋測微器和游標卡尺
1.螺旋測微器的構造及讀數：
(1)螺旋測微器的構造：如圖 S8-1 所示是常用的螺旋測微器.
它的測砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋鈕 K、微調旋
鈕 K′和可動刻度 H、測微螺桿 P 連在一起，通過精密螺紋套在 B
上.
圖 S8-1
(2)螺旋測微器的原理：測微螺桿 P 與固定刻度 B 之間的精密
螺紋的螺距為 0.5 mm ，即旋鈕 K 每旋轉一周，P 前進或后退
0.5 mm，可動刻度 H 上有 50 個等分刻度，每轉動一小格，P 前進
或后退 0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為 0.01 mm.讀數時誤差
出現在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺.
(3)讀數：測量時被測物體長度的整數(或半整數)毫米數由固定
刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出.
①測量值( 毫米) ＝固定刻度數( 毫米) ＋可動刻度數( 估讀一
位)×0.01(毫米).
②固定刻度讀數：半刻度線露出則固定刻度數應為××.5 mm，
沒露出則為××mm.(××表示固定刻度水平線下面的刻度數)
③可動刻度要估讀，小數點后應保留三位有效數字.
2.游標卡尺：
(1)構造：如圖 S8-2 所示，主尺、游標尺(主尺和游標尺上各
有一個內、外測量爪)，游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一
個緊固螺釘.
圖 S8-2
(2)用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑.
(3)原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制
成.不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比
主尺上的同樣多的小等分刻度少 1 mm.常見的游標卡尺的游標尺
上小等分刻度分別為10、20、50刻度，可準確到0.1 mm、0.05 mm、
0.02 mm，如下表所示：
刻度格數
(分度) 刻度總長度 每小格與
1 mm的差值 精確度
(可準確到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)讀數：若用 x 表示由主尺上讀出的整毫米數，K 表示從游
標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表
達為(x＋K×精確度)mm.
【典題 1】某同學用如圖 S8-3 甲所示的螺旋測微器測量小球
的直徑時，他應先轉動______使 F 靠近小球，再轉動_______使 F
夾住小球，直至聽到棘輪發出聲音為止，撥動________使 F 固定
后讀數.正確操作后，螺旋測微器的示數如圖乙所示，則小球的直
徑是________ mm.
乙
圖 S8-3
甲
答案：D H G 6.700
【典題 2】如圖 S8-4 所示，請讀出各游標卡尺的讀數，甲：
____________，乙：____________， 丙：____________.
甲
乙
丙
圖 S8-4
答案：11.4 mm 10.60 mm 4.20 mm
兩種接法 內接法 外接法
電路圖
誤差原因 電流表分壓
U測＝Ux＋UA 電壓表分流
I測＝Ix＋IV
考點 2 內接法與外接法的誤差分析
1.電流表的內接法和外接法的比較.
(續表)
2.兩種電路的選擇.
(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內
阻進行比較，若 Rx 較小，宜采用電流表外接法；若 Rx 較大，宜采
用電流表內接法.簡單概括為“大內偏大、小外偏小”.
(2)臨界值計算法：
(3)實驗試探法：按圖 S8-5 所示接好電路，讓電壓表一根接線
柱 P 先后與 a、b 處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，
而電流表的示數變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表
的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可采用電流
表內接法.
圖 S8-5
(4)若知電流表內阻，無論待測電阻多大，均用電流表內接法.
若知電壓表內阻，無論待測電阻多大，均用電流表外接法.
【典題 3】某物理學習小組的兩位同學采用“伏安法”測金屬
絲的電阻率實驗中，實驗室備有下列實驗器材：
A.電壓表(量程 0～3 V，內阻約為 15 kΩ)；
B.電流表(量程 0～3 A，內阻約為 0.2 Ω)；
C.電流表(量程 0～0.6 A，內阻約為 1 Ω)；
D.變阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)；
E.電池組 E(電壓為 3 V)；
F.待測金屬絲(阻值約為 5 Ω)；
G.開關 S，導線若干，游標卡尺，螺旋測微器等.
(1)為減小實驗誤差，電流表應選用__________(填字母).
(2)甲、乙兩位同學分別畫出了兩個電路圖，如圖 S8-6 甲、乙
所示.為減小實驗誤差，本實驗選用_____(填“甲”或“乙”)圖比
較合適，用該電路測量電阻值測量結果會________(填“偏大” 偏
小”或“不變”).
乙
甲
圖 S8-6
答案：(1)C (2)甲 偏小
兩種接法 限流式接法 分壓式接法 對比說明
兩種接法電路圖 串、并聯關系不同
負載R上電壓調節范圍 0≤U≤E 分壓電路調節范圍大
考點 3 分壓法和限流法的選擇
1.滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法.
兩種接法 限流式接法 分壓式接法 對比說明
負載R上電流調節范圍 分壓電路調節范圍大
閉合S前滑片 P 位置 b 端 a 端 都是為了保護電路元件
(續表)
2.必須選用分壓式的“3 種情況”.
(1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，既若滑動
變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表
(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須
選用分壓式接法.
(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限
流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上
的電流或電壓變化不明顯，此時，應改用分壓式接法.
(3)若實驗中要求電壓從零開始調節，則必須采用分壓式接法.
【典題 4】有一個電阻 Rx，其阻值大約是 10 Ω，請選擇適當
的器材，以便測量其阻值.可供選擇的電路如圖 S8-7 甲、乙所示，
可供選擇的器材如下：
甲
乙
圖 S8-7
A.電動勢為 4.5 V、內阻不計的電源 E；
B.量程為 0～15 V、內阻 10 kΩ的電壓表 V1；
C.量程為 0～3 V、內阻 6 kΩ的電壓表 V2；
D.量程為 0～300 mA、內阻 4 Ω的電流表 A1；
E.量程為 0～5 A、內阻 2 Ω的電流表 A2；
F.最大阻值 20 Ω、額定電流 1.5 A 的滑動變阻器 R1；
G.最大阻值 500 Ω、額定電流 0.5 A 的滑動變阻器 R2；
H.開關和若干根導線.
則選用的電路是________(填“甲”或“乙”)，選用的器材有
______________(填字母).
答案：甲 A、C、D、F、H
考點 4 測金屬絲電阻率實驗
【典題 5】(2023年廣東部分學校聯考)某探究小組設計了測量
通電螺線管的電阻率的實驗，所用器材有：恒壓電源 E(內阻可忽
略)，毫安表 mA(量程為 100 mA，內阻可忽略)，定值電阻R0(阻值
為 500 Ω)，電阻箱 R(最大阻值為 999.9 Ω)，開關 S，待測螺線管
Rx，導線若干.請完成下列實驗操作和計算.
(1)如圖 S8-8 甲所示為實驗原理圖，按圖甲將圖乙中的實物連
線.
乙
甲
圖 S8-8
(2)測量螺線管的電阻率.
①將電阻箱置于最大阻值處.
②閉合開關 S，逐漸改變電阻箱接入電路的阻值，使毫安表指針
有較大角度偏轉.此時毫安表示數如圖 S8-9 甲所示，I1＝_______mA，
對應電阻箱讀數(如圖乙所示)為 R1＝________Ω.
甲
乙
圖 S8-9
③繼續改變電阻箱接入電路的阻值，得出第二組毫安表和電
阻箱讀數，分別為 I2＝88 mA，R2＝320.0 Ω.
④斷開開關 S，根據上述數據，計算得到通電螺線管的電阻為
________Ω(結果保留三位有效數字).
⑤將導線從螺線管中取下來，拉直測出其長度和直徑，從而
可求得該待測通電螺線管的電阻率.
(3)誤差分析
本實驗若考慮毫安表內阻，則測得通電螺線管電阻比真實值
__________(填“偏大”或“偏小”).
答案：(1)如圖 D41 所示 (2)②66 620.0 ④80.0 (3)偏大
圖 D41
實驗原理
的創新
1.采用等效替代法測變化的電阻.
2.通過 R-L 圖線求電阻率.
(續表)
測電阻方
法的創新
【典題 6】(2022 年浙江卷)小明同學根據圖 S8-10 甲的電路連
接器材來探究導體電阻與其影響因素的定量關系.實驗時多次改變
合金絲甲接入電路的長度 l、調節滑動變阻器的阻值，使電流表的
甲
乙
丙
圖 S8-10
(1)在實驗中使用的是______(填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”)
的滑動變阻器.
(2)在某次測量時，量程為 3 V 電壓表的指針位置如圖丙所示，
則讀數 U＝________V.
(3)已知合金絲甲的橫截面積為 7.0×10-8 m2，則合金絲甲的電
阻率為__________Ω·m(結果保留 2 位有效數字).
(4)圖乙中圖線 b 是另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與
甲的橫截面積________(填“大于”“等于”或“小于”)合金絲
乙的橫截面積.
最大約為 8 Ω，為了使電壓表有明顯的讀數變化，則滑動變阻器的
阻值不能太大，選 0～20 Ω比較合適.
(2)量程為 3 V 的電壓表，精度為 0.1 V，估讀到 0.01 V，則電
壓為 1.32 V.
(4)另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯后，
電阻率不變，而橫截面積變為 S′＝S＋S乙，由題圖乙中圖線 b 可得
10-8 m2＞S，合金絲甲的橫截面積小于合金絲乙的橫截面積.
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
【遷移拓展】(2022 年江蘇蘇州模擬)某實驗小組為了測量自
來水的電阻進而得出自來水的電阻率，在粗細均勻的圓柱形玻璃
管中注滿自來水，玻璃管兩端口用插有鐵釘的橡皮塞塞住，進行
如下實驗.
(1)注水前，用如圖 S8-11 甲所示游標卡尺的________(填字母)
測量爪測玻璃管內徑，其示數如圖乙所示，則該玻璃管的內徑為
________mm.
甲
乙
圖 S8-11
(2)用多用電表歐姆擋“×1 k”倍率，對玻璃管中水的電阻進
行測量，示數如圖 S8-12 為______kΩ.
圖 S8-12
(3)為了精確測量水柱的阻值，實驗小組采用如圖 S8-13 甲所
示的實驗電路進行實驗.
①請在圖乙中根據該實物圖完成對應的電路圖.
甲
乙
圖 S8-13
U/V 0.08 0.20 0.30 0.40 0.50 0.55
I/μA 25 78 117 145 185 195
②在閉合開關之前，應把滑動變阻器的滑片 P 置于最______
(填“左”或“右”)端.
③實驗時電流表采用量程為 0～200 μA(內阻約 500 Ω)的微安
表，電壓表是量程為 0～3 V(內阻不祥)的伏特表.閉合開關后調節
滑片 P，測得的數據如下.
請在圖 S8-14 坐標圖上畫出 U-I 關系圖線，并求出待測電阻值
________kΩ.
圖 S8-14
(4)結果與多用電表的測量值比較差別很大，請分析出現這種
情況的主要原因是________________________________________
_______________________________________________.
解析：(1)注水前，用如圖甲所示游標卡尺的 B 測量爪測玻璃
管內徑，該游標卡尺為 50 分度游標卡尺，圖中讀數為 2.2 cm＋
25×0.02 mm＝22.50 mm，即該玻璃管的內徑為 22.50 mm.
(2)玻璃管中水的電阻 108×1 kΩ＝108 kΩ.
(3)①對應的電路圖如圖 D42 所示.
圖 D42
②在閉合開關之前，為了使電表讀數從最小開始，應把滑動
變阻器的滑片 P 置于最左端.
③畫一條直線，使盡可能多的點落在直線上，并使直線兩邊
的點大致相等.
圖 D43
圖線的斜率代表待測電阻值的大小，則待測電阻值 Rx≈
2.75 kΩ.
(4)電路圖中電流表采用外接法，由于自來水柱的電阻比電壓
表內阻大得多，電壓表的分流很大，使得電流表的讀數比流過自
來水柱的真實電流大得多，導致電阻測量值偏小太多.
答案：(1)B 22.50 (2)108
(3)①如圖 D42 所示.
②左　③如圖 D43 所示.
2.75
(4)伏安表的分流作用太大，導致電阻測量值偏小太多
謝謝
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