2025秋高考物理一轮复习第八章恒定电流实验九导体电阻率的测量课件（60页PPT）

(共60张PPT)
第八章　恒定电流
实验九　导体电阻率的测量
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.学会替换和改装电表进行实验. 4.会利用电学实验知识探究创新实验方案.
考题1　（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0～16 V）；
滑动变阻器（最大阻值10 Ω，额定电流2 A）；
电压表V（量程3 V，内阻未知）；
电流表A（量程3 A，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.
回答下列问题：
解析：（1）由题图甲知，铅笔芯直径为d＝2 mm＋45.0×0.01 m＝2.450 mm.
2.450　
解析：（2）开关K接1时电流表为外接法，接2时电流表为内接法，开关K由1掷到2，电压表示数比电流表示数变化更明显，则待测铅笔芯的电阻与电流表的内阻相差较小，电流表分压较多，故电流表应采用外接法，故测量铅笔芯时应将K掷到1.
1　
1.92　
大于　
1. 实验原理（如图所示）
长度l　
直径d　
螺旋测微器　
左　
外接　
6. 误差分析
（1）金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差.
（3）通电电流过大、时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差.
例1　（2025·广西桂林高三校考）某同学欲测量一阻值大约为10 Ω、粗细均匀的金属线的电阻率.实验室除游标卡尺，螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A. 电源（电动势E＝6.0 V，内阻约1 Ω）
B. 电压表V（量程为0～6 V，内阻约8 kΩ）
C. 电流表A1（量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω）
D. 电流表A2（量程0～3 A，内阻约0.05 Ω）
E. 滑动变阻器R0（最大阻值5 Ω，额定电流2 A）
60.20　
0.732　
解析：（1）题中所示游标卡尺分度值为0.05 mm，读数为60 mm＋4×0.05 mm＝60.20 mm，螺旋测微器的分度值为0.01 mm，读数为D＝0.5 mm＋23.2×0.01 mm＝0.732 mm.
C　
（2）　见解析图

训练1　（2025·浙江杭州模拟）小明同学猜想影响导体电阻的因素可能有导体的长度、横截面积及材料等.为论证自己的猜想并定量研究导体电阻与相关因素的关系，找来如图甲所示仪器.图中电表内阻对电路的影响不计；木板上固定了AB、BC、CD、DE四段金属丝，AB、BC、CD三段为镍铬合金丝，DE段为铁丝.AB、BC段相比，横截面积相同，长度之比为1∶2；BC、CD段相比，长度相同，横截面积之比为1∶2；BC、DE段相比，除材料不同，长度、横截面积均相同.
BC　
CD　
解析：（1）若要研究导体电阻是否与横截面积有关，须保证所选择的金属丝的横截面积不同而其他因素相同，故应选择BC和CD两段金属丝研究.
答案：（2）见解析图
解析：（2）曲线代替导线完成电路图连接如图所示.
（2）现已完成部分电路连接，若要用电压表测量BC段金属丝两端电压，在图甲中画出曲线代替导线完成电路图连接.
0.4　
解析：（3）由题图乙可知，BC段金属丝的直径为D＝0＋4×0.1 mm＝0.4 mm.
电流I　

训练2　（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＝0.20 cm；
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＝0.40 A，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.
解析：（1）由于电压表测量的是乙、丙之间的电压，则L是丙到乙的距离.
乙　

6.5×10－5　
考题2　（2024·湖南卷）某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图（a）所示的装置.电阻测量原理如图（b）所示，E是电源， 为电压表， 为电流表.
1.23（1.22～1.25均可）　
12.3（12.2～12.5均可，要与上一空对应）　
（2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值.
（3）根据测量数据绘制R－p关系图线，如图（d）所示.
解析：（4）由题图（d）可知，气压减小，金属丝的阻值R增大，电流不变，则电压U＝IR增大，指针向右偏.
右　
解析：（5）由于电压表分流，导致电流测量值偏大，则金属丝电阻的测量值偏小.
小于　
　深化　　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2　某兴趣小组测定某种由带状卷成圆盘状的导电物质的电阻率，如图甲所示.
解析：（1）游标卡尺的读数为：9 mm＋9×0.1 mm＝9.9 mm.
9.9　
（2）然后用伏安法测这根带的电阻，在带的两端引出两个接线柱，先用欧姆表粗测其电阻约为500 Ω，再将其接入测量电路.在实验室里他们找到了以下实验器材：
A. 电源E（电动势为4 V，内阻约为0.5 Ω）
B. 电压表V（量程为15 V，内阻约为5 000 Ω）
C. 电流表A1（量程为300 mA，内阻约为2 Ω）
D. 电流表A2（量程为250 mA，内阻为2 Ω）
E. 滑动变阻器R1（总阻值为10 Ω）
F. 滑动变阻器R2（总阻值为100 Ω）
G. 定值电阻R0＝10 Ω
H. 开关和导线若干
BF　
解析：（2）①由于电源电压为4 V，而电压表的量程为15 V，太大，不利于读数；滑动变阻器R2（总阻值为100 Ω）阻值偏大，不利于调节，产生误差较大.所以不必要的器材为B、F.
②在方框内画出实验电路图.
答案：见解析图
解析：②将电流表A2与定值电阻R0串联改装成电压表，并将电流表A1外接，从而减小测量电流和电压的误差，同时采用滑动变阻器分压式接法，如图所示.
限时跟踪检测
A级·基础对点练
1. （2025·福建漳州质检）某同学测量一段阻值很小的金属丝电阻率.实验步骤如下：
解析：（1）螺旋测微器的精度为0.01 mm，由题图甲可知，金属丝的直径为d＝0.5 mm＋17.0×0.01 mm＝0.670 mm.
解析：（2）R0是定值电阻，其作用是保护电路.
0.670　
保护电路　
1
2
3
4
5
左　

1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
2. （2025·湖北联考）某学习小组根据图1的电路连接器材来探究导体的电阻与其影响因素的定量关系.可供选择的器材如下：
电源E（电动势3 V，内阻未知）；
电流表A（量程为0.3 A，内阻未知）；
电压表V1（量程为3 V，内阻未知）；
电压表V2（量程为10 V，内阻未知）；
滑动变阻器R（最大阻值为30 Ω）.
图1 图2 图3
1
2
3
4
5
解析：（1）由于电源电动势只有3 V，所以本实验选用量程为3 V的电压表V1.
解析：（2）根据电流表读数规则，读数I＝0.160 A.
V1　
0.160　
图1 图2 图3
1
2
3
4
5


图1 图2 图3
1
2
3
4
5
解析：（4）由于图线b的斜率大于图线a的斜率，所以合金丝乙的电阻率小于合金丝甲的电阻率.
小于　
图1 图2 图3
1
2
3
4
5
3. 某同学在实验室看见一个损坏的滑动变阻器，如图（a）所示，于是想测量绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率ρ.
解析：（1）如题图（b）所示，螺旋测微器测量电阻丝直径读数为D＝0 mm＋50.0×0.01 mm＝0.500 mm.
0.500　
1
2
3
4
5
解析：（2）为保护实验仪器，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最左端，使电阻丝两端电压最小是零.
左　
1
2
3
4
5
2.8　
1
2
3
4
5
几种导体材料在20 ℃时的电阻率
材料 ρ/（Ω·m）
铝 2.9×10－8
铁 1.0×10－7
镍铜合金（54％铜，46％镍） 5.0×10－7
镍铬合金（67.5％镍，15％铬，16％铁，1.5％锰） 1.0×10－6

镍铜合
金　
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
B级·能力提升练
4. （2025·清远教学质量检测）电导率等于电阻率的倒数，是评估水的纯度和导电性的常用指标.某实验小组把北江水注满如图甲所示的粗细均匀的圆玻璃管中，测量北江水的电导率.
B　
10.010　
1
2
3
4
5
解析：（1）测量玻璃管中水柱的直径即玻璃管内径，应使用游标卡尺的内测量爪，故选B. 该游标卡尺为20分度的，精度为0.05 mm，读数为d＝100 mm＋2×0.05 mm＝100.10 mm＝10.010 cm.
1
2
3
4
5
（2）实验小组用伏安法测量玻璃管中水柱的电阻，因找不到合适量程的电流表，用多用电表的5 mA挡（内阻约10 Ω）作电流表使用，其他所用实验器材有：
电源（电动势为3 V，内阻可忽略）；
电压表V（量程为3 V，内阻约为3 kΩ）；
滑动变阻器R最大阻值为50 Ω；导线若干等.
1
2
3
4
5
①该实验小组已完成的实验电路如图丁所示的连线，分析后发现还缺少两条导线的连接，请完成实物图的连线.
答案：①如图所示
左　
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
2.40　
0.10　
1
2
3
4
5
偏小　
1
2
3
4
5
5. （2025·湖北模拟）某同学要测量一段特制的圆柱形导体材料的电阻率ρ，同时测电源的内阻r，实验室提供了如下器材：
A. 待测的圆柱形导体Rx（阻值未知）
B. 螺旋测微器
C. 游标卡尺
D. 电流表A（内阻很小）
E. 电阻箱R
F. 待测电源
G. 开关S、开关K，导线若干
1
2
3
4
5
乙 丙
①断开开关K，闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，记录不同R对应的电流表示数I；
②将开关S、K均闭合，改变电阻箱的阻值R，再记录不同R对应的电流表示数I.
9.500
（9.499～9.501均可）　
甲
解析：（1）螺旋测微器的读数为9.5 mm＋0.0×0.01 mm＝9.500 mm.
1
2
3
4
5
Ⅱ　
2.1　
丙
1
2
3
4
5
偏大　
3×10－3　
1
2
3
4
5