【備戰(zhàn)2023高考】物理總復(fù)習(xí)——9.3《實驗九：測定金屬的電阻率》講義（全國通用）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

第九章恒定電流近5年考情分析考點要求等級要求考題統(tǒng)計2022 2021202020192018電路的基本概念和規(guī)律Ⅱ浙江6月卷·T12浙江1月卷·T12 浙江7月卷·T1 浙江4月卷·T8 浙江4月卷·T5閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用 Ⅱ Ⅰ卷·T17江蘇卷·T6北京卷·T12浙江1月卷·T6江蘇卷·T3 實驗九：測定金屬的電阻率浙江1月卷·T18浙江6月卷·T18 Ⅰ卷·T22天津卷·T9 實驗十：描繪小電珠的福安特性曲線乙卷·T23甲卷·T23河北卷·T11Ⅱ卷·T23Ⅲ卷·T23 實驗十一：測定電源的電動勢和內(nèi)電阻乙卷·T23湖南卷·T21北京卷·T16山東卷·T14 實驗十二：練習(xí)使用多用電表 Ⅰ卷·T23Ⅱ卷·T22核心素養(yǎng)物理觀念：1.認識電路及其特點，理解電源電動勢等重要概念；2.掌握焦耳定律、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用．科學(xué)思維：1.分析電路結(jié)構(gòu)，判斷電路有關(guān)問題；2.用閉合電路歐姆定律計算電路有關(guān)問題．科學(xué)探究：1.善于發(fā)現(xiàn)問題，提出合理猜想、設(shè)計實驗、分析論證、反思評估；2.通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究欲望，提高實驗探究能力．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：1.樹立安全用電、節(jié)約用電的思想意識；2.通過實驗培養(yǎng)嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度．命題規(guī)律高考對恒定電流部分的考查內(nèi)容主要有電路基本概念，歐姆定律和電阻定律，電功率和焦耳定律，動態(tài)電路、含容電路和電路故障.以電路為基礎(chǔ)，與電動機、磁場、電磁感應(yīng)相聯(lián)系綜合考查電功、電熱及效率.實驗考查內(nèi)容主要有電表的改裝和讀數(shù)，多用電表的原理和使用，以伏安法為代表的電阻的幾種測量方法，以伏安法為代表的電源電動勢和內(nèi)阻的測量，傳感器應(yīng)用，以實驗原理、電路設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等知識能力的考查為主，本章考查的主要是科學(xué)思維、科學(xué)探究、學(xué)科素養(yǎng)。備考策略重點掌握閉合電路歐姆定律及直流電路問題.本章以電學(xué)實驗形式出現(xiàn)的可能性較大，所以平時多練一練電學(xué)實驗.不可忽視以動力學(xué)為背景的力電綜合題，還有以電路知識為背景的能量守恒問題.加強文字表達、函數(shù)表達、圖象表達的理解及其應(yīng)用。實驗以電表改裝、電阻測量為主線，加強實驗原理、電路設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和誤差分析的練習(xí)。【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】專題9.3 實驗九：測定金屬的電阻率【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】考點一螺旋測微器(1)構(gòu)造：如圖甲，S為固定刻度，H為可動刻度．(2)原理：可動刻度H上的刻度為50等份，旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，螺桿P前進或后退0.5 mm，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm.　　　　　　　甲　　　　　　　　乙(3)讀數(shù)①測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出．②測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01 (mm)③如圖乙所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米，從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.考點二游標(biāo)卡尺(1)構(gòu)造(如圖所示)：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘．(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑．(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．不管游標(biāo)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(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1 mm的差值精確度(可準確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm (4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達為(x＋K×精確度)mm.考點三常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可．(1)0～3 V的電壓表和0～3 A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位．(2)對于0～15 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1 V.(3)對于0～0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A.考點四電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較電流表內(nèi)接法電流表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電阻測量值R測＝＝Rx＋RA>Rx測量值大于真實值R測＝＝<Rx測量值小于真實值適用條件RA?RxRV?Rx 考點五基本要求一、實驗?zāi)康?/span>1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法．2．掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)方法．3．會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電阻率．二、實驗原理用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測金屬絲的電流，根據(jù)Rx＝計算金屬絲的電阻Rx，然后用毫米刻度尺測量金屬絲的有效長度l，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)電阻定律Rx＝ρ，得出計算金屬絲電阻率的公式ρ＝＝.三、實驗器材被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(0～0.6 A)，電壓表(0～3 V)，滑動變阻器(50 Ω)，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺．四、實驗步驟1．用螺旋測微器在被測金屬絲的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.2．按實驗原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路．3．用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l.4．把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合電鍵S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)，斷開電鍵S，求出導(dǎo)線電阻Rx的平均值．5．整理儀器．考點六規(guī)律方法一、伏安法測電阻的電路選擇方法1．阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)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(nèi)接法．2．臨界值計算法Rx<時，用電流表外接法；Rx>時，用電流表內(nèi)接法．3．實驗試探法：按如圖所示電路圖接好電路，讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法．二、數(shù)據(jù)處理1．在求Rx的平均值的兩種方法(1)第一種是用Rx＝算出各次的數(shù)值，再取平均值．(2)第二種是用U－I圖線的斜率求出．2．計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計算公式ρ＝Rx＝.三、誤差分析1．金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差．2．若為內(nèi)接法，電流表分壓，若為外接法，電壓表分流．四、注意事項1．測量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進行，測量金屬絲的長度，應(yīng)在連入電路后拉直的情況下進行．2．本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法．3．電流不宜太大(電流表用0～0.6 A量程)，通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大．高頻考點一基本要求例1、（2022·湖北·黃岡中學(xué)三模）為測量某銅導(dǎo)線的電阻率，某興趣小組同學(xué)進行了下列實驗，完成步驟中的填空：（1）剝開導(dǎo)線兩端的絕緣皮，用螺旋測微器測量裸線的直徑如圖2所示，其讀數(shù)為___________mm；用歐姆表×1擋粗測該段導(dǎo)線的總電阻，示數(shù)如圖3所示，其讀數(shù)為___________Ω。（2）該小組同學(xué)考慮設(shè)計一個較為精確的測量電路測量該導(dǎo)線電阻Rx，現(xiàn)有以下器材：電動勢為6V的電源E、內(nèi)阻很?。?/span>電壓表V1量程為3V、看做理想表；電壓表V2量程為5V、內(nèi)阻約5.0KΩ；定值電阻R0=30.0Ω；滑動變阻器R；開關(guān)、導(dǎo)線若干。請設(shè)計最佳方案，在圖1方框中將電路圖補充完整，并標(biāo)出相應(yīng)元件的符號。___________（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組數(shù)據(jù)，記電壓表V1示數(shù)為U1，電壓表V2示數(shù)為U2，描繪出U1?U2圖像，由圖像得斜率為0.6，則可知Rx=___________Ω；（4）若電壓表V1不能看做理想表，則由上述測量得到的Rx值比真實值___________（填“偏大”或“偏小”）。【答案】 2.000mm 22.0Ω##22Ω 20.0Ω##20Ω 偏大【解析】解：（1）[1] 由圖2可知，螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為1.5mm，轉(zhuǎn)動刻度讀數(shù)為0.01×50.0mm=0.500mm裸線的直徑讀數(shù)為1.5mm+0.500mm=2.000mm[2]歐姆表用×1擋，因此讀數(shù)為22.0Ω。（2）[3]由題中所給的儀器，利用雙電壓表方式測量電阻，如圖所示，（3）[4] 電壓表V1示數(shù)為U1，電壓表V2示數(shù)為U2，由實驗電路圖可得U1?U2圖像的斜率為0.6，則有解得（4）[5] 若電壓表V1不能看做理想表，在電路中有分流作用，電壓表V1示數(shù)為U1比實際值偏小，U1?U2圖像斜率偏小，則由上述測量得到的Rx值比真實值偏大。【變式訓(xùn)練】（2022·天津南開·三模）通過實驗測量某金屬絲的電阻率。（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，測量示數(shù)如圖1所示，可得金屬絲直徑的測量值d=________mm；（2）將該金屬絲繞在陶瓷管上，電阻值約為25Ω。除了開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供了以下實驗器材：直流電源：電動勢6V和12V，內(nèi)阻不計電流表A：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω量程0～3A，內(nèi)阻約為0.02Ω電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ滑動變阻器R：最大阻值為10Ω為較準確測量該金屬絲的阻值，某同學(xué)用所給器材組成實驗電路，如圖2所示。圖中的a、b、c三條導(dǎo)線中有一條連接有誤，該導(dǎo)線是________（填寫導(dǎo)線編號）；（3）正確連接后，閉合開關(guān)前，應(yīng)該把滑動變阻器的滑片置于滑動變阻器的________（填“左端”或“右端”）；（4）若測得金屬絲的長度為L，直徑為d，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，不考慮電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，則金屬絲的電阻率ρ＝________。【答案】 0.730 b 左端【解析】（1）[1]金屬絲直徑的測量值為（2）[2]b導(dǎo)線連接錯誤，應(yīng)將其上端接至滑動變阻器的右下接線柱上。（3）[3]正確連接后，閉合開關(guān)前，應(yīng)該把滑動變阻器的滑片置于滑動變阻器的左端，從而使閉合開關(guān)之后分壓部分電路電壓為從零開始變化。（4）[4]根據(jù)歐姆定律有根據(jù)電阻定律有解得高頻考點二規(guī)律方法例2、（2022·江蘇南通·三模）某實驗小組測量一新材料制成的粗細均勻金屬絲的電阻率，金屬絲的長度已知。（1）用螺旋測微器量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，其直徑為___________mm。（2）用多用電表粗測金屬絲的阻值。當(dāng)用電阻“×10”擋時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，進行一系列正確操作后，指針靜止時位置如圖乙所示，其讀數(shù)為___________Ω。（3）為了精確地測量金屬絲的電阻，實驗室提供了下列器材：A．電流表（量程，內(nèi)阻1kΩ） B．電流表（量程0.3A，內(nèi)阻約0.1Ω）C．滑動變阻器（0~5Ω，額定電流1.0A） D．滑動變阻器（0~1Ω，額定電流1.0A）E.電阻箱R（阻值范圍為0~9999.9Ω） F.電源（電動勢3.0V，內(nèi)阻約0.2Ω） G.開關(guān)S、導(dǎo)線若干①實驗小組設(shè)計的實驗電路圖如圖丙所示。由于沒有電壓表，需要把電流表串聯(lián)電阻箱R改為量程為3V的電壓表，則電阻箱的阻值調(diào)為___________Ω?；瑒幼冏杵鲬?yīng)選擇___________（選填“”或“”）②正確連接電路后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器測得5組電流表、的值，，數(shù)據(jù)見下表。請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出圖像___________，并由圖像求出___________Ω（結(jié)果保留2位有效數(shù)字），進而可以求出金屬絲的電阻率。0.1210.1650.2180.2660.3060.1000.1500.1900.2300.280 ③關(guān)于本實驗的誤差，下列說法正確的是___________。A．用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．用圖像處理實驗數(shù)據(jù)求出金屬絲阻值可以減小偶然誤差C．需要將得到的幾組電表示數(shù)取平均值以減小誤差D．為減小讀數(shù)時的誤差，電表讀數(shù)時應(yīng)多估讀幾位數(shù)【答案】 1.700（1.698~1.702） 6.0 5000.0 6.8（6.6~7.6） B【解析】（1）[1]根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知（2）[2]由題意，當(dāng)用“”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明被測電阻很小，應(yīng)該換用低倍率電阻擋，即“”擋，由題圖乙可知讀數(shù)為6.0Ω（歐姆擋不需要估讀）。（3）①[3]當(dāng)電流表滿偏時，兩端電壓為因此需要把電阻箱的阻值調(diào)為[4] 滑動變阻器和的最大阻值都小于待測金屬絲的阻值，則用分壓式接法，當(dāng)選擇時，回路中的最大電流約等于滑動變阻器的額定電流。當(dāng)選擇時，回路內(nèi)的最小電流約為超過滑動變阻器的額定電流，因此選擇。②[5]根據(jù)表格中數(shù)據(jù)作出圖像如下 [6]根據(jù)電路圖，有因為遠大于，故得根據(jù)圖像的斜率可得解得③[7]A．用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，A錯誤；B．用圖像處理實驗數(shù)據(jù)求出金屬絲阻值可以減小偶然誤差，B正確；C．得到的幾組電表示數(shù)后，應(yīng)先分別用對應(yīng)電表示數(shù)求出待測電阻，再求電阻的平均值，或者根據(jù)幾組電表示數(shù)作出對應(yīng)圖像，以減小誤差，C錯誤；D．讀數(shù)時只需估讀到分度值的下一位，多估讀幾位數(shù)沒有意義，不可以減小誤差，D錯誤。故選B。【變式訓(xùn)練】（2022·河北邯鄲·二模）某小組測定一金屬絲的電阻率，部分實驗步驟如下：（1）用螺旋測微器測量該金屬絲直徑，示數(shù)如圖1所示，則該金屬絲的直徑___________mm；（2）因為在實驗室找不到合適的電流表，該同學(xué)設(shè)計了如圖2所示的電路，電源電動勢E為4.5V，內(nèi)阻r約為1Ω，定值電阻Ω；電壓表量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ，一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于，并配有可在電阻絲上移動的金屬夾）、電阻箱。主要實驗步驟如下：A．將器材按如圖2所示連接；B．開關(guān)閉合前為了電壓表的安全，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的___________（填“m”或“n”）端，并將電阻箱的阻值調(diào)到___________（填“最大”或“最小”）；C．然后調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電壓表的示數(shù)為V，記下電阻箱的阻值；之后不斷改變接入電路的長度x，調(diào)整電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)始終為V，記錄下電阻絲接入電路的長度x及對應(yīng)電阻箱的阻值R，得出多組數(shù)據(jù)，作出R-x圖線如圖3所示。a、b為已知量；D。根據(jù)圖像和測量的直徑求得金屬絲的電阻率___________（用a、b、d、π等字母表示），電壓表內(nèi)阻使得電阻率ρ測量結(jié)果___________（填“不變”“偏大”或“偏小”）。【答案】 3.700##3.699##3.701 n 最小不變【解析】（1）[1]螺旋測微器讀數(shù)是固定刻度讀數(shù)(0.5mm的整數(shù)倍)加可動刻度（0.5mm以下的小數(shù)）讀數(shù)，圖中讀數(shù)為（2）[2][3]電壓表測量電阻絲和電阻箱的總電壓，故開關(guān)閉合前為了電壓表的安全，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的n端，并將電阻箱的阻值調(diào)到最小；[4]保持電壓表示數(shù)不變，即電阻絲的阻值與電阻箱的總電阻保持不變，根據(jù)圖像的截距可知，電阻絲的阻值與電阻箱的總電阻為b，當(dāng)變阻箱電阻為0時，電阻絲的長度為a，則有整理得[5]因為電壓表的示數(shù)始終保持不變，電阻絲的阻值與電阻箱的總電阻保持不變，故電壓表的內(nèi)阻對測量結(jié)果無影響，使得電阻率ρ測量結(jié)果不變。

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