高中物理高考 考点41 实验 测定金属的电阻率-备战2022年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点41 实验 测定金属的电阻率-备战2022年高考物理考点一遍过，共26页。试卷主要包含了螺旋测微器的使用和读数，测定金属的电阻率等内容，欢迎下载使用。


内容
要求
要点解读
实验八：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）

螺旋测微器的读数比较简单，高考一般直接考查。对于本实验，难点在于电阻的测量，需要考生会选择仪器、选取电路图，会根据原理图连接实物图。


一、螺旋测微器的使用和读数
1．螺旋测微器常用来测量较小物体的长度，由于读数需估读到0.001 mm，即千分之一毫米位，所以螺旋测微器也叫千分尺。
2．读数时要分三步：一找整数毫米，二看半毫米，三读螺旋刻度。
3．读数规则：
测量值=固定刻度整数毫米（半毫米刻度露出，需读0.5 mm）+0.01 mm×可动刻度（估读）
螺旋测微器有50个可动刻度，转一周平移0.5 mm，即可动刻度最小刻度对应mm=0.01 mm。
二、测定金属的电阻率
1．实验原理：电阻定律，
2．实验器材：
待测材料（规则柱形元器件或提供可塑形装置）、刻度尺（测量L）、螺旋测微器（测量并计算S）、直流电源、电流表、电压表、滑动变阻器（测量多次电阻）、开关、导线若干。
3．主要实验步骤：
（1）测量材料器件的尺寸参数，包括横截面积和长度，需多次测量取平均值；
（2）测量材料器件的电阻（根据提供器材和器件的性质选定测量方法）；
（3）根据电阻定律计算材料电阻率。
4．已知电阻率测量元器件的尺寸参数：
实验目的是为了测量用刻度尺和螺旋测微器不易测量的尺寸参数，如较长导线的长度、不规则的横截面积、对螺旋测微器的测量范围仍然较小的尺寸等。
（1）测量材料器件便于测量的尺寸参数，计算横截面积或长度；
（2）测量材料器件的电阻；
（3）根据已知电阻率和电阻定律计算材料的未知尺寸参数。
5．误差分析：
刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表读数时的偶然误差，电阻测量方法存在的系统误差等。



【2019·学科网第二次高考原创押题预测新课标Ⅰ卷】用螺旋测微器测量金属丝直径如图1所示，则金属丝直径d=________mm，用游标卡尺测量金属小球直径如图乙所示，小球直径D=________cm。

【参考答案】1.775 2.25
【详细解析】螺旋测微器的读数为游标卡尺的读数为。
【易错警示】螺旋测微器和游标卡尺在读数时一般所读数以毫米为单位，要特别注意题目所要求的读数单位是否也为毫米；注意游标卡尺的主尺刻度单位，每小格为1 mm，每大格为1 cm，用主尺刻度加游标刻度时最好统一单位，以免计算错误。

1．【2018·福建省师大附中高二期中考试】现有一合金制成的圆柱体，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图（a）和图（b）所示。

（1）由图（a）读得圆柱体的直径为___________mm；
（2）由图（b）读得圆柱体的长度为___________mm。
【答案】（1）1.847±0.002 （2）42.40
【解析】（1）由图（a）读得圆柱体的直径为：1.5 mm+0.01 mm×34.7=1.847 mm；
（2）由图（b）读得圆柱体的长度为：4.2 cm+0.05 mm×8=42.40 mm。
2．【2018·江苏省如东高级中学期中考试】用游标卡尺测得某材料的长度如图甲所示，读数L=______cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D=_________mm.

甲 乙
【答案】1.050 cm 1.025 mm
【解析】游标卡尺读数L=1 cm+0.05 mm×10=1.050 cm；螺旋测微器读数D=1 mm×0.01 mm×2.5=1.025 mm。


【2019·黑龙江学与考联盟二模】导电玻璃是制造LCD的主要材料之一。为测量某型号导电玻璃的电阻率，某研究性学习小组现选取长度L=2.5 m的圆柱体导电玻璃进行实验。请完成下列填空：
（1）首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图1所示，则直径d=______mm；然后用欧姆表 ×100挡粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图2所示，则该导电玻璃电阻约为Rx=______Ω；

（2）为精确测量该导电玻璃的电阻Rx在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的，滑动变阻器易于调节。实验小组根据下面提供的器材，设计了一个实验方案。
器材
规格
电源E
电动势4.5 V，内阻约为1 Ω
电压表V
量程0~3 V，内阻1 kΩ
电流表A1
量程0~2 mA，内阻15 Ω
电流表A2
量程0~0.6 A，内阻约为5 Ω
滑动变阻器R
阻值范围0~20 Ω，允许通过的最大电流为1.0 A
定值电阻R1
阻值为985 Ω
定值电阻R2
阻值为1 985 Ω
开关S一只，导线若干

①电流表应选用_________；定值电阻应选用________。（填器材前面的代号）
②请在虚线框中补画出实验电路原理图，并标出所选器材对应的电学符号。
（3）若实验中该小组记录下电流表读数为1.2 mA，电压表读数为2.20 V，可求得该导电玻璃电阻率=_____。（保留三位有效数字）
【参考答案】（1）1.705（1.703~1.707都算正确） 2 000 （2）①A1 R2 ②如图所示 （3）

【详细解析】（1）根据螺旋测微器的读数规则可得到直径d=1.5 mm+20.5×0.01 mm=1.705 mm。根据欧姆表的读数规则可得该导电玻璃的电阻约为Rx=20×100 Ω=2 000 Ω。
（2）由于滑动变阻器R阻值较小，为了易于调节，所以应采用分压式接法。测量该导电玻璃的电阻Rx的阻值应采用伏安法测电阻，且要求测量时电表的读数不小于其量程的，可将电流表A1和定值电阻R2 串联后改装成电压表，图中电流表应选用A1，定值电阻应选用R2。又因为电压表V的阻值已知，故可以作为电流表来使用，因为电压表V的阻值与待测导电玻璃的阻值相差不大，故应采用外接法。电路原理图如图所示。

（3）根据欧姆定律得该导电玻璃电阻，再由电阻定律，横截面积，整理后得，代入相关数据解得。
【解题必备】实验中常用的测量仪器中，游标卡尺的读数不需要估读，其他都需要估读。电流表和电压表根据分度值的不同估读方法也不同。若分度值最后一位数字是1，则需估读到下一位；若分度值最后一位数字是2或5，则只需估读该位。分别叫做十分之一估读、二分之一估读和五分之一估读。

1．利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材（其中电流表内阻为1 Ω，电压表内阻为5 kΩ，电源电动势为6 V，滑动变阻器阻值为0~20 Ω）测量一根粗细均匀的阻值约为5 Ω的金属丝的电阻率。
（1）用笔画线代替导线，将图中的器材连接成实物电路，要求导线尽量避免交叉，电流表、电压表选择合适的量程。

（2）实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径，用米尺测量金属丝的长度，电流表、电压表的读数也如图所示。由图可以读出金属丝两端的电压U=________，流过金属丝的电流强度I=________，金属丝的长度L=________，金属丝的直径d=________。

（3）该金属丝的电阻率是______________（保留两位有效数字）。
【答案】（1）如图所示 （2）2.20 V 0.44 A 30.50 cm 1.850 mm （3）4.4×10–5 Ω·m

【解析】（1）由于金属丝电阻远小于电压表内阻，因此电流表采用外接法；由于金属丝电阻比滑动变阻器总电阻小，因此滑动变阻器采用限流式接法，为保证滑动变阻器起限流作用；电路中最大电流为，故电流表应选0.6 A量程，电压表选3 V量程。
（2）电压表量程是3 V，所以读数是2.20 V；电流表量程是0.6 A，所以读数是0.44 A；米尺的读数是40.50 cm–10.00 cm=30.50 cm；螺旋测微器的读数是1.5 mm+0.01×35.0 mm=1.850 mm。
（3）由电阻定律得。
2．【2019·学科网第二次高考原创押题预测新课标Ⅱ卷】某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（达标的污水离子浓度低，电阻率大，一般电阻率ρ≥200 Ω·m 的工业废水即达到排放标准）。如图1所示为该组同学所用的盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左、右两侧带有接线柱。容器内表面长a=40 cm，宽b=20 cm，高c=10 cm。将水样注满容器后，进行以下操作：

图1 图2
（1）用多用电表欧姆挡测量电阻时，红黑表笔互换了插孔，这样 ______（填“会”或“不会”）影响测量结果；
（2）分别用多用电表欧姆挡的“×1 k”、“×100”两挡粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图2所示，则所测水样的电阻约为________Ω。
（3）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：
A．电流表（量程5 mA，电阻RA=500 Ω）
B．电压表（量程15 V，电阻RV约为10 kΩ）
C．滑动变阻器（0~20 Ω，额定电流1 A）
D．电源（12 V，内阻约10 Ω）
E．开关一只，导线若干
请在图中完成电路连接。

（4）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出一系列数据如下表所示。

由以上测量数据可以求出待测水样的电阻为_______Ω。据此可知，所测水样________排放标准（填“达到”或“没达到”）。
【答案】（1）不会 （2）2 000 （3）电路图见解析 （4）2 276 没达标
【解析】（1）测量电阻时，多用电表内部电源被接通，电流从多用电表内部流出，因为电阻不分正负极，所以电流流向电阻哪一端无所谓，红、黑表笔分别插在负、正插孔不会影响测量结果；
（2）电阻读数时指针最好在中值电阻附近，故依据左图读数，指针示数乘以倍率，得出水样的电阻约为：2000 Ω；
（3）因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又因为电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图所示。

（4）利用R=U/I计算出每次的电阻R，再求平均值，总电阻为2 776 Ω，又R=R总–RA=2 280 Ω，根据电阻定律：R=ρ，代入数据得ρ=114 Ω•m