伏安法測電阻實驗專題附練習(xí)及答案報告

1、伏安法測電阻實驗專題附練習(xí)及答案報告一. 教學(xué)內(nèi)容：伏安法測電阻實驗問題綜合 二. 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握伏安法測電阻的實驗原理及兩種電路的誤差來源。2、熟練利用伏安法測電阻的實驗原理對實驗電路及器材做出選擇。3、重點掌握伏安法實驗習(xí)題的類型及其相關(guān)的解法?？键c地位：伏安法測電阻是電學(xué)實驗的重點內(nèi)容，是歷年高考考查的重點和難點，實驗所涉及的知識面廣，綜合性強(qiáng)，難度較大，從出題內(nèi)容上可以從多角度考查學(xué)生的實驗分析能力，包括電阻的測量、電表內(nèi)阻的測量、電路及儀器器材的選擇、實驗電路的連接、實驗原理的遷移等，出題形式主要是以實驗題形式出現(xiàn)，2008年全國卷第22題、廣東理科基礎(chǔ)卷第14題、2007年海南

2、卷第13題、上海卷第15題、全國卷第22題，2006年全國卷第22題均通過實驗題的形式進(jìn)行考查。2007年江蘇卷第9題以選擇題形式考查。 三. 重難點解析：1、伏安法測電阻原理分析：(我們不講基本概念，但是要求簡單的列出來。我們的重點是總結(jié)、歸納、提高，突出重點難點，指出學(xué)生容易犯的錯誤，給出避免的方法。)（1）測量原理：根據(jù)歐姆定律r u i =，得到i ur =，用電壓表測出電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，就可以求出電阻，這種測量電阻的方法叫伏安法。 可見，為了減小誤差，該電路適合測大電阻，即a r r r r i u r =真可見，為減小誤差，該電路適合測小電阻，即v r r 用伏安法測

3、電阻，當(dāng)被測電阻的阻值不能估計時，可采用試接的辦法，如圖所示。讓電壓表一端先后接到b 點和c 點，觀察兩個電表的示數(shù)，若電流表的示數(shù)有顯著變化，則待測電阻的阻值跟_表的內(nèi)阻可以比擬。電壓表的兩端應(yīng)接在a 、_兩點；若電壓表的示數(shù)有顯著變化，則待測電阻的阻值跟_表的內(nèi)阻可比擬，電壓表應(yīng)接在a 、_兩點。 答案：電壓 c 電流 b 變式：用伏安法測金屬電阻x r （約為5）的值。已知電流表內(nèi)阻為1，量程為0.6a ，電壓表內(nèi)阻為幾千歐，量程為3v ，電源電動勢為9v ，滑動變阻器的阻值為60，額定電流為5a ，試畫出測量r x 的原理圖。解析：解法一：當(dāng)待測電阻的阻值x r 比電壓表的內(nèi)阻v r

4、小很多時，采用電流表外接的方法，如圖a 所示，當(dāng)待測電阻的阻值x r 比電流表的內(nèi)阻a r 大很多時，采用電流表內(nèi)接的方法，如圖b 所示。 此題v a x r ,1r ,5r =為幾千歐，很顯然v x r r 若用限流接法，x r 兩端電壓的變化范圍是v9v 6595,e r r e r x x +?+即， v 9v 09.4之間，而題目所給電壓表的量程為3v ，所以應(yīng)用分壓接法，如圖所示。 解法二：當(dāng)遇到被測電阻的阻值既不很大，也不很小的時候，可用臨界電阻方法判斷。即先算出臨界電阻0x v a 0r r ,r r r =若為大電阻，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，若x 0x r ,r r 則0r 0x

5、3v a r 5r ,6.311010101r r 表外接法。后邊的分壓和限流電路的選擇同解法一。通常當(dāng)用肉眼直接可以判斷出x r 的大小時，就不必借助于臨界電阻判斷了。 2、實驗誤差分析：（1）電流表內(nèi)接法：所測電阻x r 的電流為真實值，所測電壓大于x r 兩端的真實值（由于電流表的分壓），所以由i ur =算出的x r 值大于真實值。電流表內(nèi)接法測大電阻時，誤差較小。（2）電流表外接法：所測電阻x r 兩端電壓為真實值，所測電流大于通過x r 的真實電流（由于伏特表的分流），所以由i ur =算出的x r 值小于真實值，測小電阻時，用電流表外接法，誤差較小。3、實驗電路及器材的選擇原則與

6、方法：（1）實驗電路的選擇原則：在高中物理階段常見的電路選擇問題有兩種。選擇滑動變阻器的限流和分壓接法；選擇電流表和電壓表的內(nèi)接和外接法?；瑒幼冏杵鞯南蘖骱头謮航臃ǖ倪x擇原則：一般情況下全部選限流接法，除非有特殊要求。特殊要求如下：負(fù)載兩端電壓由零開始變化；用限流接法時，負(fù)載能承受的電流小于用限流接法所能達(dá)到的最小電流；所用電流表和電壓表的量程小于用限流接法所能達(dá)到的最小電流和分到的電壓。電流表和電壓表的內(nèi)接和外接法的選擇原則：在不知電流表和電壓表內(nèi)阻的情況下，兩種選法沒有區(qū)別，在知道電流表和電壓表的內(nèi)阻的情況下，首先計算0r 。a v 0r r r =，式中a v r r 、分別為電壓表和電

7、流表的內(nèi)阻。若負(fù)載電阻0r r ，應(yīng)選擇電流表內(nèi)接法。（2）電路器材的選擇。電流表和電壓表的選擇原則是第一要安全，第二要準(zhǔn)確。準(zhǔn)確是指在可用的電流表、電壓表測量范圍內(nèi)，盡可能選用量程小一些的電表，因為電流表、電壓表 在測量時指針偏轉(zhuǎn)角越大，誤差越小。例如電流電壓為6v ，可供選擇的電壓表有3v 和15v 兩個電壓表。從安全考慮只能選15v 電壓表。如電源電壓為4v ，可供選擇的電壓表有6v 和9v 兩個電壓表。則應(yīng)選6v 電壓表。 電源的選擇原則是第一能用，第二是經(jīng)濟(jì)。例如為保證6v 、6w 的用電器能正常工作，可供選擇的電源有6v 、1v 、91和的兩個電源。則應(yīng)選9v 的電源。若兩電源都是

8、內(nèi)阻極小而可忽略不計的電源。則應(yīng)選6v 的電源?；瑒幼冏杵鞯倪x擇原則第一是能用，第二是方便。所有滑動變阻器的銘牌上都標(biāo)明該滑動變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流。因此，滑動變阻器的選擇首先看實驗時通過滑動變阻器的電流是否在其允許范圍之內(nèi)，然后看滑動變阻器的電阻和電路中其他總電阻是否相當(dāng)，例如電路總電阻約為300，選擇滑動變阻器連接限流電路，可供選擇的滑動變阻器的最大電阻有20、200、k 20、則應(yīng)選擇20,200因為太小，可調(diào)范圍小，k 20太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動觸頭稍稍一動，電阻變化就是幾百上千歐。連接成分壓器電路時原則也是一樣。 題型2、實驗器材的選擇及實驗電路的設(shè)計問題：如圖所示為

9、用伏安法測定一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下： （1）待測電阻)100(r x 約；（2）直流毫安表（量程020ma ，內(nèi)阻50）； （3）直流電壓表（量程03v ，內(nèi)阻k 5）； （4）直流電源（輸出電壓6v ，內(nèi)阻不計）；（5）滑動變阻器（阻值范圍015，允許最大電流1a ）； （6）開關(guān)1個，導(dǎo)線若干。根據(jù)器材規(guī)格及實驗要求，在本題的實物圖上連線。 解析：先確定采用電流表內(nèi)接電路還是外接電路。 250100r r a x = ，不滿足內(nèi)接的要求。又50100105r r 3x v =?= ，滿足電流表外接的要求x v r r ，電流表應(yīng)外接。再確定變阻器是采用限流還是

10、分壓。若采用限流式，則滑動變阻器阻值達(dá)到最大時，電路中電流達(dá)到最小， ma 36a 106.3a 50151006r r r e i 2a x =?=+=+=-小，已超過電流表量程，故必須采用滑動變阻器分壓式電路。 實驗電路如圖所示。 實物連線如圖所示。 變式：欲用伏安法測定一段阻值為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，備有以下器材：a. 電池組（3v 、1）b. 電流表（0125.0a 30、） c. 電流表（125.0a 6.00、） d. 電壓表（03v 、k 3） e. 電壓表（015v 、k 15）f. 滑動變阻器（0a 120、） g . 滑動變阻器（0a 3.0200、

11、） h. 開關(guān)、導(dǎo)線（1）上述器材中應(yīng)選用的是_。（2）實驗電路應(yīng)采用電流表_接法（填“內(nèi)”或“外”）。 （3）畫出實驗電路圖。 答案：（1）a 、c 、d 、f 、h （2）外 （3）如圖所示。 題型3、電表內(nèi)阻的巧妙測量問題：（全國高考題）從下列器材中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一個電路來測量電流表的內(nèi)阻1r ，要求方法簡捷，有盡可能高的精確度，并能測得多組數(shù)據(jù)。電流表，量程10ma ，內(nèi)阻待測（約40）； 電流表，量程a 500，內(nèi)阻=750r 2；電壓表，量程10v ，內(nèi)阻=k 10r 3；電阻1r ，阻值約為100；滑動變阻器2r ，總阻值約50； 電源e ，電動勢1.5v ，內(nèi)阻很?。?/p>

12、 開關(guān)s ，導(dǎo)線若干。（1）畫出實驗電路圖，標(biāo)明所用器材的代號。（2）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算1r ，則所用的表達(dá)式=1r _，式中各符號的意義是_。答案：（1）電路如圖所示。 （2）122i r i 式中21i i 、分別是電流表、的讀數(shù)，21r r 、分別是電流表、的內(nèi)阻。變式：（2005全國卷iii ）利用下圖所示中給定的器材測量電壓表v 的內(nèi)阻v r 。圖中b 為電源（內(nèi)阻可忽略不計），r 為電阻箱，s 為開關(guān)。將圖中實物連接為測量所用的電路。寫出實驗中必須記錄的數(shù)據(jù)（用符號表示），并指出各符號的意義：_。 用中記錄的數(shù)據(jù)表示v r 的公式為=v r _。 解析：連線如圖所示，閉合

13、開關(guān)，兩次調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，讀出其電阻阻值1r 、2r 和電壓表所對應(yīng)的電壓21、u u ，則由串聯(lián)電路電流相等可得：11v 1r u e r u -= 22v 2r u e r u -= 、式聯(lián)立得：211122vu u r u r u r -= 題型4、伏安法測電阻原理的拓展與創(chuàng)新：（2006南通）“伏安法”測電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測量結(jié)果總存在誤差，而按如圖所示電路進(jìn)行測量，則由電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差可消除。 （1）請你在題中橫線上簡要寫出還未完成的主要操作步驟，并用字母表達(dá)出相應(yīng)的測量值。閉合開關(guān)1s ，開關(guān)2s 接2，調(diào)節(jié)p p r r 和，使電壓表和電流

14、表的讀數(shù)盡可能大，讀出 電流表和電壓表的讀數(shù)2i 、2u ； 保持p r 不變，_。（2）請你推導(dǎo)出待測電阻x r 的表達(dá)式。（3）用線把實物圖按電路圖連成測量電路，請將圖中未連的線連完整。 答案：（1）閉合21s ,s 接1，調(diào)節(jié)p r 使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出此時電壓表和電流表的讀數(shù)1u 、1i 。（2）由歐姆定律得：)r r r (i u a p x 22+=)r r (i u a p 11+=聯(lián)立得：1122x i u i u r =。（3）如圖所示： 變式：（2007西安）用以下器材測量一待測電阻的阻值，器材（代號）與規(guī)格如下： 電流表（量程m a 250，內(nèi)阻5r 1為

15、）；標(biāo)準(zhǔn)電流表（量程300ma ，內(nèi)阻2r 約為5）； 待測電阻1r （阻值約為100）； 滑動變阻器2r （最大阻值10）； 電源e （電動勢約為10v ，內(nèi)阻r 約為1）； 單刀單擲開關(guān)s ，導(dǎo)線若干。 （1）要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標(biāo)明每個器材的代號。 （2）實驗中，需要直接測量的物理量是_，用測的量表示待測電阻1r 的阻值的計算公式是=1r _。答案：（1）實驗電路如圖所示。 （2）兩電流表、的讀數(shù)為21i i 、，待測電阻1r 阻值的計算公式是1121r i i i r -=。 點撥：11r i 即為1r 兩端的實際電壓，112r i i 即為-上流過的實

16、際電流，故1211i i r i r -=，本實驗避免了伏安法的系統(tǒng)誤差?！灸M試題】1. 關(guān)于電流表，下列敘述中不正確的是（ ）a. 電流表必須與電路串聯(lián)b. 電流表所測得的值比真實值小c. 電流表的內(nèi)阻越大，則測量越準(zhǔn)確d. 電流表的內(nèi)阻越小，則測量越準(zhǔn)確2. 用伏安法測電阻有電流表外接法與電流表內(nèi)接法兩種方法。下列說法中正確的是（ ）a. 若v x r r ，用外接法測得x r 的值誤差較小b. 若v x r r c. 若a x r r ，用內(nèi)接法測得x r 的值誤差較小d. 無論x r 之值如何，用外接法測得x r 的值總比真值小，用內(nèi)接法測得x r 的值比真值大3. 某學(xué)生在測電燈泡

17、的電阻時，不慎把電流表（量程03a ）與電壓表（量程250v ）的位置交換了，如圖所示，這樣將造成（ ） a. 電流表燒壞b. 電壓表燒壞c. 燈泡燒壞d. 燈泡不亮4. 兩個定值電阻1r 、2r 串聯(lián)后接在輸出電壓u 穩(wěn)定于12v 的直流電源上，有人把一個內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于21r r 、的電壓表接在1r 的兩端，電壓表的示數(shù)為8v ，如圖所示，如果把此電壓表改接在r 2兩端，則電壓表的示數(shù)將（ ）a. 小于4vb. 等于4vc. 大于4v ，小于8vd. 等于或大于8v 5. 某同學(xué)用伏安法測量電阻x r ，分別用電流表內(nèi)接法和外接法，測得x r 的阻值分別為21r r 和，所測阻值與真實值x

18、r 之間的關(guān)系是（ ）a. 2x 1r r r b. 2x 1r r r c. x 21r r r d. x 21r r r 6. 將一塊內(nèi)阻為600，滿偏電流為a 50的電流表g 改裝成量程為0.6a 的電流表，應(yīng)該（ ）a. 串聯(lián)一個?6102.7的電阻b. 并聯(lián)一個?6102.7的電阻 c. 串聯(lián)一個05.0的電阻 d. 并聯(lián)一個05.0的電阻7. 量程為15v 的電壓表，當(dāng)給它串聯(lián)一個k 3的電阻后測量實際電壓為15v 的電路時，指針指在刻度盤上12v 處，此電壓表的內(nèi)阻為多少？若此表的量程擴(kuò)大為100v ，應(yīng)串聯(lián)一個阻值為多少的電阻？8. 一阻值約為k 30的電阻x r ，欲用伏安法較準(zhǔn)確地測出該電阻的阻值。備選器材有：a. 電源（電動勢16v ，內(nèi)阻20）b. 電源（電動勢3v ，內(nèi)阻5.0