伏安法測電阻實驗專題附練習教(學)案問題詳細講解

1、.一 . 教學內(nèi)容 ：伏安法測電阻實驗問題綜合二 . 學習目標 ：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題的類型及其相關(guān)的解法。考點地位 ：伏安法測電阻是電學實驗的重點內(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 ，難度較大 ，從出題內(nèi)容上可以從多角度考查學生的實驗分析能力 ，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 年海南卷第

2、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 ，指出學生容易犯的錯誤，給出避免的方法 。 )UU（ 1 ）測量原理 ：根據(jù)歐姆定律IRR ，得到I ，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 。（ 2 ）兩種測量電路的比較類別安培表內(nèi)接法安培表外接法電路圖伏特表示數(shù)伏特表示數(shù) UV U RUV URU

3、AU R安培表示數(shù)誤差安培表示數(shù) I AI RI AIR IVI R分析U VU RR 真RU VU RR 真R 測I R測I RI AI A誤差來源于安培表的分壓作用誤差來源于電壓表的分流作用.專業(yè)學習資料.U V，R測UVR越小，IR越接近 IA兩種U VR 越大，UR越接近IA 越R 測電路I A越接近U R的選R 真U RI RR 真接近于擇條I R可見 ，為了減小誤差，該電路適合測件可見 ， 為減小誤差 ，該電路適合測小電大電阻 ，即 RR A阻，即 RR V題型 1 、伏安法實驗原理問題：用伏安法測電阻，當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

4、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，電壓表應接在a、 _兩點。答案 ：電壓c電流b變式 ：用伏安法測金屬電阻R x （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06 ，額定電流為 5A ，試畫出測量 Rx 的原理圖 。解析 ：解法一 ：當待測電阻的阻值R x 比電壓表的內(nèi)阻RV 小很多時 ，采用電流表外接的方法，如圖 a 所示 ，當待測電阻的阻值R

5、x 比電流表的內(nèi)阻R A 大很多時 ，采用電流表內(nèi)接的方法，如圖 b 所示 。此題 R x5 ,R A 1 ,R V 為幾千歐 ，很顯然 R xR V ，應采用電流表外接法。下面分析應用分壓還是限流電路。R x E E,即59V 9V若用限流接法 ， R x 兩端電壓的變化范圍是R x R56，.專業(yè)學習資料.4.09V 9V 之間 ，而題目所給電壓表的量程為3V，所以應用分壓接法，如圖所示 。解法二 ：當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 R0R A R V , 若 R xR0 為大電阻，應采用電流表內(nèi)接法，若R xR 0 , 則R x為小

6、電阻，應采用電流表外接法。如此題R 0RARV110 3101031.6, R x5R 0 ，所以 R x 為小電阻 ，應采用電流表外接法 。 后邊的分壓和限流電路的選擇同解法一。通常當用肉眼直接可以判斷出R x 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 R x的電流為真實值，所測電壓大于R x 兩端的真實值RU算出的 R x 值大于真實值 。 電流表內(nèi)接法測大電阻I（由于電流表的分壓）， 所以由時，誤差較小 。（ 2 ）電流表外接法 ：所測電阻 R x 兩端電壓為真實值，所測電流大于通過R x的真實電RU流（由于伏特表的分流I算出的 R x

7、值小于真實值 ，測小電阻時 ，用電流表）， 所以由外接法 ，誤差較小 。3、實驗電路及器材的選擇原則與方法：（ 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。滑動變阻器的限流和分壓接法的選擇原則：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 ： 負載兩端電壓由零開始變化； 用限流接法時 ，負載能承受的電流小于用限流接法所能達到的最小電流； 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)

8、別 ，在知道電流表和電壓表的內(nèi)阻的情況下，首先計算 R0 。R0RVRA，式中 R V、RA分別為電壓表和電流表的內(nèi)阻 。.專業(yè)學習資料.若負載電阻 RR 0 ，應選擇電流表外接法；若負載電阻 RR 0 ，應選擇電流表內(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，第二要準確 。 準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

9、 。 則應選 6V 電壓表 。電源的選擇原則是第一能用，第二是經(jīng)濟 。 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、1和9V、1的兩個電源 。則應選 9V的電源 。若兩電源都是內(nèi)阻極小而可忽略不計的電源。則應選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 ，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、 20

10、0、20k、則應選擇 200 ,因為 20 太小 ，可調(diào)范圍小 ，20k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 R x (約100 ) ；（ 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 5k ）；（ 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 0 15 ，允許最大電流 1A ）；（ 6）開關(guān) 1

11、個，導線若干 。.專業(yè)學習資料.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。R x1002R A50，不滿足內(nèi)接的要求 。RV5 103又 R x50R VR x ，100，滿足電流表外接的要求電流表應外接 。 再確定變阻器是采用限流還是分壓。若采用限流式，則滑動變阻器阻值達到最大時，電路中電流達到最小，I 小E6A 3.6 10 2 A 36mAR xR RA 10015 50，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 左右的金屬導線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準

12、確，備有以下器材 ：A. 電池組（3V、1 ）B. 電流表 （ 0 3A 、0.0125）C. 電流表 （ 0 0.6A 、0.125）D. 電壓表 （ 03V 、 3k ）E. 電壓表 （ 015V 、 15k）F. 滑動變阻器 （ 0 20 、1A）.專業(yè)學習資料.G. 滑動變阻器 （ 0 200、0.3A ）H. 開關(guān)、導線（ 1）上述器材中應選用的是。（ 2）實驗電路應采用電流表接法 （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?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計

13、一個電路來測量電流表的內(nèi)阻r1 ，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 500 A ，內(nèi)阻 r2750 ；電壓表，量程 10V ，內(nèi)阻 r310k ；電阻 R1 ，阻值約為 100 ；滑動變阻器 R 2 ，總阻值約 50；電源 E，電動勢 1.5V ，內(nèi)阻很小 ；開關(guān) S，導線若干 。（ 1 ）畫出實驗電路圖 ，標明所用器材的代號 。（ 2 ）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算r1 ，則所用的表達式r1， 式中各符號的意義是。答案 ：（ 1）電路如圖所示 。.專業(yè)學習資料.I 2r 2（ 2 ）I1式中I 、 I2 分

14、別是電流表、的讀數(shù) ，r1、r 2分別是電流表、1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 RV 。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RV的公式為 RV。解析 ：連線如圖所示 ，閉合開關(guān) ，兩次調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，讀出其電阻阻值R1、 R2和電壓表所對應的電壓U 1、U 2 ，則由串聯(lián)電路電流相等可得：U1EU1R VR1U2EU2R VR 2U 2R2U 1R1R VU 2、

15、式聯(lián)立得 ：U1.專業(yè)學習資料.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，并用字母表達出相應的測量值。 閉合開關(guān) S1 ，開關(guān) S2 接 2，調(diào)節(jié) R P和 R' P ，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出電流表和電壓表的讀數(shù)I 2 、 U 2；保持 R P不變，。（ 2）請你推導出待測電阻R x 的表達式 。（ 3）用線把實物圖按電路圖連成

16、測量電路，請將圖中未連的線連完整 。答案 ：（ 1）閉合 S1, S2 接 1，調(diào)節(jié) R'P 使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出此時電.專業(yè)學習資料.壓表和電流表的讀數(shù)U1、 I1 。（ 2）由歐姆定律得 ： U 2I 2 ( R x R p R A )U 1I1 (R pR A )U 2U1R xI 1 。聯(lián)立 得：I 2（ 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 250mA ，內(nèi)阻 r1為5）；標準電流表（量程 300mA ，內(nèi)阻 r2約為 5）；待測電阻 R1 （阻值約為 100）；滑

17、動變阻器 R 2 （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R1 的阻值的計算公式是 R1。答案 ：（ 1）實驗電路如圖所示。.專業(yè)學習資料.（2）兩電流表、的讀數(shù)為 I1、I2，待測電阻R1阻值的計算公式是RI1r1I 1I 2。點 撥 ： I1r1 即 為 R1 兩 端 的 實 際 電 壓 ， I 2I1即為R1 上流過的實際電流，故I1r1RI 2I 1，本實驗避免了伏安法的系

18、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 ，則測量越準確D. 電流表的內(nèi)阻越小 ，則測量越準確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 R xR V ，用外接法測得R x 的值誤差較小B. 若 R xR V ，用外接法測得R x 的值誤差較小C. 若 R xR A ，用內(nèi)接法測得Rx 的值誤差較小D. 無論 R x 之值如何 ，用外接法測得R x 的值總比真值小 ，用內(nèi)接法測得 R x 的值比真值大3. 某學生在測電燈泡的電阻時，不慎把電流表（

19、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 （）.專業(yè)學習資料.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 R1 、 R 2 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)阻不是遠大于R1、R 2 的電壓表接在 R1 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R2 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8V5.某同學用伏安法測量電阻Rx ，分別用電流表內(nèi)接法和外接法，測得 R x 的阻值分別為R 1和 R

20、2 ，所測阻值與真實值Rx 之間的關(guān)系是 （）A. R1R xR 2B. R1R xR 2C. R1R 2R xD. R1R 2R x6. 將一塊內(nèi)阻為600 ，滿偏電流為 50A 的電流表 G 改裝成量程為 0.6A 的電流表 ，應該（）A. 串聯(lián)一個7.2106的電阻B. 并聯(lián)一個 7.2106的電阻C. 串聯(lián)一個0.05的電阻D. 并聯(lián)一個0.05的電阻7.量程為 15V的電壓表 ，當給它串聯(lián)一個 3k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？若此表的量程擴大為100V ，應串聯(lián)一個阻值為多少的電阻？8.一阻值約為30k 的電阻 R x

21、，欲用伏安法較準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 0.5）.專業(yè)學習資料.0 15V ,內(nèi)阻 50k.c. 伏特表 （量程）d. 伏特表 （量程 03V ，內(nèi)阻 10 ）e. 安培表 （量程 0 500 A ,內(nèi)阻 500）f. 安培表 （量程 0 1mA ,內(nèi)阻 250 ）g. 滑動變阻器 （阻值 0 200 ，額定電流 0.5A ）h. 滑動變阻器 （阻值 0 5 ，額定電流 2A）試從上述器材中選出合適器材并畫出電路圖。9. 用伏安法測電阻，可接成如圖所示的兩個電路。當用 （ a）圖的電路測量時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為5V 、 0.6A ；用（ b ）圖的電路測量時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為4.6V、 0.8A 。 電源兩端的電壓不變，則被測電阻的準確值為多少？.專業(yè)學習資料.【試題答案 】1. C2. B、C、D提示見知識