伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)專題附練習(xí)及答案

1、一. 教學(xué)內(nèi)容：伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)問題綜合二. 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理對實(shí)驗(yàn)電路及器材做出選擇。3、重點(diǎn)掌握伏安法實(shí)驗(yàn)習(xí)題的類型及其相關(guān)的解法?？键c(diǎn)地位：伏安法測電阻是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，是歷年高考考查的重點(diǎn)和難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路的連接、實(shí)驗(yàn)原理的遷移等，出題形式主要是以實(shí)驗(yàn)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13題、上海卷第15題、全國卷第2

2、2題，2006年全國卷第22題均通過實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)是總結(jié)、歸納、提高，突出重點(diǎn)難點(diǎn)，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，得到，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誤差分析伏特表示數(shù)安培表示數(shù)誤差來源于安培表的分壓作用伏特表示數(shù)安培表示數(shù)誤差來源于電壓表的分流作用兩種電路的選擇條件R越大，越接近越接近于可見，為了

3、減小誤差，該電路適合測大電阻，即R越小，越接近越接近可見，為減小誤差，該電路適合測小電阻，即題型1、伏安法實(shí)驗(yàn)原理問題：用伏安法測電阻，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(diǎn)和c點(diǎn)，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(diǎn)；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(diǎn)。答案：電壓c電流b變式：用伏安法測金屬電阻（約為）的值。已知電流表內(nèi)阻為，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，額定電流為5A，

4、試畫出測量Rx的原理圖。解析：解法一：當(dāng)待測電阻的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多時，采用電流表外接的方法，如圖a所示，當(dāng)待測電阻的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多時，采用電流表內(nèi)接的方法，如圖b所示。此題為幾千歐，很顯然，應(yīng)采用電流表外接法。下面分析應(yīng)用分壓還是限流電路。若用限流接法，兩端電壓的變化范圍是，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。即先算出臨界電阻為大電阻，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，若為小電阻，應(yīng)采用電流表外接法。如此題，所以為小電阻，應(yīng)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(dāng)用肉

5、眼直接可以判斷出的大小時，就不必借助于臨界電阻判斷了。 2、實(shí)驗(yàn)誤差分析：（1）電流表內(nèi)接法：所測電阻的電流為真實(shí)值，所測電壓大于兩端的真實(shí)值（由于電流表的分壓），所以由算出的值大于真實(shí)值。電流表內(nèi)接法測大電阻時，誤差較小。（2）電流表外接法：所測電阻兩端電壓為真實(shí)值，所測電流大于通過的真實(shí)電流（由于伏特表的分流），所以由算出的值小于真實(shí)值，測小電阻時，用電流表外接法，誤差較小。 3、實(shí)驗(yàn)電路及器材的選擇原則與方法：（1）實(shí)驗(yàn)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

6、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。，式中分別為電壓表和電流表的內(nèi)阻。若負(fù)載電阻，應(yīng)選擇電流表外接法；若負(fù)載電阻，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?yàn)殡娏鞅怼㈦妷?/p>

7、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、的兩個電源。則應(yīng)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(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(shí)驗(yàn)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

8、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，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、則應(yīng)選擇太小，可調(diào)范圍小，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(shí)驗(yàn)器材的選擇及實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：（1）待測電阻；（2）直流毫安表（量程020mA，內(nèi)阻）；（3）直流電壓表（量程03V，內(nèi)阻）；（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，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(shí)驗(yàn)要求，在本題

9、的實(shí)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。，不滿足內(nèi)接的要求。又，滿足電流表外接的要求，電流表應(yīng)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(dá)到最大時，電路中電流達(dá)到最小，已超過電流表量程，故必須采用滑動變阻器分壓式電路。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。實(shí)物連線如圖所示。變式：欲用伏安法測定一段阻值為左右的金屬導(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、）B. 電流表（）C. 電流表（）D. 電壓表（03V、）E. 電壓表（015V、）F. 滑動變阻器（0）G. 滑動變阻器（0）H. 開關(guān)、導(dǎo)線（1）上述器材中應(yīng)選用的是_。（2）實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采

10、用電流表_接法（填“內(nèi)”或“外”）。（3）畫出實(shí)驗(yàn)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?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計一個電路來測量電流表的內(nèi)阻，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）；電流表，量程，內(nèi)阻；電壓表，量程10V，內(nèi)阻；電阻，阻值約為；滑動變阻器，總阻值約；電源E，電動勢1.5V，內(nèi)阻很??；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。（1）畫出實(shí)驗(yàn)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，則所用的表達(dá)式_，式中各符號的意義是_。答案：（1）電路如圖所示。（2）式

11、中分別是電流表、的讀數(shù)，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。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(shí)物連接為測量所用的電路。寫出實(shí)驗(yàn)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)表示的公式為_。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、和電壓表所對應(yīng)的電壓，則由串聯(lián)電路電流相等可得：、式聯(lián)立得：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

12、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)，開關(guān)接2，調(diào)節(jié)，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)、；保持不變，_。（2）請你推導(dǎo)出待測電阻的表達(dá)式。（3）用線把實(shí)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）閉合接1，調(diào)節(jié)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)、。（2）由歐姆定律得：聯(lián)立得：。（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，內(nèi)阻）；標(biāo)準(zhǔn)電流表（量程300m

13、A，內(nèi)阻約為）；待測電阻（阻值約為）；滑動變阻器（最大阻值）；電源E（電動勢約為10V，內(nèi)阻r約為）；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(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明每個器材的代號。（2）實(shí)驗(yàn)中，需要直接測量的物理量是_，用測的量表示待測電阻的阻值的計算公式是_。答案：（1）實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。（2）兩電流表、的讀數(shù)為，待測電阻阻值的計算公式是。點(diǎn)撥：即為兩端的實(shí)際電壓，上流過的實(shí)際電流，故，本實(shí)驗(yàn)避免了伏安法的系統(tǒng)誤差。【模擬試題】 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(shí)值小C. 電流表的內(nèi)阻越大，則測量越準(zhǔn)確

14、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，用外接法測得的值誤差較小B. 若，用外接法測得的值誤差較小C. 若，用內(nèi)接法測得的值誤差較小D. 無論之值如何，用外接法測得的值總比真值小，用內(nèi)接法測得的值比真值大 3. 某學(xué)生在測電燈泡的電阻時，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、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)大于的電壓表接在的兩端，電壓表的示

15、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8V 5. 某同學(xué)用伏安法測量電阻，分別用電流表內(nèi)接法和外接法，測得的阻值分別為，所測阻值與真實(shí)值之間的關(guān)系是（ ）A. B. C. D. 6. 將一塊內(nèi)阻為，滿偏電流為的電流表G改裝成量程為0.6A的電流表，應(yīng)該（ ）A. 串聯(lián)一個的電阻B. 并聯(lián)一個的電阻C. 串聯(lián)一個的電阻D. 并聯(lián)一個的電阻 7. 量程為15V的電壓表，當(dāng)給它串聯(lián)一個的電阻后測量實(shí)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)

16、串聯(lián)一個阻值為多少的電阻？ 8. 一阻值約為的電阻，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）b. 電源（電動勢3V，內(nèi)阻）c. 伏特表（量程）d. 伏特表（量程03V，內(nèi)阻）e. 安培表（量程）f. 安培表（量程）g. 滑動變阻器（阻值，額定電流0.5A）h. 滑動變阻器（阻值，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(dāng)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(zhǔn)確值為多少？【試題答案】 1. C 2. B、C、D提示見知識點(diǎn)5。 3. D提示由于電流表內(nèi)阻很小，會造成燈泡短路。 4. A提示由于電壓表的內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于、R2，當(dāng)電壓表并接在R1兩端時，相當(dāng)于是一個電阻與并聯(lián)，且。在串聯(lián)的電路中，有。當(dāng)電壓表與R2并聯(lián)時，由串聯(lián)電路電壓分配關(guān)系可知，R1兩端電壓應(yīng)大于總電壓的三分之二，即大于8V。因此電壓表的示數(shù)小于4V，選項(xiàng)A正確。 5. A提示內(nèi)接法的測量值比真實(shí)值偏大，外接法的測量值比真實(shí)值偏小。 6. D提示，并聯(lián)。 7. 解：當(dāng)給