伏安法測電阻實驗專題.

1、實驗二伏安法測電阻一 . 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?？键c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)，三 . 重難點解析：1、伏安法測電阻原理分析：UU（ 1）測量原理：根據(jù)歐

2、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) U VU RUV URU AU R安培表示數(shù)誤差安培表示數(shù) I AI RI AI RI VI R分析U VU RR 真R 測U VU RR 真R 測I RI AI RI 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U，RUVR 越小， IR 越接近 IAU V兩種V測IA 越R 越大， UR越接近R 測電路I A越接近U R的選R 真U RI RR 真擇條接近于I R可見，為了減小誤差，該電

3、路適合測大件可見，為減小誤差，該電路適合測小電阻，電阻，即 RR A即 RR V1電流表和電壓表的內(nèi)接和外接法的選擇原則：2. 臨界值法已知待測電阻、電壓表和電流表內(nèi)阻的大約值當 RR當 RR當 RRVR該值為臨界值 ; 內(nèi)外接法均可 ;時 ,RAVR大電阻，內(nèi)接法 ;時 ,R AVR小電阻，外接法 ;時 ,R A2. 試觸法選擇內(nèi)、外接法：具體方法是，在如圖所示的電路中，改變電表的連接方式，拿電壓表的一個接線柱分別接觸 M、 N兩點，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化，如果電流表變化明顯，說明電壓表內(nèi)阻對電路影響較大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果電壓表變化明顯，說明電流表內(nèi)阻對電路影響較大，應(yīng)采用外接法。題

4、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b2二. 滑動變阻器的限流接法和分壓接法：閉合開相同條件負載 RL 上電壓調(diào)節(jié)負載 RL 上電流調(diào)關(guān)前觸電路下消耗的電所處范圍節(jié)范圍總功率位置限P流RLa R0bRLU LI Lb 端I L接RL R0RLR0 r0SRL法分RLP壓a R

5、0bU L0I La 端(I L I ap )接0RLr0S法比分壓電路調(diào)節(jié)范圍分壓電路調(diào)節(jié)范圍都為了限流電路保護負較大大能耗小載電路滑動變阻器的兩種電路連接都能控制調(diào)節(jié)負載的電流和電壓，但在相同條件下調(diào)節(jié)效果不同，實際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況恰當?shù)倪x擇限流接法和分壓接法。兩種接法的選用原則（ 1）負載電阻的阻值遠大于變阻器的總電阻，須用分壓式電路。若接成限流式，當改變滑動變阻器的阻值時，電路中電流變化不明顯，測得的電壓和電流取值范圍小。例 1.某電壓表的內(nèi)阻在之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可選用的器材：待測電壓表V（量程 3V）；電流表（量程）；電流表（量程）；電流表（量程）滑動變阻器R（

6、最大阻值）；電源（電動勢4V）；電鍵 K。（1）所提供的電流表中，應(yīng)選用_ 。3（2）為了盡量減小誤差，要求測多組數(shù)據(jù)。試畫出符合要求的實驗電路圖。（ 97 年高考）分析：將電流表、電壓表串聯(lián)，只要讀出兩表讀數(shù)，即可用公式求得電壓表的內(nèi)阻。通過電壓表的最大電流值故電流表應(yīng)選。由于變阻器的阻值遠小于電壓表的內(nèi)阻，且要求測多組數(shù)據(jù)，故變阻器用分壓式連接，如圖 3 所示。圖 3（2）要求負載上電壓或電流變化范圍較大，或者需要從零開始連接可調(diào)，須用分壓式接法。例 2.已知某電阻絲的電阻約為，現(xiàn)有下列器材供測量該電阻絲的電阻時使用；A. 量程為，內(nèi)阻是的電流表。B. 量程為 3V，內(nèi)阻是的電壓表。C.

7、阻值是，額定電流為2A 的滑動變阻器。D. 蓄電池（ 6V）。E. 開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。要求：畫出用伏安法測上述電阻絲的電阻的電路圖，測量數(shù)據(jù)要盡量多。分析：若采用限流式接法，由于電阻絲阻值為，在 3V 電壓（電壓表的量程）下工作，則流過它的最大電流為，改變滑動變阻器的阻值（0），電路中電流變化范圍約為，電流取值范圍比較小，故采用分壓式接法比較好。電路圖如圖4 所示。4圖 4（ 3）若電源的電動勢較大，負載電阻及滑動變阻器的總阻值不大，如果實驗所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實際電流（或電壓）都會超過電表量程或元件允許的最大電流（或電壓），

8、為了保護電表或其它元件，必須采用分壓接法。例 3.用伏安法測量一個定值電阻的器材規(guī)格如下：待測電阻（約）；直流電流表（量程，內(nèi)阻）；直流電壓表（量程，內(nèi)阻）；直流電源（輸出電壓3V，內(nèi)阻不計）；滑動變阻器（阻值范圍，允許最大電流1A）；電鍵一個，導(dǎo)線若干條。根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求畫出實驗電路圖。分析：若滑動變阻器采用限流式連接，則將其全部接入電路時，電路電流為仍大于直流電流表的最大量程（10mA），故滑動變阻器應(yīng)用分壓式連接。又因，故采用電流表外接法，實驗電路圖如圖5 所示。圖 55（4）當負載電阻的阻值小于變阻器總電阻R或相差不多時，若兩種電路都可以對負載的電流和電壓有明顯的調(diào)節(jié)， 或兩種

9、電路都滿足實驗要求， 且電壓、 電流變化不要求從零調(diào)起，則多采用限流式接法，這樣的接法電源負擔輕，能耗小。例 4.在一次實驗中需要較準確地測量某一個金屬絲的電阻，已知金屬絲的電阻，約為；電流表量程3A，內(nèi)電阻約；電壓表量程3V，內(nèi)電阻約；電源電動勢6V；滑動變阻器R 的總電阻，額定電流。試畫出測量金屬絲電阻的電路圖。分析：電源電動勢為，流過金屬絲的電流約可采用限流接法，電路如圖6 所示。圖 6總結(jié)：（ 1）通常情況下（滿足安全條件） ，由于限流電路能耗較小，電路結(jié)構(gòu)簡單，因此應(yīng)優(yōu)先考慮。（ 2）在下列情況下必須采用分壓接法。（ 1）負載電阻的阻值遠大于變阻器的總電阻，須用分壓式電路。若接成限流

10、式，當改變滑動變阻器的阻值時，電路中電流變化不明顯，測得的電壓和電流取值范圍小。（ 2）要求負載上電壓或電流變化范圍較大，或者需要從零開始連接可調(diào)， 須用分壓式接法。（ 3）若電源的電動勢較大，負載電阻及滑動變阻器的總阻值不大，如果實驗所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，無論怎樣調(diào)節(jié)， 電路中實際電流 （或電壓） 都會超過電表量程或元件允許的最大電流（或電壓），為了保護電表或其它元件，必須采用分壓接法。（4）當負載電阻的阻值小于變阻器總電阻R 或相差不多時，若兩種電路都可以對負載的電流和電壓有明顯的調(diào)節(jié)，或兩種電路都滿足實驗要求，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起，則

11、多采用限流式接法，這樣的接法電源負擔輕，能耗小。三、實驗電路及器材的選擇原則與方法：6（ 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。（ 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)

12、，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。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(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明該滑動變阻器的最大阻值和允許通過的

13、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 、 200 、 20 k 、則應(yīng)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

14、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 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。7R x1002R A50，不滿足內(nèi)接的要求。RV5103又 R x10050R x ，滿足電流表外接的要求R V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到最大時，電路中電流達到最小，I 小E6A 3.6 10 2 A 36mAR

15、xR R A100 15 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(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準確，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）G. 滑動變阻器（ 0 200、0.3A ）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

16、出實驗電路圖。8答案：（ 1） A 、 C、 D、 F、 H（ 2）外（3）如圖所示。題型 3、（特殊測量方法）1用一個已知電阻和兩個電壓表。例題 1 用如圖所示的電路來測量未知電阻RX 的阻值， R0 阻值已知。(1 ）將實驗過程補充完整：a對照電路圖連接好電路，并將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處；b閉合開關(guān)，_ 。c斷開開關(guān)，整理器材。(2 ）用測量所得的物理量和已知量符號表示出待測電阻RX _。(3 ）寫出本實驗中滑動變阻器的作用：_2用一個已知電阻和兩個電流表例題 2、現(xiàn)有下列實驗器材：一只已知阻值的定值電阻R0、兩只電流表、電池、開關(guān)、足量的導(dǎo)線。請你利用這些器材設(shè)計實驗，測出一只未

17、知電阻Rx 的阻值。要求： (1) 在右框內(nèi)畫出實驗電路圖。(2) 簡述實驗過程并用已知量和測量量表示Rx。93用一個電流表和電阻箱例題 3、用如圖甲所示的電路可以測量一個未知電阻的阻值,其中 Rx為待測電阻 ,R 為電阻箱 ,S為單刀雙擲開關(guān),R 0 為定值電阻。某同學用該電路進行實驗:A.使電流表的示數(shù)為I ；B.C. 把開關(guān) S 接 a 點 , 讀出電流表的示數(shù)為I ；D. 根據(jù)電路圖 , 連接實物 , 將電阻箱的阻值調(diào)至最大。 上述步驟的合理順序是 _( 只需填寫序號 ) 。 步驟 A 中電阻箱調(diào)節(jié)好后示數(shù)如圖乙所示, 則它的示數(shù)為_ 。若己知R0 的阻值為 10, 則待測電阻的阻值為

18、_ 。 本實驗所采用的物理思想方法可稱為_ 。( 填“控制變量法” 或“等效替代法” ) 。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)膶嶒炂鞑模O(shè)計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 r 2 750；電壓表，量程 10V ，內(nèi)阻 r3 10k；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??；開關(guān) S，導(dǎo)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

19、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。10I 2r 2（ 2）I1式中I 、 I2分別是電流表、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R V的公式為 R V_。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(yīng)的電壓U

20、1、U2，則由串聯(lián)電路電流相等可得：U1EU 1R VR1U2EU 2R VR2R VU2R2U 1R1U 1U 2、式聯(lián)立得：11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(yīng)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，

21、_ 。（ 2）請你推導(dǎo)出待測電阻 R x 的表達式。（ 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 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，讀出此時電壓表和電流表的讀數(shù) U1 、 I1 。（ 2）由歐姆定律得：U 2I 2 ( RxR pR A )12U 1 I1 (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 250 mA ，內(nèi)阻 r1為5）；標準電流表（量程 300mA ，內(nèi)阻 r 2約為

22、5 ）；待測電阻 R1 （阻值約為 100）；滑動變阻器 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(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。RI1r1I 、 IRI1（ 2）兩電流表、的讀數(shù)為2，待測電阻1阻值的計算公式是I 2。1RI 1r1I rRII即為 RI1點撥：即為1 兩端的實際電壓，21上流過的實際電流，故I2，1 1113本實驗避免了伏安法的系

23、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R x 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（量程03A

24、 ）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R1和R 2 ，所測阻值與真實值R x 之間的關(guān)系是（）A.

25、 R1R x R 2B. R1R xR 214C.R1 R2 R xD.R1 R2 R x6. 將一塊內(nèi)阻為600，滿偏電流為50 A 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 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(yīng)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 ，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）c. 伏特表（量程 0 15V ,內(nèi)阻 50k ）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