伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題附練習(xí)及答案報(bào)告

6/6伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題附練習(xí)及答案報(bào)告一.教學(xué)內(nèi)容：

伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)問(wèn)題綜合

二.學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理及兩種電路的誤差來(lái)源。

2、熟練利用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理對(duì)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(lèi)型及其相關(guān)的解法。

考點(diǎn)地位：伏安法測(cè)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(shí)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(cè)量、電表內(nèi)阻的測(cè)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(guó)Ⅱ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(guó)Ⅱ卷第22題，2006年全國(guó)Ⅰ卷第22題均通過(guò)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(cè)電阻原理分析：

(我們不講基本概念，但是要求簡(jiǎn)單的列出來(lái)。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(cuò)誤，給出避免的方法。)

（1）測(cè)量原理：根據(jù)歐姆定律

RUI=

，得到IU

R=

，用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓和通

過(guò)電阻的電流，就可以求出電阻，這種測(cè)量電阻的方法叫伏安法。

可見(jiàn)，為了減小誤差，該電路適合測(cè)大電阻，即ARR>>

RRIUR=

真

可見(jiàn)，為減小誤差，該電路適合測(cè)小電阻，即VRR=若為大電阻，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，若x0xR,RR則，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(cè)量范圍內(nèi)，盡可能選用量程小一些的電表，因?yàn)殡娏鞅?、電壓?/p>

在測(cè)量時(shí)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(gè)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(gè)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、ΩΩ1V、

91和的兩個(gè)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(jì)的電源。則應(yīng)選6V的電源。

滑動(dòng)變阻器的選擇原則第一是能用，第二是方便。所有滑動(dòng)變阻器的銘牌上都標(biāo)明該滑動(dòng)變阻器的最大阻值和允許通過(guò)的最大電流。因此，滑動(dòng)變阻器的選擇首先看實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流是否在其允許范圍之內(nèi)，然后看滑動(dòng)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Ω300，選擇滑動(dòng)變阻器連接限流電路，可供選擇的滑動(dòng)變阻器的最大電阻有Ω20、Ω200、Ωk20、則應(yīng)選擇ΩΩ20,200因?yàn)樘?，可調(diào)范圍小，Ωk20太大，調(diào)節(jié)極不方便，滑動(dòng)觸頭稍稍一動(dòng)，電阻變化就是幾百上千歐。連接成分壓器電路時(shí)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(jì)問(wèn)題：

如圖所示為用伏安法測(cè)定一個(gè)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(cè)電阻)100(RxΩ約；

（2）直流毫安表（量程0~20mA，內(nèi)阻Ω50）；（3）直流電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻Ωk5）；（4）直流電源（輸出電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)）；

（5）滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0~Ω15，允許最大電流1A）；（6）開(kāi)關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干。

根據(jù)器材規(guī)格及實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上連線。解析：①先確定采用電流表內(nèi)接電路還是外接電路。250100RRAx==，不滿足內(nèi)接的要求。

又50100105RR3xV=?=，滿足電流表外接的要求xVRR>>，

∴電流表應(yīng)外接。

②再確定變阻器是采用限流還是分壓。

若采用限流式，則滑動(dòng)變阻器阻值達(dá)到最大時(shí)，電路中電流達(dá)到最小，

mA

36A106.3A50151006

RRREI2Ax=?=++=++=

-小，已超過(guò)電流表量程，故必須采用

滑動(dòng)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(cè)定一段阻值為Ω5左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，備有以下器材：

A.電池組（3V、Ω1）

B.電流表（Ω0125.0A3~0、

）C.電流表（Ω125.0A6.0~0、

）D.電壓表（0~3V、Ωk3）E.電壓表（0~15V、Ωk15）

F.滑動(dòng)變阻器（0~A120、

Ω）G.滑動(dòng)變阻器（0~A3.0200、

Ω）H.開(kāi)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)采用電流表__________接法（填“內(nèi)”或“外”）。（3）畫(huà)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(cè)量問(wèn)題：

（全國(guó)高考題）從下列器材中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)測(cè)量電流表

的內(nèi)阻

1r，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的精確度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。

電流表，量程10mA，內(nèi)阻待測(cè)（約Ω40）；電流表

，量程A500μ，內(nèi)阻Ω=750r2；

電壓表，量程10V，內(nèi)阻Ω=k10r3；

電阻1R，阻值約為Ω100；

滑動(dòng)變阻器2R，總阻值約Ω50；電源E，電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小；開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。

（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，標(biāo)明所用器材的。

（2）若選取測(cè)量中的一組數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算1r，則所用的表達(dá)式=1r________，式中各符號(hào)的意義是_________。

答案：（1）電路如圖所示。

（2）12

2IrI式中21II、分別是電流表

、

的讀數(shù)，21rr、分別是電流表

、

的內(nèi)阻。

變式：（2005·全國(guó)卷III）利用下圖所示中給定的器材測(cè)量電壓表V的內(nèi)阻VR。圖中B為電源（內(nèi)阻可忽略不計(jì)），R為電阻箱，S為開(kāi)關(guān)。

①將圖中實(shí)物連接為測(cè)量所用的電路。

②寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)中必須記錄的數(shù)據(jù)（用符號(hào)表示），并指出各符號(hào)的意義：________________。③用②中記錄的數(shù)據(jù)表示VR的公式為=VR_________。

解析：連線如圖所示，閉合開(kāi)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(duì)應(yīng)的電壓21、UU，則由串聯(lián)電路電流相等可得：

11

V1RUERU-=①

22

V2RUERU-=

②

①、②式聯(lián)立得：

2

1112

2V

UURURUR--=

題型4、伏安法測(cè)電阻原理的拓展與創(chuàng)新：

（2006·南通）“伏安法”測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測(cè)量結(jié)果總存在誤差，而按如圖所示電路進(jìn)行測(cè)量，則由電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差可消除。

（1）請(qǐng)你在題中橫線上簡(jiǎn)要寫(xiě)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(cè)量值。

①閉合開(kāi)關(guān)1S，開(kāi)關(guān)2S接2，調(diào)節(jié)PP'RR和，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)2I、2U；

②保持PR不變，_________________________________。

（2）請(qǐng)你推導(dǎo)出待測(cè)電阻xR的表達(dá)式。

（3）用線把實(shí)物圖按電路圖連成測(cè)量電路，請(qǐng)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(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)1U、1I。

（2）由歐姆定律得：

)RRR(IUApx22++=

①

)RR(IUAp11+=

②

聯(lián)立①②得：11

22

xIUIUR==

。

（3）如圖所示：

變式：（2007·西安）用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值，器材（）與規(guī)格如下：電流表

（量程mA250，內(nèi)阻Ω5r1為）；

標(biāo)準(zhǔn)電流表（量程300mA，內(nèi)阻2r約為Ω5）；待測(cè)電阻1R（阻值約為Ω100）；滑動(dòng)變阻器2R（最大阻值Ω10）；

電源E（電動(dòng)勢(shì)約為10V，內(nèi)阻r約為Ω1）；單刀單擲開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。

（1）要求方法簡(jiǎn)捷，并能測(cè)多組數(shù)據(jù)，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明每個(gè)器材的。（2）實(shí)驗(yàn)中，需要直接測(cè)量的物理量是_________，用測(cè)的量表示待測(cè)電阻1R的阻值的計(jì)算公式是=1R__________。

答案：（1）實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。

（2）兩電流表、的讀數(shù)為21II、，待測(cè)電阻1R阻值的計(jì)算公式是1

121

rIIIR-=

。點(diǎn)撥：11rI即為1R兩端的實(shí)際電壓，112RII即為-上流過(guò)的實(shí)際電流，故

121

1IIrIR-=，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(cè)得的值比真實(shí)值小

C.電流表的內(nèi)阻越大，則測(cè)量越準(zhǔn)確

D.電流表的內(nèi)阻越小，則測(cè)量越準(zhǔn)確

2.用伏安法測(cè)電阻有電流表外接法與電流表內(nèi)接法兩種方法。下列說(shuō)法中正確的是（）

A.若VxRR>>，用外接法測(cè)得xR的值誤差較小

B.若VxRR>，用內(nèi)接法測(cè)得xR的值誤差較小

D.無(wú)論xR之值如何，用外接法測(cè)得xR的值總比真值小，用內(nèi)接法測(cè)得xR的值比真值大

3.某學(xué)生在測(cè)電燈泡的電阻時(shí)，不慎把電流表（量程0~3A）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(gè)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(gè)內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于21RR、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R2兩端，則電壓表的示數(shù)將（）

A.小于4V

B.等于4V

C.大于4V，小于8V

D.等于或大于8V

5.某同學(xué)用伏安法測(cè)量電阻xR，分別用電流表內(nèi)接法和外接法，測(cè)得xR的阻值分別為21RR和，所測(cè)阻值與真實(shí)值xR之間的關(guān)系是（）

A.2x1RRR>>

B.2x1RRR>

D.x21RRR∴。

當(dāng)電壓表與R2并聯(lián)時(shí)，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(cè)量值比真實(shí)值偏大，外接法的測(cè)量值比真實(shí)值偏小。

6.D［提示］,102.110506.0IIn4

6

g倍?=?==-

Ω

≈Ω-?=

-=05.01102.1600

1n/RR4g故，并聯(lián)。

7.解：當(dāng)給電壓表串聯(lián)一個(gè)Ωk3的電阻后接到15V的電路上時(shí)，因電壓表兩端的電壓為12V（即電壓表的讀數(shù)），所以電阻兩端的電壓為3V，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，得電壓表的內(nèi)阻為Ωk12。

當(dāng)將此電壓表的量程擴(kuò)大為100V時(shí)，意味著串聯(lián)上一個(gè)電阻后接到電壓為100V的電路上，電壓表的指針偏轉(zhuǎn)達(dá)到最大，即加在原電壓表上的電壓為15V，所以所串聯(lián)的電阻所分得的電壓為85V