2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)專題講座實(shí)驗(yàn)06伏安法測電阻（原卷版）

2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)專題講座實(shí)驗(yàn)六伏安法測電阻班級__________座號_____姓名__________分?jǐn)?shù)__________目錄TOC\o"1-3"\h\u一、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識要點(diǎn)歸納 11．電流表的內(nèi)接法和外接法 12．滑動變阻器的限流接法和分壓接法比較 2二．以伏安法測電阻為理論依據(jù)的兩大實(shí)驗(yàn) 3實(shí)驗(yàn)1：測金屬的電阻率 3實(shí)驗(yàn)2：探究小燈泡的伏安特性曲線 5三．典例例題精講分析 6題型一電路的設(shè)計(jì) 6題型二實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接 9題型三測定金屬的電阻率的原理與創(chuàng)新 12題型四探究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)原理與創(chuàng)新 15四．優(yōu)質(zhì)模擬試題強(qiáng)化訓(xùn)練 18一、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識要點(diǎn)歸納1．電流表的內(nèi)接法和外接法（1）電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V電阻測量值R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx測量值大于真實(shí)值R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測量值小于真實(shí)值適用條件RA?RxRV?Rx適用于測量大阻值電阻小阻值電阻（2）兩種電路的選擇①阻值比較法：先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。②臨界值計(jì)算法：Rx<eq\r(RVRA)時(shí)，Rx為小電阻，用電流表外接法；Rx>eq\r(RVRA)時(shí)，Rx為大電阻，用電流表內(nèi)接法。③實(shí)驗(yàn)試探法：按圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法?！咎貏e提示】若電流表內(nèi)阻已知，則采用電流內(nèi)接法，Rx＝eq\f(U測,I測)-RA，此時(shí)無電流表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差；若電壓表內(nèi)阻已知，則采用電流外接法，根據(jù)eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)算出Rx，此時(shí)無電壓表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差。2．滑動變阻器的限流接法和分壓接法比較內(nèi)容eq\a\vs4\al(方式)限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件由上表可以看出：滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能。兩種接法中電流、電壓的變化圖像：電路變化圖像分析應(yīng)用限流接法I隨RaP的增大而減??；若滑動變阻器的總電阻RP較小，它對整個(gè)電路的電流控制能力就小在調(diào)節(jié)過程中平緩控制電流（電壓）。滑動變阻器阻值要稍大些。一般來說，約為待測電阻的3~10倍分壓接法不接負(fù)載時(shí)，輸出端的電壓U與RaP成正比，輸出電壓成線性的，為①所示；接很小的電阻R，輸出電壓為③所示通過連續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到平緩變化的電壓，負(fù)載阻值應(yīng)該較大。即分壓接法滑動變阻器應(yīng)該選用阻值相對較小①在滑動變阻器作限流作用時(shí)，為使負(fù)載Rx既能得到較寬的電流調(diào)節(jié)范圍，又能使電流變化均勻，選擇變阻器時(shí)，應(yīng)使其總電阻R0大于Rx，一般在2—5倍為好。②在滑動變阻器作為分壓作用時(shí)，一般取滑動變阻器的總電阻R0在0.1Rx—0.5Rx之間為好。在下列情況下應(yīng)選擇分壓電路①實(shí)驗(yàn)要求待測電阻兩端電壓從零開始連續(xù)變化；②限流不能保證安全，即限流電路中的最小電流超過電表量程或用電器的額定電流；③滑動變阻器總電阻R遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻Rx。注意：在限流、分壓兩種電路都滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，由于限流電路結(jié)構(gòu)簡單，損耗的電功率小，應(yīng)優(yōu)先選用．3．畫電路原理圖完整的實(shí)驗(yàn)電路包括三個(gè)部分：①測量電路，注意內(nèi)外接法的選擇；②控制電路（滑動變阻器的分壓接法與限流接法選擇、開關(guān)）；③電源．4．實(shí)驗(yàn)器材的選擇（1）器材選擇的原則：=1\*GB3①安全性原則=2\*GB3②準(zhǔn)確性原則：選用電表量程應(yīng)可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)盡可能使指針接近滿量程，若指針偏轉(zhuǎn)不到滿偏角度的１/3，讀數(shù)誤差較大。（2）器材選擇的步驟：①首先選擇唯一性的器材；②粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)；③估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材．同時(shí)要考慮電表間、電表與電源間的配置是否合理，測量時(shí)各電表的最大偏轉(zhuǎn)量都應(yīng)接近量程．5．電路的實(shí)物連接“三注意”(1)總的原則：先串后并，先正后負(fù)，接線到柱，注意量程．(2)對限流電路，只需用筆畫線當(dāng)做導(dǎo)線，從電源正極開始，把電源、開關(guān)、滑動變阻器、“伏安法”部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程，滑動變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)．(3)對分壓電路，應(yīng)該先把電源、開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭，比較該接頭和滑動頭的電勢高低，根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的情況，將“伏安法”部分接入該兩點(diǎn)間．(注意滑動變阻器應(yīng)調(diào)到使“伏安法”部分所接兩點(diǎn)間阻值最小處)二．以伏安法測電阻為理論依據(jù)的兩大實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：測金屬的電阻率1．實(shí)驗(yàn)原理用毫米刻度尺測一段金屬導(dǎo)線的長度l，用螺旋測微器測量導(dǎo)線的直徑d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻R，根據(jù)電阻定律R=ρS/l，金屬的電阻率.2．實(shí)驗(yàn)步驟（1）直徑測定：用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S＝eq\f(πd2,4)。（2）電路連接：按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路。（3）長度測量用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l。（4）U、I測量把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。（5）拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。3．?dāng)?shù)據(jù)處理（1）在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法①用Rx＝eq\f(U,I)分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。②用U-I圖線的斜率求出。（2）計(jì)算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計(jì)算式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。4．誤差分析（1）偶然誤差：①直徑的測量；②長度的測量；（2）系統(tǒng)誤差：①通電電流大小，時(shí)間長短，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化；②由于本實(shí)驗(yàn)采用電流表外接法，電壓表分流對電阻測量的影響所以R測<R真，由ρ=RS/l，所以ρ測<ρ真。5．注意事項(xiàng)①本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法。②實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端。③測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測導(dǎo)線長度，測量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值。④測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測量，求其平均值。⑤閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。⑥在用伏安法測電阻時(shí)，通過待測導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大。6．測量儀器、儀表的讀數(shù)1．游標(biāo)卡尺的讀數(shù)10/20分度的游標(biāo)尺的讀數(shù)：主尺上讀出整毫米數(shù)＋游標(biāo)尺上與主尺上某一刻度線對齊的游標(biāo)的格數(shù)×eq\f(1,10)/eq\f(1,20).2．螺旋測微器的讀數(shù)：方法：固定刻度數(shù)mm＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01mm.3．電流表和電壓表的讀數(shù)(1)若刻度盤上每一小格為：1,0.1,0.01，…時(shí)，需估讀到最小刻度值的下一位．(2)若刻度盤上每一小格為：2,0.2,0.02,5,0.5,0.05，…時(shí)，只需估讀到最小刻度值的位數(shù)．實(shí)驗(yàn)2：探究小燈泡的伏安特性曲線1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，按圖中的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。(2)把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S。(3)移動滑動變阻器滑片位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S。(4)拆除電路，整理儀器。2．?dāng)?shù)據(jù)處理:建立U-I坐標(biāo)系，描點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線。(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)3．誤差分析(1)系統(tǒng)誤差：由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差。(2)偶然誤差：①電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差；②在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來操作誤差。4．注意事項(xiàng)(1)電路的連接方式：①電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾襞?3.8V,0.3A)的電阻很小，與0～0.6A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大。②滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化。(2)閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的觸頭應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為零的一端，使開關(guān)閉合時(shí)小燈泡的電壓從零開始變化，同時(shí)也是為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)因小燈泡兩端電壓過大而燒壞燈絲。(3)IU圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差。(4)當(dāng)小燈泡的電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加，到額定值記錄I后馬上斷開開關(guān)。(5)誤差較大的點(diǎn)要舍去，IU圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線。5．工作點(diǎn)問題電路圖伏安特性曲線找工作點(diǎn)方法IOIOUP（IP,UP）E●L燈泡的伏安特性曲線與電源的伏安特性曲線的交點(diǎn)，即圖中P點(diǎn)，既是燈泡的工作點(diǎn)，也是電源的工作點(diǎn)。IOIOUME●LALBLABUAUBUABPQ●●①由LA、LB的伏安特性曲線，作出它們串聯(lián)的等效電阻的伏安特性曲線：在某一相同電流I，找到A、B各自對應(yīng)的電壓UA、UB，描出等效點(diǎn)（I,UA+UB），同理畫出其它點(diǎn)，連成曲線即為等效電阻的伏安特性曲線；②等效電阻的伏安特性曲線與電源的伏安特性曲線的交點(diǎn)M就是等效電阻的工作點(diǎn)，對應(yīng)的P、Q就是LA、LB的工作點(diǎn)。IOIOUME●LALBLABIAIBIABPQ●●①由LA、LB的伏安特性曲線，作出它們并聯(lián)的等效電阻的伏安特性曲線：在某一相同電壓U，找到A、B各自對應(yīng)的電流IA、IB，描出等效點(diǎn)（IA+IB,U），同理畫出其它點(diǎn)，連成曲線即為等效電阻的伏安特性曲線；②等效電阻的伏安特性曲線與電源的伏安特性曲線的交點(diǎn)M就是等效電阻的工作點(diǎn)，對應(yīng)的P、Q就是LA、LB的工作點(diǎn)。三．典例例題精講分析題型一電路的設(shè)計(jì)【例1】在設(shè)計(jì)“伏安法測小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，要思考以下兩個(gè)問題：(1)電流表內(nèi)接還是外接？如圖所示，某同學(xué)采用試接的方法，讓電壓表的一端接在A點(diǎn)，另一端先后接到B點(diǎn)和C點(diǎn)。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)無明顯變化，說明小燈泡的阻值與________(填寫“電流表”或“電壓表”)的阻值接近，應(yīng)選擇電流表__________(填寫“內(nèi)接”或“外接”)的電路。(2)如何選擇滑動變阻器？有三種規(guī)格的滑動變阻器，它們的最大阻值分別是R1＝20Ω，R2＝200Ω，R3＝1750Ω。將它們分別接入圖所示電路。保持M、N間電壓恒定，從左向右移動滑片P，研究小燈泡兩端的電壓U與滑片的滑動距離L(滑片從左向右滑動的最大距離為L0)的關(guān)系，如圖所示中“×”為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出的點(diǎn)，請你結(jié)合如圖4所示判斷該實(shí)驗(yàn)中選擇哪一種規(guī)格的滑動變阻器最合適______，并簡要說明理由?！疽灶}說法】(1)電流表兩種接法選擇①阻值比較法：先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。②臨界值計(jì)算法：Rx＜eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表外接法；Rx＞eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表內(nèi)接法。③實(shí)驗(yàn)試觸法：按圖所示接好電路，讓連接電壓表的導(dǎo)線P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，說明電流表分壓更明顯，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，說明電壓表分流更明顯，則可采用電流表內(nèi)接法。(2)滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況①要求電壓表能從零開始讀數(shù)。②當(dāng)待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值)時(shí)。③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流。(3)滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開始變化，通常情況下，由于限流式結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，優(yōu)先使用限接法?！咀兪接?xùn)練1】(2020·全國卷Ⅰ·22)某同學(xué)用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5Ω.該同學(xué)采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間．測量得到如圖(b)所示的兩條U－I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)．回答下列問題：(1)圖(b)中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測量得到的．(2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖(b)可判斷，由圖線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值，結(jié)果為________Ω(保留1位小數(shù))．(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))．【變式訓(xùn)練2】(2022·云南省昆明一中高三月考)某同學(xué)為研究熱敏電阻R4(約幾百歐)的I－U關(guān)系，準(zhǔn)備有以下器材．A．待測熱敏電阻R4B．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為1kΩ)C．電流表A(量程60mA，內(nèi)阻約為0.1Ω)D．滑動變阻器R(0～10Ω)E．電源E(電動勢3V，內(nèi)阻可忽略)F．開關(guān)與導(dǎo)線若干為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求電壓從零開始測得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以下的四個(gè)電路中應(yīng)選用________進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．題型二實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接【例2】現(xiàn)要用如圖甲所示的電路圖來測量某一電壓表V的內(nèi)阻．給定的器材有：待測電壓表V(量程2V，內(nèi)阻約為4kΩ)；電流表A(量程1.2mA，內(nèi)阻約500Ω)；直流電源E(電動勢約2.4V，內(nèi)阻不計(jì))；滑動變阻器R0(最大阻值20Ω)；定值電阻R(3個(gè)：阻值分別為2kΩ、20kΩ、200kΩ)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干．要求測量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半．(1)定值電阻R應(yīng)該選用的電阻阻值為________kΩ；(2)根據(jù)圖甲的測量電路原理圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖乙所給的實(shí)物圖上連線；(3)根據(jù)圖甲的測量電路原理圖，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑動端應(yīng)滑動到最________端(選填“左”或“右”)；(4)電路接通后，把滑動變阻器的滑動端滑動到某一位置，若此時(shí)電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV＝________.【以題說法】1．儀器選擇的技巧(1)電壓表、電流表：不超過量程，且要超過滿偏刻度的eq\f(1,3).有時(shí)也可以從測量數(shù)據(jù)來確定選擇的電表．(2)滑動變阻器：分壓選阻值小的且不超過其額定電流的滑動變阻器，限流選最大阻值為待測電阻2～3倍的滑動變阻器．電流半偏法測電阻，滑動變阻器選阻值大的．(3)定值電阻：若用于電表改裝，阻值與改裝后的量程匹配，若用于保護(hù)電路，應(yīng)使電流表、電壓表讀數(shù)在滿偏刻度的eq\f(1,3)以上．2．實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中去．(2)連線時(shí)要將導(dǎo)線接在接線柱上，兩條導(dǎo)線不能交叉．(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．(4)滑動變阻器的接法：限流法，導(dǎo)線分別連接到上、下接線柱上(兩個(gè)接線柱)；分壓法，導(dǎo)線分別連接到上邊一個(gè)接線柱和下邊兩個(gè)接線柱上(一上兩下三個(gè)接線柱)．【變式訓(xùn)練】某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10kΩ)，除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表(量程0～1V，內(nèi)阻約10kΩ)B．電壓表(量程0～10V，內(nèi)阻約100kΩ)C．電流表(量程0～1mA，內(nèi)阻約30Ω)D．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω)E．電源(電動勢1.5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計(jì))F．電源(電動勢12V，額定電流2A，內(nèi)阻不計(jì))G．滑動變阻器R0(阻值范圍0～10Ω，額定電流2A)(1)為使測量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用________，電流表選用________，電源選用________．(均填器材的字母代號)(2)在虛線框內(nèi)畫出測量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測電阻測量值會________其真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_______________________________．題型三測定金屬的電阻率的原理與創(chuàng)新【例3】(2022·安徽省高三模擬)某同學(xué)在一次“測定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用米尺測量金屬絲接入電路的長度為l，用螺旋測微器測量金屬絲直徑(刻度位置如圖所示)，用伏安法測出金屬絲的電阻(阻值大約為6Ω)，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．在用伏安法測定金屬絲的電阻時(shí)，除被測金屬絲外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材：A．直流電源：電動勢約3V，內(nèi)阻很??；B．電流表A：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.125Ω；C．電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；D．滑動變阻器：最大阻值20Ω，允許通過的最大電流0.5A；E．開關(guān)、導(dǎo)線等．(1)從圖中讀出金屬絲的直徑d為________mm；(2)根據(jù)所提供的器材，在虛線框中畫出測定金屬絲電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖；(3)若根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為R，則這種金屬材料的電阻率的表達(dá)式為________．【變式訓(xùn)練】.(2022·浙江溫州市月考)小亮同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測量某種電阻絲的電阻率．(1)閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2.00V時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示I＝________A，電阻絲的電阻的測量值為________Ω(保留三位有效數(shù)字)，此測量值________真實(shí)值(選填“大于”“等于”或“小于”)．(2)斷開S2，通過改變接線夾接觸電阻絲的位置來調(diào)節(jié)接入電路中電阻絲的長度，并通過改變電阻箱的阻值，使電流表示數(shù)保持不變．記錄接入電路中電阻絲的長度L和對應(yīng)電阻箱的阻值R，作出“R－L”圖線，如圖丙所示．電阻絲的電阻率記為ρ、直徑記為d，圖線斜率的絕對值為k，則電阻率的表達(dá)式ρ＝________.(3)小亮同學(xué)測出金屬絲的直徑d＝0.35mm，由此可求得金屬絲的電阻率為________Ω·m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．題型四探究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)原理與創(chuàng)新【例4】(2021·全國甲卷，23)某同學(xué)用圖(a)所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有：小燈泡(額定電壓2.5V，額定電流0.3A)、電壓表(量程300mV，內(nèi)阻300Ω)、電流表(量程300mA，內(nèi)阻0.27Ω)、定值電阻R0、滑動變阻器R1(阻值0～20Ω)、電阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)、電源E(電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì))、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。完成下列填空：(a)(1)有3個(gè)阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0～300mA的U－I曲線，R0應(yīng)選取阻值為________Ω的定值電阻。(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于變阻器的________(填“a”或“b”)端。(3)在流過電流表的電流較小時(shí)，將電阻箱R2的阻值置零，改變滑動變阻器滑片的位置，讀取電壓表和電流表的示數(shù)U、I，結(jié)果如圖(b)所示，當(dāng)流過電流表的電流為10mA時(shí)，小燈泡的電阻為________Ω(保留1位有效數(shù)字)。(b)(4)為使得電壓表滿量程時(shí)對應(yīng)于小燈泡兩端的電壓為3V，該同學(xué)經(jīng)計(jì)算知，應(yīng)將R2的阻值調(diào)整為________Ω，然后調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，測得數(shù)據(jù)如下表所示：U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0(5)由圖(b)和上表可知，隨流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻________(填“增大”“減小”或“不變”)。(6)該同學(xué)觀測到小燈泡剛開始發(fā)光時(shí)流過電流表的電流為160mA，可得此時(shí)小燈泡的電功率P1＝________W(保留2位有效數(shù)字)；當(dāng)流過電流表的電流為300mA時(shí)，小燈泡的電功率為P2，則eq\f(P2,P1)________(保留至整數(shù))?！咀兪接?xùn)練1】(2022·河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試，11)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：小燈泡(6.3V，0.15A)、直流電源(9V)、滑動變阻器、量程合適的電壓表和電流表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。設(shè)計(jì)的電路如圖所示。(1)按照圖，完成圖中的實(shí)物連線。(2)按照圖連線后，閉合開關(guān)，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷，原因可能是________(單項(xiàng)選擇，填正確答案標(biāo)號)。A.電流表短路B.滑動變阻器的滑片接觸不良C.滑動變阻器滑片的初始位置在b端(3)更換小燈泡后，該同學(xué)正確完成了實(shí)驗(yàn)操作，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，得到I－U圖像，其中一部分如圖所示。根據(jù)圖像計(jì)算出P點(diǎn)對應(yīng)狀態(tài)下小燈泡的電阻為________Ω(保留3位有效數(shù)字)?！咀兪接?xùn)練2】[2022·吉林長春市質(zhì)量監(jiān)測(二)]在描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，所供選擇的器材除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：A.電源E(電動勢3.0V，內(nèi)阻可忽略)B.電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為2kΩ；量程15V，內(nèi)阻約為10kΩ)C.電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω；量程3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D.滑動變阻器R1(0～5Ω，允許通過最大電流2A)E.滑動變阻器R2(0～1kΩ，允許通過最大電流2A)(1)為了調(diào)節(jié)方便和減小實(shí)驗(yàn)誤差，滑動變阻器應(yīng)選擇________(填器材序號D或E)；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲中完成余下導(dǎo)線的連接；(3)實(shí)驗(yàn)描繪出的伏安特性曲線如圖乙所示，若將該小燈泡直接與電動勢為2.5V、內(nèi)阻為1Ω的電源組成閉合回路。根據(jù)圖象判斷，小燈泡的實(shí)際功率為________W(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。四．優(yōu)質(zhì)模擬試題強(qiáng)化訓(xùn)練1.(2022·四川攀枝花市統(tǒng)考)在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測電阻Rx約為200Ω，電壓表的內(nèi)阻約為2kΩ，電流表的內(nèi)阻約為10Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖a或b所示，結(jié)果由公式Rx＝eq\f(U,I)計(jì)算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)．若將圖a和b中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實(shí)值，且測量值Rx1________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值，測量值Rx2________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值．2.(2021·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)一診)某學(xué)習(xí)小組用伏安法測量一未知電阻Rx的阻值，給定器材及規(guī)格為：電流表A(量程為0～5mA，內(nèi)阻約為10Ω)；電壓表V(量程為0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)；最大阻值約為100Ω的滑動變阻器；電源E(電動勢約為3V)；開關(guān)S、導(dǎo)線若干．(1)由于不知道未知電阻的阻值范圍，先采用如圖所示的電路試測，讀得電壓表示數(shù)大約為2.5V，電流表示數(shù)大約為5mA，則未知電阻Rx的阻值大約為________Ω.(2)經(jīng)分析，該電路測量誤差較大，需改進(jìn)．請直接在圖上改畫：①在不需要的連線上畫“×”表示，②補(bǔ)畫上需要添加的連線．(3)利用改進(jìn)的電路進(jìn)行測量，Rx的測量值________真實(shí)值(選填“大小”“等于”或“小于”)．3.(2022·成都市七中月考)在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：A．待測電阻Rx阻值約為10Ω左右B．電壓表V1，量程6V，內(nèi)阻約2kΩC．電壓表V2，量程15V，內(nèi)阻約10kΩD．電流表A1，量程0.6A，內(nèi)阻約0.2ΩE．電流表A2，量程3A，內(nèi)阻約0.02ΩF．電源：電動勢E＝12VG．滑動變阻器1，最大阻值10Ω，最大電流為2AH．滑動變阻器2，最大阻值50Ω，最大電流為0.2AI．導(dǎo)線、電鍵若干(1)為了較精確測量電阻阻值，盡可能多測幾組數(shù)據(jù)，且兩表讀數(shù)大于量程一半．除A、F、I以外，還要在上述器材中選出該實(shí)驗(yàn)所用器材________(填器材前面的字母代號)．(2)在虛線框內(nèi)畫出該實(shí)驗(yàn)電路圖．4.(2022·湖北恩施市高三月考)某實(shí)驗(yàn)小組在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)．(1)該小組的同學(xué)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，其中某一次測量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為________mm；(2)已知該金屬絲的阻值約為5Ω.現(xiàn)用伏安法測量其阻值Rx，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，使待測電阻兩端的電壓能從零開始變化，現(xiàn)備有以下器材：A．電池組(3V，內(nèi)阻不計(jì))B．電流表(0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω)C．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)E．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ)F．滑動變阻器(0～20Ω)G．滑動變阻器(0～2000Ω)H．開關(guān)、導(dǎo)線上述器材中，電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．(3)請按要求在下面方框中畫出實(shí)驗(yàn)原理圖．(4)該小組同學(xué)利用該原理圖正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)．請?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U－I圖線．已知待測金屬絲接入電路部分的長度為L＝0.50m，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為______________．6.(2022·江蘇高三月考)某同學(xué)測量一根長直電阻絲的電阻率．按圖甲所示的電路用等效替代方法測出一段電阻絲的電阻：導(dǎo)線Ⅰ和Ⅱ先按圖甲中的實(shí)線連接，后按圖甲中的虛線連接，在上述兩種情形下，當(dāng)電流計(jì)G的示數(shù)為零時(shí)導(dǎo)線I和Ⅱ中無電流流過，電壓UP1C＝UP2B，則RP1B＋R0＝RP2B，由此可測得P1P2段的電阻為R0.R0的阻值已知，P1P2的長度通過固定在電阻絲旁的刻度尺讀出．(1)待測電阻絲的總電阻約20Ω，若有兩種阻值的定值電阻：①10Ω；②30Ω，實(shí)驗(yàn)中R0應(yīng)選用________；(選填數(shù)字代號)(2)根據(jù)圖甲中實(shí)線的電路圖，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將滑動變阻器連入圖乙所示的實(shí)物電路．(3)按圖甲中實(shí)線連接好電路后，閉合開關(guān)S1和S2，接下來的正確操作順序是________．①將導(dǎo)線Ⅰ連接在B上②記下P1位置在刻度尺上的讀數(shù)③記下P2位置在刻度尺上的讀數(shù)④調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，使G的示數(shù)為零⑤改變導(dǎo)線Ⅱ連接在電阻絲上的位置，使G的示數(shù)為零(4)該同學(xué)多次更換定值電阻R0重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．當(dāng)R0＝15Ω時(shí)，記下P1的讀數(shù)為70.00cm，mm2.由此求得電阻絲的電阻率ρ＝________Ω·m.(5)小明同學(xué)認(rèn)為與教材中“測量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)方法相比，上述實(shí)驗(yàn)測得電阻的誤差更?。闶欠裢馑挠^點(diǎn)？請簡要說明理由．________________________________________________________________________________________________________________________________________________7.(2022·江西景德鎮(zhèn)市景德鎮(zhèn)一中高三期末)某實(shí)驗(yàn)小組要測量一根鎳鉻合金絲通過額定電流(0.4A)時(shí)的電阻．把合金絲繞成螺線圈固定在接線板上，提供的實(shí)驗(yàn)器材如圖乙所示：直流電源、電流表、電壓表、滑動變阻器(最大阻值50Ω)、開關(guān)和導(dǎo)線若干．(1)采用如圖甲所示的電路測電阻時(shí)，電壓表一端接線固定，另一端接線接a點(diǎn)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使得電流表示數(shù)為0.40A，此時(shí)電壓表示數(shù)為10.0V；保持滑動變阻器滑片位置不變，電壓表另一端接b點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎不變，電壓表示數(shù)變?yōu)?0.5V．那么本實(shí)驗(yàn)中電壓表另一端接線接________點(diǎn)時(shí)，得到的結(jié)果更接近合金絲電阻的真實(shí)值，此時(shí)電阻的測量值為________Ω.(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)實(shí)驗(yàn)之前滑動變阻器滑片的位置如圖乙所示，根據(jù)第(1)問的解答，為保證實(shí)驗(yàn)的安全性，請你用筆畫線代替導(dǎo)線把乙圖的電路連接完整．8