熱點(diǎn)06 近似法-2021年高考物理【熱點(diǎn)·重點(diǎn)·難點(diǎn)】（新高考版）（解析版）

2021年高考物理【熱點(diǎn)?重點(diǎn)?難點(diǎn)】專(zhuān)練(新高考專(zhuān)用)

熱點(diǎn)06近似法

【熱點(diǎn)解讀】

在物理實(shí)驗(yàn)中，影響物理量的因素往往較多，為了分析認(rèn)識(shí)所研究問(wèn)題的本質(zhì)屬性，需要突

出實(shí)際問(wèn)題的主要因素，而忽略某些次要因素，進(jìn)行近似處理的方法叫做近似法。近似法是研究物

理問(wèn)題的基本思想方法之一，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中具有廣泛的應(yīng)用。

在運(yùn)用近似法設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，為了提高實(shí)驗(yàn)的精度，減小誤差，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)條件控制在一定要

求中，如用“伏安法”測(cè)電阻時(shí)，應(yīng)根據(jù)待測(cè)電阻、電流表和伏特表內(nèi)阻的大小關(guān)系，合理選擇連

接方式。用“半值法”測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)，應(yīng)保證滑動(dòng)變阻器電阻遠(yuǎn)大于電阻箱電阻。在驗(yàn)證牛頓第

二定律的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保證小車(chē)和祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶的質(zhì)量。在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)

中，采取大于半格的算一格，小于半格的舍棄等。

【限時(shí)檢測(cè)】(建議用時(shí)：2()分鐘)

1.在“測(cè)量某未知材料的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需要用伏安法測(cè)定這段材料兩端的電壓和通過(guò)其的電流,

以及這段金屬材料的長(zhǎng)度和直徑。

(1)如下圖所示:

乙

甲圖中用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬材料的長(zhǎng)度為cm；乙圖中用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬材料

的直徑為mm；

(2)實(shí)驗(yàn)中，先將電壓表接〃點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為3=3.0V,人3.0mA,然后將電壓表改接在匕

點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為S=2.4V,/2=3.2mA,則下列說(shuō)法正確的有()

口..:

A.電壓表接到人點(diǎn)誤差較小

B.待測(cè)電阻的準(zhǔn)確值是750c

C.待測(cè)電阻的準(zhǔn)確值大于1000。

D.待測(cè)電阻的阻值介于750。到1000C之間

【答案】10,4055.678-5.680AD

【解析】

(1)甲圖中用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬材料的長(zhǎng)度為10.4cm+0.05mmx1=10.405mm；

乙圖中用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬材料的直徑為5.5mm+0.01mmxl8.0=5.680mm：

(2)A.兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為

△U=|Ui-U2l=|3.0-2.4|V=0.6V

△/=|/i-/2|=|3.0-3.2|mA=0.2mA

顯然，電壓表示數(shù)變化較電流表示數(shù)變化明顯，這說(shuō)明電流表的分壓作用較大，為了減小誤差，應(yīng)

采用電流表外接法，即電壓表接6點(diǎn)，故A正確。

B.接〃有

2.4

&3.2x10-3Q=750Q

故測(cè)量值為750C,因接分點(diǎn)時(shí)，根據(jù)電路特點(diǎn)知電流表測(cè)得為總電流，偏大，所以電阻測(cè)量值偏小,

故待測(cè)電阻的準(zhǔn)確值大于750C,故B錯(cuò)誤;

CD.接〃有

U3

R=j=—^。=1000Q

'/,3x10-3

此時(shí)電壓表測(cè)量為總電壓，偏大，所以測(cè)量值偏大，待測(cè)電阻的準(zhǔn)確值小于1000C,所以待測(cè)電阻

的阻值介于750。到1000。之間，故C錯(cuò)誤，D正確。

故選AD。

2.在“測(cè)定金屬絲的電阻率'’的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行了如下測(cè)量:

一=~30

?|||叫川|||||||川||叫川||叫川I而而||||||叫III

19202122232425cnm

工0_^尹~20

甲

⑴用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度。測(cè)量3次，求出其平均值L其中一次

測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對(duì)齊，圖中讀數(shù)為cm。用螺

旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，選不同的位置測(cè)量3次，求出其平均值/其中一次測(cè)量結(jié)果如圖乙

所示，圖中讀數(shù)為mm。

(2)采用如左下圖所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻。電阻的測(cè)量值比真實(shí)值___________(填“偏大”或“偏

小”)。若電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為/,最后可由公式〃=計(jì)算出金屬絲的電阻率(用

直接測(cè)量的物理量表示)。

(3)請(qǐng)你根據(jù)電路圖在右邊的實(shí)物圖中進(jìn)行實(shí)物連線。(電流表選0.6A量程，電壓表選

3V量程)

7ld2V

【答案】24.13(24.12-24.14)0.740偏小

4IL

【解析】

(1)因?yàn)楹撩卓潭瘸叩木_度是0.1cm,所以讀數(shù)時(shí)要保留到精確度的下一位，讀數(shù)為24.13cm；

螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為

0.5mm+24.0x0.01mm=0.740mm

(2)圖示電路圖可知，電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用電流的測(cè)量值偏大,

由歐姆定律可知

電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值;

由電阻定律可知

解得電阻率

7rRd27vd2U

p=-------=--------

4LAIL

(3)由于金屬絲電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法；變阻器用限流式接法，實(shí)驗(yàn)電路圖

連接如圖所示

3.已粗略測(cè)得某金屬電阻絲的阻值約為6Q,為了更精確地測(cè)量這根金屬電阻絲的阻值，進(jìn)而測(cè)得

其電阻率，實(shí)驗(yàn)小組采用伏安法繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：

A.電源E(電動(dòng)勢(shì)3.0V,內(nèi)阻約0.5。)

B.電壓表V，(0W,內(nèi)阻約3k。)

C.電壓表V2(()□15V,內(nèi)阻約15kO)

D.電流表A1(000.6A,內(nèi)阻約0.125。)

E.電流表A?(003A,內(nèi)阻約0.025C)

F.滑動(dòng)變阻器K(0~5C,3A)

G.滑動(dòng)變阻器&(0-1750Q,1.5A)

H.開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干

⑴為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，并能在實(shí)驗(yàn)中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

、連接電路時(shí)，電壓表應(yīng)選、電流表應(yīng)選(均選填選項(xiàng)前的字

母)；

(2)如圖所示，實(shí)驗(yàn)小組使用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬電阻絲的直徑為mm；

（3）請(qǐng)?jiān)趫D中用連線代替導(dǎo)線完成實(shí)驗(yàn)器材的連接（提示:注意選取合適的電表量程）

（4）關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的誤差，下列說(shuō)法中正確的是（本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)）（選

填選項(xiàng)前的字母）；

A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬電阻絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差

B.用U-/圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求金屬電阻絲電阻可減小偶然誤差

C.由于電流表或電壓表內(nèi)阻的影響會(huì)使本次實(shí)驗(yàn)電阻率測(cè)量值小于真實(shí)值

（5）保持圖中的電源、開(kāi)關(guān)及滑動(dòng)變阻器組成的原控制電路部分不變，實(shí)驗(yàn)小組對(duì)測(cè)量電路進(jìn)行了創(chuàng)

新。如圖甲所示，在金屬電阻絲上夾有一個(gè)可沿電阻絲滑動(dòng)的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱C,

按下P時(shí)，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出。實(shí)驗(yàn)中改變觸頭P與電阻絲接觸

的位置，并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)U保持不變，分別測(cè)量出多組接入電路中電阻絲

的長(zhǎng)度3記錄對(duì)應(yīng)的電流利用測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出;-L圖像，已知其中圖線上某點(diǎn)的坐標(biāo)為（。,勿，

如圖乙所示。根據(jù)圖像信息，用電阻絲的直徑4電壓U、〃及必要常數(shù)可計(jì)算得出電阻絲的電

阻率o

BC

【解析】

(1)因要求在實(shí)驗(yàn)中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，為了調(diào)節(jié)方便,

滑動(dòng)變阻器選用最大阻值和被測(cè)電阻相近的，故選用F；

電壓表選用量程和電源電動(dòng)勢(shì)接近的，故根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V,故電壓表選用B：

根據(jù)電壓表量程可知，通過(guò)電阻的最大電流為

/=2=0.5A

R

故電流表選用D；

(2)螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬電阻絲的直徑為

d=0.5mm+17.5xO.Olmm=0.675mm

(3)由于待測(cè)電阻以約為6C,有段，故電流表采用外接法，實(shí)物連接如下圖

(4)A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬電阻絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差,故A錯(cuò)誤;

B.用U-/圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求金屬電阻絲電阻可減小偶然誤差，故B正確；

C.本實(shí)驗(yàn)采用的是電流表外接法，由于電壓表分流導(dǎo)致電流表測(cè)量值偏大，根據(jù)R=與■可知電阻

測(cè)量值偏小，再由R=可知電阻率測(cè)量值小于真實(shí)值，故C正確。

故選BC。

(5)根據(jù)H=5和R=可得

Ius

由圖象斜率可得

p_b

US~~a

其中

7id~

Sc=-----

4

聯(lián)立解得

nbUd2

P=--------

4。

4.用伏安法測(cè)量一段金屬絲的電阻(阻值大約是5歐)，主要備有儀器如下:

A.電動(dòng)勢(shì)為6V的直流電源

B.量程為0~3V,內(nèi)阻約為5kQ的電壓表

C.量程為。?15V、內(nèi)阻約為15k。的電壓表

D.量程為。?600mA、內(nèi)阻約為2。的電流表

E.量程為0?100mA、內(nèi)阻約為150。的電流表

F.阻值為0?10Q、額定電流為1.0A的滑動(dòng)變阻器

則本實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選用（填代號(hào)）；電流表須采用接法（填"外''或"內(nèi)”）,

測(cè)量值___________（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】D外偏小

【解析】

因電源電動(dòng)勢(shì)為6V,電壓表只提供了量程為3V的，則待測(cè)電阻的最大電流為

/1mx=~=3A=0.6A

（5

故電流表選擇D即可；

因

々25<RARV=2X5000=10000

則待測(cè)電阻為小電阻，采用電流表的外接法可以減小系統(tǒng)誤差；

采用電流表外接法時(shí)，電壓表分流導(dǎo)致電流的測(cè)量值偏大，則待測(cè)電阻的測(cè)量值偏小。

5.某同學(xué)在“測(cè)量金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，從實(shí)驗(yàn)室找到的器材如下：

待測(cè)金屬絲（阻值約為幾歐）；

電壓表（量程3V,內(nèi)阻約3KQ）；

電流表（量程0.6A,內(nèi)阻約0.2。）

干電池兩節(jié)；

滑動(dòng)變阻器R（最大阻值約20Q）；

螺旋測(cè)微器；

毫米刻度尺；

開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。

圖甲圖乙

⑴用刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)為/,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，如圖甲所示，其直徑為

d=mm。

(2)本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)器材用筆畫(huà)線代替導(dǎo)

線在圖乙中把實(shí)物連線圖補(bǔ)充完整_________。

⑶若某次實(shí)驗(yàn)中電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為/，則金屬絲的電阻率P=(用

【解析】

⑴由圖示螺旋測(cè)微器可知，其讀數(shù)為

d=0.5mm+14.5x0.01mm=0.645mm

(2)待測(cè)金屬絲電阻為幾歐，而電壓表內(nèi)阻為3KC,電流表內(nèi)阻為0.2C,可知電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于

待測(cè)金屬絲電阻，則電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)物連線圖如下圖所示

⑶設(shè)金屬絲的電阻為"，由歐姆定律得

氏4

乂由電阻定律得

&=p-

xS

兀r

4

聯(lián)立上式，解得

7Ld2U

p=--------

4〃

6.在做《測(cè)定金屬的電阻率》的實(shí)驗(yàn)中，若待測(cè)電阻絲的電阻約為5Q,要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,

備有以下器材:

A.電池組（3V、內(nèi)阻1Q）

B.電流表（0-0.6A,內(nèi)阻約0.125C）

C.電壓表（0-3V,內(nèi)阻約4kC）

D.滑動(dòng)變阻器（0-20C,允許最大電流1A）

E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線

R\

（1）某同學(xué)采用了如圖所示的部分電路測(cè)量電阻，則測(cè)量值比真實(shí)值偏（選填“大”或“小”）。

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)得到的伏安特性曲線如圖所示，圖中段向上彎曲的主要原因是下面的