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

2021年高考物理【熱點?重點?難點】專練(新高考專用)

熱點06近似法

【熱點解讀】

在物理實驗中，影響物理量的因素往往較多，為了分析認(rèn)識所研究問題的本質(zhì)屬性，需要突

出實際問題的主要因素，而忽略某些次要因素，進行近似處理的方法叫做近似法。近似法是研究物

理問題的基本思想方法之一，在中學(xué)物理實驗中具有廣泛的應(yīng)用。

在運用近似法設(shè)計的實驗中，為了提高實驗的精度，減小誤差，應(yīng)將實驗條件控制在一定要

求中，如用“伏安法”測電阻時，應(yīng)根據(jù)待測電阻、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”測電流表內(nèi)阻時，應(yīng)保證滑動變阻器電阻遠(yuǎn)大于電阻箱電阻。在驗證牛頓第

二定律的實驗中，應(yīng)保證小車和祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶的質(zhì)量。在用油膜法估測分子大小的實驗

中，采取大于半格的算一格，小于半格的舍棄等。

【限時檢測】(建議用時：2()分鐘)

1.在“測量某未知材料的電阻率”的實驗中，需要用伏安法測定這段材料兩端的電壓和通過其的電流,

以及這段金屬材料的長度和直徑。

(1)如下圖所示:

乙

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

的直徑為mm；

(2)實驗中，先將電壓表接〃點，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，讀得兩表示數(shù)分別為S=2.4V,/2=3.2mA,則下列說法正確的有()

口..:

A.電壓表接到人點誤差較小

B.待測電阻的準(zhǔn)確值是750c

C.待測電阻的準(zhǔn)確值大于1000。

D.待測電阻的阻值介于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)卡尺測量金屬材料的長度為10.4cm+0.05mmx1=10.405mm；

乙圖中用螺旋測微器測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，故A正確。

B.接〃有

2.4

&3.2x10-3Q=750Q

故測量值為750C,因接分點時，根據(jù)電路特點知電流表測得為總電流，偏大，所以電阻測量值偏小,

故待測電阻的準(zhǔn)確值大于750C,故B錯誤;

CD.接〃有

U3

R=j=—^。=1000Q

'/,3x10-3

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

的阻值介于750。到1000。之間，故C錯誤，D正確。

故選AD。

2.在“測定金屬絲的電阻率'’的實驗中，某同學(xué)進行了如下測量:

一=~30

?|||叫川|||||||川||叫川||叫川I而而||||||叫III

19202122232425cnm

工0_^尹~20

甲

⑴用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次，求出其平均值L其中一次

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

旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求出其平均值/其中一次測量結(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量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實值___________(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〃=計算出金屬絲的電阻率(用

直接測量的物理量表示)。

(3)請你根據(jù)電路圖在右邊的實物圖中進行實物連線。(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)因為毫米刻度尺的精確度是0.1cm,所以讀數(shù)時要保留到精確度的下一位，讀數(shù)為24.13cm；

螺旋測微器的讀數(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量值偏大,

由歐姆定律可知

電阻的測量值小于真實值;

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，實驗電路圖

連接如圖所示

3.已粗略測得某金屬電阻絲的阻值約為6Q,為了更精確地測量這根金屬電阻絲的阻值，進而測得

其電阻率，實驗小組采用伏安法繼續(xù)進行測量。現(xiàn)有實驗器材如下：

A.電源E(電動勢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.滑動變阻器K(0~5C,3A)

G.滑動變阻器&(0-1750Q,1.5A)

H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干

⑴為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，并能在實驗中獲得盡可能大的電壓調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應(yīng)選用

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

母)；

(2)如圖所示，實驗小組使用螺旋測微器測得金屬電阻絲的直徑為mm；

（3）請在圖中用連線代替導(dǎo)線完成實驗器材的連接（提示:注意選取合適的電表量程）

（4）關(guān)于本次實驗中產(chǎn)生的誤差，下列說法中正確的是（本實驗所用測量儀器均已校準(zhǔn)）（選

填選項前的字母）；

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

B.用U-/圖像處理實驗數(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)阻的影響會使本次實驗電阻率測量值小于真實值

（5）保持圖中的電源、開關(guān)及滑動變阻器組成的原控制電路部分不變，實驗小組對測量電路進行了創(chuàng)

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

按下P時，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出。實驗中改變觸頭P與電阻絲接觸

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

的長度3記錄對應(yīng)的電流利用測量數(shù)據(jù)畫出;-L圖像，已知其中圖線上某點的坐標(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)可計算得出電阻絲的電

阻率o

BC

【解析】

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

滑動變阻器選用最大阻值和被測電阻相近的，故選用F；

電壓表選用量程和電源電動勢接近的，故根據(jù)電源電動勢為3.0V,故電壓表選用B：

根據(jù)電壓表量程可知，通過電阻的最大電流為

/=2=0.5A

R

故電流表選用D；

(2)螺旋測微器測得金屬電阻絲的直徑為

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

(3)由于待測電阻以約為6C,有段，故電流表采用外接法，實物連接如下圖

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

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

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

測量值偏小，再由R=可知電阻率測量值小于真實值，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.電動勢為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的滑動變阻器

則本實驗中，電流表應(yīng)選用（填代號）；電流表須采用接法（填"外''或"內(nèi)”）,

測量值___________（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】D外偏小

【解析】

因電源電動勢為6V,電壓表只提供了量程為3V的，則待測電阻的最大電流為

/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，電壓表分流導(dǎo)致電流的測量值偏大，則待測電阻的測量值偏小。

5.某同學(xué)在“測量金屬絲電阻率”的實驗中，從實驗室找到的器材如下：

待測金屬絲（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)；

滑動變阻器R（最大阻值約20Q）；

螺旋測微器；

毫米刻度尺；

開關(guān)、導(dǎo)線若干。

圖甲圖乙

⑴用刻度尺測得金屬絲長為/,用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖甲所示，其直徑為

d=mm。

(2)本實驗滑動變阻器采用限流式接法，為了盡量減小實驗誤差，根據(jù)所給實驗器材用筆畫線代替導(dǎo)

線在圖乙中把實物連線圖補充完整_________。

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

【解析】

⑴由圖示螺旋測微器可知，其讀數(shù)為

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

(2)待測金屬絲電阻為幾歐，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

待測金屬絲電阻，則電流表應(yīng)采用外接法，實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《測定金屬的電阻率》的實驗中，若待測電阻絲的電阻約為5Q,要求測量結(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.滑動變阻器（0-20C,允許最大電流1A）

E.開關(guān)、導(dǎo)線

R\

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

根據(jù)測量數(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