2021高考物理二轮复习第一篇专题十二考向2伏安法测电阻学案202102242103.doc

考向2 伏安法测电阻

(2020·全国Ⅰ卷)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x,所用电压表的内阻为1 kΩ,电流表内阻为0.5 Ω,该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题:

(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在__________(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。

(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线______(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为______Ω(保留1位小数)。

(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)。

(1)审题破题眼:

(2)命题陷阱点:不能正确分析电流表内接与外界产生的误差及产生误差的原因。

内接测量的电压偏大导致结果偏大,外接测量的电流偏大导致测量结果偏小。

伏安法测电阻的“七诀窍”

1.仪表选择的三个原则:安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。

2.选择电流表内外接法的口诀:“好表要内接”(越接近理想电流表,其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表的内接法,测量值比实际值偏大)。

3.选择滑动变阻器接法的口诀:“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定,并联总电流主要由电阻小的支路决定,故并联电路对小电阻的变化更敏感,即小电阻“控制”着大电阻)。

4.电表有时可以反常规使用:已知内阻的电压表可当电流表使用,已知内阻的电流表可当电压表使用。

5.定值电阻的常见用途:保护电路、分压或分流。

6.电压表量程的选择:比电源电动势略大或相差不大。

7.电流表量程的选择:和电压表量程与被测电阻的比值相差不大。

1.(测电阻率)在“测定金属的电阻率”的实验中,被测金属丝的电阻大约为6 Ω,先用刻度尺测出金属丝的长度l以及金属丝的直径d,接着用伏安法测出金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I,计算出它的电阻,再根据电阻公式计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测的金属丝外, 还有如下供选择的实验器材:

直流电源E:电动势约为4.5 V,内阻很小;

电流表A1:量程0～0.6 A,内阻为0.125 Ω;

电流表A2:量程0～3 A,内阻为0.025 Ω;

电压表V1:量程0～3 V,内阻为3 kΩ;

电压表V2:量程0～15 V,内阻为15 kΩ;

滑动变阻器R1:最大阻值10 Ω,允许通过的最大电流为0.2 A;

滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω,允许通过的最大电流为1.0 A;

开关,导线若干。

要求有较高的测量精度,并能测得多组数据。

(1)在可供选择的器材中,应该选用的电流表是__________,应该选用的电压表是__________,应该选用的滑动变阻器是__________(填器材符号)。

(2)根据所选的器材,在如图所示虚线框中画出实验电路图。

(3)用测得的物理量表示电阻率的表达式为ρ=__________(用字母表示)。

2.(测电阻)某同学用图甲所示电路测量电流表G1的内阻r1。供选择的仪器有:

待测电流表G1(0～5 mA,内阻约200 Ω);

电流表G2(0～10 mA,内阻约100 Ω);

定值电阻R1(100 Ω);定值电阻R2(200 Ω);

滑动变阻器R3(0～1 000 Ω);

滑动变阻器R4(0～400 Ω);

电源E(电动势6 V,内阻可不计);

开关S及导线若干。

(1)实验中要求电流表G1能达到满偏,则定值电阻应选__________(选填“R1”或“R2”),滑动变阻器应选__________(选填“R3”或“R4”),按照电路图,闭合开关S前应将滑动触头移至__________端(选填“a”或“b”)。

(2)在图乙所示实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。

(3)实验步骤如下:按电路图连接电路,将滑动变阻器的滑动触头移至一端;闭合开关S,移动滑动触头至某一位置,记录G1、G2的读数I1、I2;多次移动滑动触头,记录相应的G1、G2的读数I1、I2;以I1为纵坐标,I2为横坐标,作出相应图线,如图丙所示。若图中直线的斜率为k,请用题中所给符号写出待测电流表内阻的表达式r1=__________。

专题十二电学实验

考向2

///研透真题·破题有方///

【解析】(1)若将电压表跨接在O、P之间,I=+,解得U=·I,根据一次函数关系可知对应斜率为,且

数关系可知对应斜率为(R x+R A),且(R x+R A)>R x,结合图象的斜率可知k I>k II,所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O、P之间。

(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻,通过图象斜率估算待测电阻为50 Ω左右,而

==20、==100,则<,说明电流表的分压较小,电压表的分流较大,所以电压表应跨接在O、Q之间,所以选择图线I得到的结果较为准确。根据图象可知R x+R A=≈50.5 Ω。

(3)考虑电流表内阻,修正后待测电阻的阻值R x=50.5 Ω-0.5 Ω=50.0 Ω。

答案:(1)O、P (2)I 50.5 (3)50.0

///多维猜押·制霸考场///

1.【解析】(1)电源电动势约为4.5 V,被测金属丝电阻约为6 Ω,干路中的最大电流约为0.75 A,故电流表选A1,电压表选V1,滑动变阻器R1的最大允许电流0.2 A太小,影响测量的范围,所以滑动变阻器选R2。

(2)待测金属丝电阻较小,电流表应采用外接法,要求能测得多组数据,故滑动变阻器应采用分压接法,电路图如图所示。

(3)由R=及R=ρ,又S=π()2=,得ρ===。

答案:(1)A1V1R2(2)见解析图

(3)

2.【解析】(1)因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍,所以定值电阻和待测电流表内阻接近,定值电阻应选R2;滑动变阻器采用限流式接法,电路中最小电阻R==Ω=600 Ω,则滑动变阻器应选用R3;为保证电路安全,应将滑动触头移至a端,使电路中的起始电流最小。

(2)据电路图连实物图如图所示。

(3)根据电流关系可得I2=I1+,又=k,解得r1=(-1)R2。

答案:(1)R2R3 a (2)见解析图

(3)(-1)R2