实验13 伏安法测量电阻（原卷版）-高中物理.docx

1、更多资源关注微信公众号：学起而飞 实验十三实验十三伏安法测量电阻伏安法测量电阻（原卷原卷版）版） 1.常用电表的读数 对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针 的实际位置进行读数即可。 (1)03 V 的电压表和 03 A 的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是 0.1 V 和 0.1 A,看清楚指针的实 际位置,读到小数点后面两位。 (2)对于 015 V 量程的电压表,精确度是 0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到 0.1 V。 (3)对于0.6 A量程的电流表,精确度是0.02A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时

2、要求“半格估读”, 即读到最小刻度的一半 0.01 A。 【典例 1】 (1)图甲用 0.6 A 量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,表针的示数是A;当使用 3A 量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数为A。 甲乙 (2)图乙使用较小量程时,每小格表示V,图中指针的示数为V,若使用的是较大量程,则这时表 盘刻度每小格表示V,图中表针指示的是V。 2.电流表的内接法和外接法 (1)两种接法的比较 内接法外接法 电路图 误差原因电流表分压 U测=Ux+UA电压表分流 I测=Ix+IV 电阻测量值R测= ?测 ?测=Rx+RARx测量值大于真实值 R测= ?测 ?测= ?V ?+?VRx测

3、量值小于真实值 (2)两种接法的选择 阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若 Rx较小,宜采用电流表外接法。 若 Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 临界值计算法 当 Rx ?V?A时,用电流表内接法。 实验试探法:按图示接好电路,让电压表一根接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下,如果电压表的示数有较 大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示 数变化不大,则可采用电流表内接法。 【典例 2】在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为 20 k

4、,电流表的内阻约为 10 ,选择能够尽量 减小误差的电路图接线进行实验,测得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图甲所示。 甲 (1)根据各点表示的数据描出 I-U 图线,由此求得该电阻的阻值 Rx=(计算结果保留 2 位有效数字)。 (2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图。 乙 (2)如图丙所示 丙 4.滑动变阻器的连接 (1)两种控制电路的比较(不计电源内阻) 更多资源关注微信公众号：学起而飞 方式 内容 限流式接法分压式接法对比说明 两种接法 电路图 串、并联关系不同 负载 R 上 电压调节 范围 RE R+RabUE 0UE分压电路调节范围大 负载 R 上 电流调节 范围

5、 E R+RabI E R 0IE R 分压电路调节范围大 闭合 S 前 滑片 P 位置 b 端a 端都是为了保护电路元件 (2)必须选用分压式的 3 种情况 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大,待测电阻上的电流(或 电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法。 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另 一端,待测电阻上的电流或电压变化不明显,此时,应改用分压式接法。 若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式接法。 【易错警示】两种电路均可使用的情况下,应

6、优先采用限流式接法,因为限流式接法简单、能耗低。 【典例 3】为测量“12 V5 W”的小电珠在不同电压下的功率,给定了以下器材: 电源:12 V,内阻不计; 电流表:量程为 00.6 A、03 A,内阻约为 0.2 ; 电压表:量程为 03 V、015 V,内阻约为 15 k; 滑动变阻器:020 ,允许通过的最大电流为 1 A; 开关一个,导线若干,实验要求加在小电珠上的电压可从零开始调节。 (1)以下四个电路图你认为最合适的是()。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 (2)在本实验中,电流表的量程选。 【针对训练 3】欲用伏安法测定一段阻值约为 5 的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确

7、,现备有以下器 材: A.电池组(3 V,内阻为 1 ) B.电流表(03 A,内阻为 0.0125 ) C.电流表(00.6 A,内阻为 0.125 ) D.电压表(03 V,内阻为 3 k) E.电压表(015 V,内阻为 15 k) F.滑动变阻器(020 ,允许通过的最大电流为 1 A) G.滑动变阻器(02000 ,允许通过的最大电流为 0.3 A) H.开关、导线 (1)滑动变阻器应选用的是。(填写器材的字母代号) (2)实验电路应采用电流表(选填“内”或“外”)接法,采用此接法测得的电阻值比其真实值偏 (选填“大”或“小”),造成这种误差的主要原因是。 (3)设实验中,电流表、电

8、压表的某组示数如图甲所示,图示中 I=A,U=V。 甲 (4)为使通过待测金属导线的电流能在 00.5 A 范围内改变,请按要求在虚线框内画出测量待测金属导线的电 阻 Rx的原理电路图。 5电表的反常规用法 电流表、电压表如果知道其内阻,它们的功能就不仅仅是测电流或电压。因此,如果知道电表的内阻,电流 更多资源关注微信公众号：学起而飞 表、电压表就既可以测电流,也可以测电压,还可以作为定值电阻来用,即“一表三用”。 【典例 4】实验室购买了一捆标称长度为 100 m 的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先 测得导线横截面积为 1.0 mm2,查得铜的电阻率为 1.710-8m,再

9、利用图甲所示的电路测出铜导线的电阻 Rx, 从而确定导线的实际长度。 甲乙 可供使用的器材有: 电流表:量程为 00.6 A,内阻约为 0.2 ; 电压表:量程为 03 V,内阻约为 9 k; 滑动变阻器 R1:最大阻值为 5 ; 滑动变阻器 R2:最大阻值为 20 ; 定值电阻:R0=3 ; 电源:电动势为 6 V,内阻可不计; 开关、导线若干。 回答下列问题: (1)实验中滑动变阻器应选(选填“R1”或“R2”),闭合开关 S 前应将滑片移至(选填“a”或“b”)端。 (2)在实物图丙中,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。 丙 (3)调节滑动变阻器,当电流表的示数为

10、0.50A 时,电压表示数如图乙所示,示数为V。 (4)导线实际长度为m(计算结果保留 2 位有效数字)。 【针对训练 4】有一电阻 Rx,其阻值在 40 50 之间,需进一步测定其阻值,现有下列器材: 电池组 E,电动势为 9 V,内阻忽略不计; 更多资源关注微信公众号：学起而飞 电压表,量程为 010 V,内阻为 20 ; 电流表,量程为 050 mA,内阻约为 20 ; 电流表,量程为 0300 mA,内阻约为 4 ; 滑动变阻器 R1,阻值范围为 0100 ,额定电流为 1 A; 滑动变阻器 R2,阻值范围为 01700 ,额定电流为 0.3 A; 开关 S 及导线若干。 实验电路图如

11、图所示,实验中要求多测几组电流、电压值。在实验中应选电流表和滑动变阻 器。 【典例 5】某同学通过实验测定一个阻值约为 5 的电阻 Rx的阻值。 (1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(050 ,允许通过的最大电流为 2 A)、开关和导线若干,以及 下列电表: A.电流表(03 A,内阻约为 0.025 ) B.电流表(00.6 A,内阻约为 0.125 ) C.电压表(03 V,内阻约为 3 k) D.电压表(015 V,内阻约为 15 k) 为减小测量误差,在实验中,电流表应选用(选填器材前的字母),电压表应选用(选填器 材前的字母);实验电路应采用下图中的(选填“甲”或“乙”)

12、。 (2)图丙是测量 Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成 图中实物间的连线。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 丙 (3)接通开关,改变滑动变阻器滑片 P 的位置,并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U。某次电表示数 如图丁所示,可得该电阻的测量值 Rx=? ?= 。(结果保留 2 位有效数字) 丁 【针对训练 5】要测量一根电阻丝的阻值,某同学采用的做法如下。 (1)先用多用电表的欧姆挡进行粗测,当选择开关旋至“R10”时,指针指在接近刻度盘右端的位置;当选 择开关旋至另一位置进行测量时,指针指示的位置接近刻度盘的中央位置,如图甲所示,则

13、所测电阻的阻值 为。 甲 (2)用以下器材进行较准确的测量,实验室中提供的实验器材如下: 电压表(量程为 06 V,内阻约为 3 k); 电流表(量程为 00.6 A,内阻约为 0.5 ); 电流表(量程为 03A,内阻约为 0.1 ); 电源 E1(电动势为 6 V,内阻不计); 电源 E2(电动势为 12 V,内阻不计); 滑动变阻器 R(最大阻值为 10 ); 开关 S 和导线若干。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 实验时电源应选,电流表应选。(填器材代号) 如果要求加在电阻丝上的电压从零开始增加,请在虚线框内帮他设计一个电路图。在你所设计的电路 中,闭合开关前变阻器的滑片应移到最端。

14、 实 验 中 受 诸 多 因 素 的 影 响 会 产 生 误 差 , 请 你 说 出 产 生 误 差 的 两 条 原 因:,。 调节变阻器的滑片,使电压表的示数每次都比上一次增加 0.5 V,结果发现电流表的示数每次比上一次 增加的数值都不一样,呈越来越小的趋势,且随着电压的增大和实验时间的延长,这种情况越来越明显。 试说明 产生这一现象的主要原因:。 电表读数误差电压表分流误差随温度升高电阻丝的电阻率增大 【典例 6】为了测量量程为 3 V 的电压表的内阻(内阻约为 2000 ),实验室可以提供的器材有: 电流表,量程为 00.6 A,内阻约为 0.1 ; 电压表,量程为 05 V,内阻约为

15、 3500 ; 电阻箱 R1,阻值范围为 09999 ; 电阻箱 R2,阻值范围为 099.9 ; 滑动变阻器 R3,最大阻值约为 100 ,允许通过的最大电流为 1.5 A; 电源 E,电动势为 6 V,内阻约为 0.5 ; 单刀双掷开关 S,单刀单掷开关 K,导线若干。 (1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表的内阻的实验电路,画出电路原理图(图中的 元件要用题中相应的英文字母标注)。 (2)写出计算电压表的内阻 RV的计算公式:RV=。 【针对训练 6】要测量电压表的内阻 RV1,其量程为 02 V,内阻约为 2 k。实验室提供的元件有: 电流表,量程为 00.6 A,内阻

16、约为 0.1 ; 电压表,量程为 05 V,内阻约为 5 k; 定值电阻 R1,阻值为 30 ; 定值电阻 R2,阻值为 3 k; 滑动变阻器 R3,最大阻值为 100 ,允许通过的最大电流为 1.5A; 更多资源关注微信公众号：学起而飞 电源 E,电动势为 6 V,内阻约为 0.5 ; 开关 S 一个,导线若干。 (1)有人拟将待测电压表和题中所给的电流表串联接入电压合适的测量电路中,测出的电压和电 流,再计算出 RV1。该方案实际上不可行,其最主要的原因是。 (2)请从上述元件中选择必要的元件,设计一个测量电压表内阻 RV1的实验电路。要求测量尽量准确, 实验必须在同一电路中,且在不增减元

17、件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图(图甲中电源与开关已 连接好),并标出所选元件的相应字母代号。 甲 (3)由上问写出电压表内阻 RV1的表达方式,说明式中各测量量的物理意义。 【典例 7】分别读出下表中的电压表和电流表的示数,并填在表格中。 电表所选量程测量值 03 V 015 V 03 A 00.6 A 【针对训练 7】一个未知电阻,无法估计其阻值,某同学用伏安法测量此电阻,用如图甲、乙所示两种电路各测 一次,用图甲测得的数据是 3.0 V,3.0 mA,用图乙测得的数据是 2.9 V,4.0 mA,由此可知,用图测得 Rx的误差较小,测量值 Rx=。 甲乙 【典例 8】某待测电阻

18、 Rx的阻值约为 20 ,现要测量其阻值,实验室提供器材如下: 电流表(量程为 150 mA,内阻 r1约为 10 ) 电流表(量程为 20 mA,内阻 r2=30 ) 电压表(量程为 15 V,内阻约为 10 k) 定值电阻 R0=100 更多资源关注微信公众号：学起而飞 滑动变阻器 R,最大阻值为 5 电源 E,电动势 E=4 V(内阻不计) 开关 S 及导线若干 (1)根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的1 3,请你在虚线框内画出测量 Rx的一种实 验原理图。(图中元件用题干中相应英文字母符号标注) (2)实验时电流表的读数为 I1,电流表的读数为 I2,用已知和测

19、得的物理量表示,Rx=。(用字母表 示) 【针对训练 8】某同学为了测量电流表(量程为 0100 mA,内阻约为 50 )的内阻,实物连接如图所示。 (1)实验可选器材如下: A.电流表量程为 0500 mA B.电流表量程为 0200 mA C.滑动变阻器,阻值范围为 010 D.滑动变阻器,阻值范围为 01000 E.定值电阻阻值 R0=50 电源、开关、导线若干 上述器材中,电流表应选(选填“A”或“B”);滑动变阻器应选(选填“C”或“D”)。 (2)他的实验步骤如下: 闭合开关 S,移动滑动变阻器的滑片 P 至某一位置,记录电流表和的示数,分别记为 I1和 I2。 多次移动滑动变阻器

20、的滑片 P,记录每次和的示数 I1和 I2。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 以 I1为纵坐标,I2为横坐标,作出 I1-I2图线。 请 根 据 他 连 接 的 电 路 及 实 验 步 骤 , 以 r 表 示 电 流 表的 内 阻 , 则 I1随 I2变 化 的 函 数 关 系 式 为;若作出的 I1-I2图线是一过原点的直线,直线的斜率为 k,则待测电流表的内阻 r=。(均用题中物理量符号表示) 【典例 9】某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究,现有如下器材: 电源 E(电动势为 4 V,内阻约为 1 ); 电流表(量程为 05 mA,内阻约为 10 ); 电流表(量程为 00

21、.6 A,内阻约为 1 ); 电压表(量程为 03 V,内阻约为 1 k); 电压表(量程为 015 V,内阻约为 3 k); 滑动变阻器 R1(阻值为 02 ); 滑动变阻器 R2(阻值为 020 ); 开关及导线若干。 他对电阻丝做了有关测量,数据如下表所示: 编号 金属线直 径 D/mm 金属丝直径 的二 次方 D2/mm2 金属丝长 度 L/cm 电阻 R/ 10.2800.0784100.0016.30 20.2800.078450.008.16 30.5600.3136100.004.07 (1)他在某次测量中,用螺旋测微器测金属丝直径,示数如图甲所示,此示数为mm。 (2)图乙是

22、他测量编号为 2 的电阻丝电阻的备选原理图,则该同学应选择电路(选填“A”或“B”)进行测 量。电流表应选,电压表应选,滑动变阻器应选。 (3)已知电阻丝的电阻率为,请你认真分析表中数据,写出电阻 R 与 L、D 间的关系式为 R=。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 甲乙 【针对训练 9】某学习小组欲测量电阻 Rx的阻值,有下列器材供选用: 待测电阻 Rx(阻值约为 300 ) 电压表(量程为 03 V,内阻约为 3 k) 电流表(量程为 010 mA,内阻约为 10 ) 电流表(量程为 020 mA,内阻约为 5 ) 滑动变阻器 R1(阻值为 020 ,允许通过的最大电流为 2 A) 滑动

23、变阻器 R2(阻值为 02000 ,允许通过的最大电流为 0.5A) 直流电源 E(电动势为 3 V,内阻约为 1 ) 开关、导线若干 (1)甲同学根据以上器材设计成用伏安法测量电阻的电路,并能满足 Rx两端电压从 0 开始变化进行多次测量, 则电流表应选择(选填“”或“”);滑动变阻器应选择(选填“R1”或“R2”);电流表采取 (选填“外”或“内”)接法。 (2)乙同学利用所给器材设计出了如图所示的测量电路, 具体操作如下: 如图所示连接好实验电路,闭合开关 S1前调节动变阻器 R1、R2的滑片至适当位置; 闭合开关 S1,断开开关 S2,调节滑动变阻器 R1、R2的滑片,使电流表的示数为

24、电流表的示数的一半。 闭合开关 S2,保持滑动变阻器 R2的滑片位置不变,读出电压表和电流表的示数分别为 U 和 I。 待测电阻的阻值 Rx=。 (3)两种测量电阻 Rx的方法中,(选填“甲”或“乙”)同学的方法更有利于减小系统误差。 【典例 10】在伏安法测电阻的实验中,待测电阻 Rx约为 200 ,电压表的内阻约为 2 k,电流表的内阻约 为 10 ,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式 Rx=? ?计算得出,式中 U 与 I 分别为电压 表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的阻值分别记为 Rx1和 Rx2,则(选填“Rx1”或“Rx2”)更 接近待测电阻的真实值,

25、且测量值 Rx1(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值 Rx2(选填 “大于”“等于”或“小于”)真实值。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 甲 乙 【针对训练 10】某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值 12 V 的蓄电池为电源,导线及其接 触完好。维修人员使用已调好的多用表直流 50 V 挡检测故障。他将黑表笔接在 c 点,用红表笔分别探测电路 的 a、b 点。 (1)断开开关,红表笔接 a 点时多用表指示如图乙所示,读数为V,说明(选填“蓄电池”“保险 丝”“开关”或“小灯”)正常。 乙 (2)红表笔接 b 点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。 【针对训练 11】某同学设计的可调电源电路如图甲所示,R0为保护电阻,P 为滑动变阻器的滑片,闭合开关 S。 甲乙 (1)用电压表测量 A、B 两端的电压:将电压表调零,选择 03 V 挡,示数如图乙,则电压值为V。 (2)在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片 P 应先置于端。 (3)要使输出电压 U 变大,滑片 P 应向端滑动。 (4)若电源电路中不接入 R0,则在使用过程中,存在(选填“断路”或“短路”)的风险。