高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題八 第2講 伏安法測(cè)電阻課件

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1、第 2 講伏安法測(cè)電阻考點(diǎn) 1電表及其改裝1電流計(jì)的原理和主要參數(shù)(1)電流計(jì)是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)所制成的，且指針偏角與電流強(qiáng)度 I 成正比，即kI，故表的刻度均勻(2)電流計(jì)的主要參數(shù)：表頭內(nèi)阻 Rg，即電流計(jì)線圈的電阻；滿偏電流 Ig，即電流計(jì)允許通過(guò)的最大電流值，此時(shí)指針達(dá)到滿偏；滿偏電壓 Ug，即指針滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓，有UgIgRg.圖 821圖 8221(單選)如圖 823，電流表是由靈敏電流計(jì) G 與電阻R 并聯(lián)而成的，若使用中發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍偏小些，4注意：改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴(kuò)大了，但通過(guò)電流計(jì)的最大電流或加在電流計(jì)兩端的最大電

2、壓仍為電流計(jì)的滿偏電流 Ig 和滿偏電壓 Ug，只是由于串聯(lián)電路的分壓或并聯(lián)電路的分流使表的量程擴(kuò)大了采取如下哪種措施能加以改進(jìn)()答案：A圖 823A在 R 上串聯(lián)一個(gè)比 R 小得多的電阻B在 R 上串聯(lián)一個(gè)比 R 大得多的電阻C在 R 上并聯(lián)一個(gè)比 R 小得多的電阻D在 R 上并聯(lián)一個(gè)比 R 大得多的電阻小得多的電阻，A 正確 解析：讀數(shù)偏小表示 R 的分流太大，要使 R 分流變小，則應(yīng)增大 R，又由于只是稍微偏小，所以應(yīng)在 R 上串聯(lián)一個(gè)比 R2(單選)一個(gè)電壓表的量程為 3 V，當(dāng)給它串聯(lián)一個(gè) 6 k的電阻后，去測(cè)一個(gè) 3 V 電壓時(shí)，示數(shù)為 1 V，則這個(gè)電壓表內(nèi)阻為()CA2 kB

3、6 kC3 kD1 k解析：與 6 k的電阻串聯(lián)后接到 3 V 電壓時(shí)，示數(shù)為 1 V，則量程擴(kuò)大了 n3 倍，由串聯(lián)分壓關(guān)系得 R(n1)RV，所以RV3 k，C 正確考點(diǎn) 2伏安法測(cè)電阻1伏安法測(cè)電阻的兩種電路接法2.兩種控制電路(1)兩種控制電路比較(2)兩種控制電路的選擇下列三種情況必須選用分壓式接法a要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開(kāi)始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路)；b當(dāng)用電器的電阻 RL 遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值 R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù))時(shí)；(因?yàn)槿粲孟蘖鞣ǎ琑L 兩端電壓變化不明顯)c若采用限流接法，電路中實(shí)際電

4、壓(或電流)的最小值仍超過(guò) RL 的額定值時(shí)，只能采用分壓接法下列情況可選用限流式接法a測(cè)量時(shí)電路電流或電壓沒(méi)有要求從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測(cè)量，且 RL 與 R0 接近或 RL 略小于 R0，采用限流式接法；b電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時(shí)，采用限流式接法；c沒(méi)有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡(jiǎn)便和節(jié)能因素采用限流式接法電流表 A1 (量程 00.6 A，內(nèi)阻 0.2 )；電流表 A2(量程 03 A，內(nèi)阻 0.05)；電壓表 V1(量程 03 V，內(nèi)阻 3 k)；電壓表 V2(量程 015 V，內(nèi)阻 15 k)；

5、滑動(dòng)變阻器 R0(050)，蓄電池(電動(dòng)勢(shì)為 6 V)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線為 了 較 準(zhǔn) 確 測(cè) 量 Rx 阻 值 ， 電 壓 表 、 電 流 表 應(yīng) 選_，并在下面畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖3用伏安法測(cè)量某一電阻 Rx 的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)電阻 Rx(阻值約 5，額定功率為 1 W)；圖28A電流表 A1(量程 300 mA，內(nèi)阻約 1 )B電流表 A2(量程 0.6 A，內(nèi)阻約 0.3 )C電壓表 V1(量程 3.0 V，內(nèi)阻約 3 k)D電壓表 V2(量程 5.0 V，內(nèi)阻約 5 k)E滑動(dòng)變阻器 R1(最大阻值為 50 )F滑動(dòng)變阻器 R2(最大阻值為 500 )G電源 E(電動(dòng)勢(shì) 4 V，內(nèi)阻

6、可忽略)H開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干4某電阻額定電壓為 3 V(阻值大約為 10 )為測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材：動(dòng)變阻器_(2)應(yīng)采用的電路圖為下列圖中的_(1)為了盡可能提高測(cè)量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇的器材為(只需填器材前面的字母即可)：電流表_電壓表_滑 答案：(1)ACE(2)B 解析：額定電壓為3 V(阻值大約為10 )，由I ，電流約為300 mA，電流表選A.額定電壓為3 V，所以電壓表選擇C.電源的電動(dòng)勢(shì)(4 V)略大于額定電壓，所以采用分壓接法，使電壓調(diào)節(jié)范圍大，易判斷Rx ，用外接法，所以電路選B，滑動(dòng)變阻器要選電阻小的E，調(diào)節(jié)電壓更容易考點(diǎn) 3描繪小電珠(小燈泡)的伏安特性曲線

7、1實(shí)驗(yàn)原理電路如圖 824 甲所示，因?yàn)樾‰娭?小燈泡)的電阻較小(10 左右)，所以應(yīng)該選用安培表外接法圖 8242用分壓接法小燈泡的電阻會(huì)隨著電壓的升高(燈絲溫度隨之升高)而增大，所以 UI 曲線不是直線為了反映這一變化過(guò)程，燈泡兩端的電壓應(yīng)該由零逐漸增大到額定電壓所以必須選用分壓接法開(kāi)始時(shí)應(yīng)該使小燈泡兩端的電壓為零3IU 曲線由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的 IU 曲線如圖 824 乙所示，說(shuō)明燈絲的電阻隨溫度升高而增大(若用 UI 曲線，則曲線的彎曲方向相反)4電表量程選擇若選用的是標(biāo)有“3.8 V0.3 A”的小燈泡，電流表應(yīng)選用 00.6 A 量程；電壓表開(kāi)始時(shí)應(yīng)選用 03 V 量程，當(dāng)電壓調(diào)到接

8、近 3 V 時(shí)，再改用 015 V 量程電路，其他部分連接正確，接通電源后，小燈泡的發(fā)光情況是_若本實(shí)驗(yàn)給定電壓表(內(nèi)阻約為 5 k)、電流表(內(nèi)阻約為 4 )、滑動(dòng)變阻器、電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡(額定電壓3.8 V)及導(dǎo)線若干，要求小燈泡的電壓從零開(kāi)始增大，實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇圖乙中的電路圖是_該同學(xué)描出的伏安特性曲線如圖丙所示，從圖中可知小燈泡的阻值隨小燈泡兩端的電壓的增大而_，當(dāng)給小電燈泡加額定電壓 3.8 V 時(shí)，其電阻為_(kāi)(答案取三位有效數(shù)字).5(2010 年湛江二模)某同學(xué)在做描繪小電燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤將電流表和電壓表接成如圖 825 甲所示的圖 825 答案：(1)不亮b逐漸增大(

9、或增大)11.9 解析：因電壓表內(nèi)阻很大，通過(guò)燈泡的電流太小，所以小燈泡不亮描繪小燈泡伏安特性曲線需電壓從零開(kāi)始變化，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路選b.從圖中可知電壓增大 2步驟(1)測(cè)出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度 l 和它的直徑 d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積 Sd42；(2)用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻 ；(3)由電阻定律算出金屬導(dǎo)線的電阻率3注意事項(xiàng)(1)用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于被測(cè)電阻絲的電阻較小，所以考點(diǎn) 4測(cè)定金屬的電阻率1實(shí)驗(yàn)原理：RS.(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)l選用電流表外接法；本實(shí)驗(yàn)不要求電壓調(diào)節(jié)范圍，可選用限流電路(2)測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的

10、長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線的長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直(3)在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度 I 不宜過(guò)大(電流表用 00.6 A 量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，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(guò)程中逐漸增大(1)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造：如圖 826 所示是常用的螺旋測(cè)微器它的測(cè)砧 A 和 B 固定在 U 形框架 F 上旋鈕 K、微調(diào)旋鈕K和可動(dòng)刻度 H、測(cè)微螺桿 P 連在一起，通過(guò)精密螺紋套在 S上.圖 8264螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)密螺紋的螺距為 0.5 mm，即旋鈕 K 每旋轉(zhuǎn)一周，P 前進(jìn)或后退 0.5mm，可動(dòng)刻度 H 上的刻度為 50 等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，P

11、 前進(jìn)或后退 0.01 mm.即螺旋測(cè)微器的精確度為 0.01 mm.讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺(3)讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)(或半整數(shù))毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出測(cè)量值(毫米)固定刻度數(shù)(毫米)可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(毫米)(2)螺旋測(cè)微器的原理：測(cè)微螺桿 P 與固定刻度 B 之間的精mm，沒(méi)露出則為mm.表示固定刻度水平線下面的刻度數(shù)可動(dòng)刻度要估讀，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)保留三位有效數(shù)字6在“測(cè)金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需測(cè)量的量為金屬絲的長(zhǎng)度 l，直徑 d，電阻 Rx.(用上述各字母表(1)金屬絲電阻率的表達(dá)式為示)固定刻度讀數(shù)：半刻度

12、線露出則固定刻度數(shù)應(yīng)為.5(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度和直徑時(shí)，刻度尺和螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖 827 所示，則金屬絲的長(zhǎng)度 lcm，金屬絲的直徑 d0.7970.799圖 827(3)用電流表和電壓表測(cè)金屬絲的電阻時(shí)，不論使用電流表內(nèi)接法還是外接法，都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差按如圖 828 所示的電路進(jìn)行測(cè)量，可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過(guò)程是：mm.36.47-36.50圖 828第一步：將 R2 的滑頭調(diào)到最左端，S2 向 1 閉合，再閉合 S1，調(diào)節(jié) R1 和 R2，使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過(guò)其量程)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù) U1、I1.第二步：

13、保持兩滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭位置不變，將 S2 向 2 閉合，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù) U2、I2.寫(xiě)出由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算 Rx 的表達(dá)式：Rx【例 1】圖 829 為一電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連線圖該實(shí)驗(yàn)可用來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻 Rx 的阻值(約 500 ). 圖中兩個(gè)電壓表量程相同，內(nèi)阻都很大實(shí)驗(yàn)步驟如下：調(diào)節(jié)電阻箱， 使它的阻值 R0 與待測(cè)電阻的阻值接近；將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭調(diào)到最右端；合上開(kāi)關(guān) S；將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向左端滑動(dòng)，使兩個(gè)電壓表指針都有明顯偏轉(zhuǎn)；熱點(diǎn)1 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合考查記下兩個(gè)電壓表 和 的讀數(shù) U1 和 U2；多次改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的位置，記下 和 的 多組讀數(shù) U1 和 U2；求

14、 Rx 的平均值圖 829回答下面問(wèn)題：(1)根據(jù)實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，其中電阻箱的符號(hào)為， 滑動(dòng)變阻器的符號(hào)為，其余器材用通用的符號(hào)表示Rx_.(3)考慮電壓表內(nèi)阻的影響，用 U1、U2、R0、 的內(nèi)阻 r1、的內(nèi)阻 r2 表示 Rx 的公式為 Rx_.圖 8210(2)不計(jì)電壓表內(nèi)阻的影響，用 U1、U2 和 R0 表示 Rx 的公式為.1(2010 年浙大附中模擬)有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖 8211 所示此金屬管線長(zhǎng)約 30 cm，電阻約 10 .已知這種金屬的電阻率為，因管內(nèi)中空部分截面積無(wú)法直接測(cè)量，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量中空部分的截面積 S

15、0，現(xiàn)有如下器材可選：圖 8211A毫米刻度尺B螺旋測(cè)微器C電流表 A1(600 mA,1.0 )D電流表 A2(3 A,0.1 )E電壓表 V(3 V,6 k)F滑動(dòng)變阻器 R1(2 k，0.5 A)G滑動(dòng)變阻器 R2(10 ，2 A)H蓄電池 E(6 V,0.05 )I開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干(1) 以上器材中 ， 應(yīng)選用的器材有_(只填代號(hào)字母)(2)在下面虛線框中畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的電路圖，并把圖 8212 的實(shí)物連成實(shí)際測(cè)量電路，要求盡可能測(cè)出多組有關(guān)數(shù)值.圖 8212_.(4)計(jì)算金屬管線內(nèi)部中空截面積 S0 的表達(dá)式為： S0 _.(3) 實(shí) 驗(yàn) 中 要 測(cè) 量 的 物 理 量 有

16、：答案：(1)ABCEGHI(2)電路及實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路分別如圖 29 甲和乙所示圖 29解析：(1)電壓表只能選量程 3 V 的 E，因此流過(guò)此金屬管線最大電流約為3 V10 0.3 A，故電流表選量程 600 mA 的 A1；滑動(dòng)變阻器 R1 最大阻值太大，不便于調(diào)節(jié)，故應(yīng)選滑動(dòng)變阻器(3)用螺旋測(cè)微器測(cè)橫截面邊長(zhǎng) a，用毫米刻度尺測(cè)金屬管線長(zhǎng)度 L，電壓表示數(shù) U，電流表示數(shù) I.【例 2】(2010 年安徽卷)在測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖 8213 所示，讀數(shù)為_(kāi)mm.熱點(diǎn)2 螺旋測(cè)微器的原理與讀數(shù)圖 8213解析：0.5 mm11.70.01 mm0.

17、617 mm.2(2010 年肇慶二模)用螺旋測(cè)微器測(cè)定一金屬絲的直徑如圖 8214 所示，該金屬絲的直徑是_mm.圖 8314解析：0.5 mm48.00.01 mm0.980 mm.答案：0.980易錯(cuò)點(diǎn)：電路的實(shí)物圖連線【例 1】在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的電阻大約為 5 ，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻 Rx，為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A電壓表 03 V，內(nèi)阻 10 kB電壓表 015 V，內(nèi)阻 50 kC電流表 00.6 A，內(nèi)阻 0.05 D電流表 03 A，內(nèi)阻 0.01 E滑動(dòng)變阻器 010 F滑動(dòng)變阻器 0100 (1)要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電

18、壓表應(yīng)選，電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選. (填序號(hào))AE(2)用畫(huà)線代替導(dǎo)線把實(shí)物按實(shí)驗(yàn)要求連線C圖 8215圖 8216錯(cuò)解分析：實(shí)物連線如圖 8216.錯(cuò)誤 1：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上；錯(cuò)誤 2：采用了電流表內(nèi)接法，并且電壓表的量程連錯(cuò)正確解析：(1)電流表和電壓表指針偏轉(zhuǎn)大時(shí)測(cè)量誤差小，所以電壓表選 A，電流表選 C，滑動(dòng)變阻器限流式控制電路時(shí)，其阻值為待測(cè)電阻的 25 倍為好，所以選 E.實(shí)物連線圖如圖8 217.圖 8217畫(huà)實(shí)物連線，一般先將電源跟開(kāi)關(guān)連接，再?gòu)恼龢O開(kāi)始，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中，即“先串后并”要

19、注意以下幾點(diǎn)：(1)電壓表、電流表的量程和正負(fù)極不要接錯(cuò)(2)變阻器觸頭位置應(yīng)以保證電路中用電器的安全為原則(3)連線不交叉所有連線必須連接到接線柱上(4)開(kāi)關(guān)必須能控制整個(gè)電路，即開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電源便無(wú)電流輸出性的某同學(xué)將 RT 和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮?R1、R2 連成圖 8218 虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻 RL 的阻值隨 RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下 RL 的阻值，測(cè)量電路如圖所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大RL 的測(cè)量結(jié)果如表 1 所示圖 82181(2010 年新課標(biāo)卷)用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏

20、電阻 RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)圖中所示的電路，在圖 8219 所示的實(shí)物圖上連線.圖 8219表 1：(2)為了檢驗(yàn) RL 與 t 之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作RLt 關(guān)系圖線220 甲、乙所示電流表的讀數(shù)為_(kāi)，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)此時(shí)等效電阻 RL 的阻值為_(kāi)：熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_(kāi).乙圖 8220甲(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖 8答案：(1)如圖 30 所示(2)如圖 31 所示5.00 V43.5 (3)115 mA64.0 圖 30圖 31解析：如果用一個(gè)電阻 Rx代替 RT 、R1、 R2，如圖 32，則該題就是一個(gè)我們非常熟悉的“伏安法”測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)該題通過(guò)連實(shí)物圖的方法考查了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的操作能力(3)中電 U流表的讀數(shù)為 115 mA，電壓表的讀數(shù)為 5.00 V, 而 R I115105.00343.5 .在圖象中找出 R43.5 的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為 64.0 .數(shù)據(jù)處理上運(yùn)用了直接計(jì)算法和圖象法圖32