2015《复习方略》高中物理(沪科版)一轮复习课件：热点专题突破系列(六)电阻测量的几种方法_ppt课件

热点专题突破系列(六) 电阻测量的几种方法 【热点概述】 测量电阻实验,能够检验学生对基本仪器的使用,对电学基 本规律的掌握,还能够培养学生的发散思维能力和创新意识。 因此电阻测量实验是高考命题的热点和重点。尤其是新课改的 今天,更要求培养学生知识迁移的能力,下面具体介绍常见的测 量电阻的思路。 1.常见的测量方法： (1)伏安法;(2)安安法;(3)伏伏法;(4)半偏法;(5)替代法。 2.规律应用： (1)部分电路欧姆定律; (2)串、并联电路的特点; (3)闭合电路欧姆定律。 3.考查角度： (1)选取实验器材,设计实验电路; (2)连接实物电路图,推导规律表达式; (3)图像数据分析和实验误差分析。 【热点透析】 一、伏安法 电路图 特点：大内小外(内接法测量值偏大,测大电阻应用内接法测量) (2)如图图是测测量Rx的实验实验 器材实实物图图, 图图中已连连接了部分导线导线 。请请根据在 (1)问问中所选选的电电路图图,补补充完成图图中 实实物间间的连线连线 。 (3)接通开关,改变变滑动变动变 阻器滑片P的位置,并记录对应记录对应 的电电流 表示数I、电压电压 表示数U。某次电电表示数如图图所示,可得该电该电 阻 的测测量值值Rx= = (保留两位有效数字)。 (4)若在(1)问问中选选用甲电电路,产产生误误差的主要原因是 ; 若在(1)问问中选选用乙电电路,产产生误误差的主要原因是 。(选选 填选项选项 前的字母) A.电电流表测测量值值小于流经经Rx的电电流值值 B.电电流表测测量值值大于流经经Rx的电电流值值 C.电压电压 表测测量值值小于Rx两端的电压值电压值 D.电压电压 表测测量值值大于Rx两端的电压值电压值 (5)在不损损坏电电表的前提下,将滑动变动变 阻器滑片P从一端滑向另 一端,随滑片P移动动距离x的增加,被测电测电 阻Rx两端的电压电压 U也随 之增加,下列反映U-x关系的示意图图中正确的是 。 【规范解答】(1)由于电源电动势为4V,15 V的电压表量程太大, 读数误差太大,故电压表应选C;当电压表满偏时,电路中的最大 电流约为Im= =0.6A,电流表应选B;又因为 =600 =40, 电流表应外接,故电路应选甲。 (2)根据电路图甲进行实物连接,如图所示。 (3)根据电表读数I=0.50A,U=2.60V,则被测电阻为Rx= =5.2。 (4)甲图中电流表测量的是流过被测电阻与电压表的电流之 和,故B正确;乙图中电压表测量的是被测电阻与电流表的电 压之和,故D正确。 (5)由于随着滑片的移动,Rx两端的电压增大,说明电路中电流 增大,变阻器接入电路的电阻减小,设变阻器的最大电阻为R, 单位长度电阻丝阻值为k,则Rx两端的电压为U= 由 此得随x的增大,U增大,但不是简单的线性关系,又当x=0时,U最 小,且U= 0,随x的增大,电压的变化加快,故A正确。 答案：(1)B C 甲 (2)见规范解答图 (3)5.2 (4)B D (5)A 二、安安法 若电电流表内阻已知,则则可将其当作电电流表、电压电压 表以及定值电值电 阻来使用。 1.如图图甲所示,当两电电表所能测测得的最大电压电压 接近时时,如果已知 A1的内阻R1,则则可测测得A2的内阻R2= 2.如图图乙所示,当两电电表的满满偏电压电压 UA2UA1时时,A1串联联一定值值 电电阻R0后,同样样可测测得A2的内阻R2= 【例证证2】(2014桂林模拟拟)有一根细细而均匀的导电导电 材料样样品 ,截面为为同心圆环圆环 ,如图图a所示,此样样品长长L约为约为 3cm,电电阻约为约为 100,已知这这种材料的电电阻率为为,因该样该样 品的内径太小,无 法直接测测量。现现提供以下实验实验 器材： A.20等分刻度的游标标卡尺 B.螺旋测测微器 C.电电流表A1(量程50 mA,内阻的准确值值r1为为100) D.电电流表A2(量程100 mA,内阻r2大约为约为 40) E.滑动变动变 阻器R1(010,额额定电电流为为2 A) F.直流电电源E(12V,内阻很小) G.导电导电 材料样样品R2(长长L约为约为 3cm,电电阻R2约为约为 100) H.开关S,导线导线 若干 请请根据上述器材设计设计 一个尽可能精确地测测量该样该样 品内径d的实实 验验方案,回答下列问题问题 ： (1)用游标标卡尺测测得该样该样 品的长长度如图图b甲所示,其示数L= ;用螺旋测测微器测测得该样该样 品的外径如图图b乙所示, 其示数D= 。 (2)在虚线线框中画出设计设计 的实验电实验电 路图图,并标标明所选选器材的 符号。 (3)请请写出样样品的内径d的表达式 (若用 到题题目中未给给出的符号,须须加以注释释)。 【规范解答】(1)游标卡尺示数为30.35mm;螺旋测微器示数为 3.2053.208 mm。 (2)本题没有给定电压表,但电流表A1内阻已知,可以当作电压表 使用,据此设计测量电路部分;另外,为了尽可能精确地测量,控 制电路部分应采用分压式。设计电路图如图所示。 (3)设电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,则 I1r1=(I2-I1)R2 由电阻定律R2= 由几何知识S= (D2-d2) 联立以上各式解得d= 答案：(1)30.35mm 3.206 mm (2)见规范解答图 (3)d= (其中I1、I2为电流表A1、A2的读数) 三、伏伏法 若电压电压 表内阻已知,则则可将其当作电电流表、电压电压 表和定值电值电 阻 来使用。 1.如图图甲所示,两电电表的满满偏电电流接近时时,若已知V1的内阻R1, 则则可测测出V2的内阻R2= 2.如图图乙所示,两电电表的满满偏电电流IV1IV2时时,V1并联联一定值电值电 阻R0后,同样样可得V2的内阻R2= 【例证证3】(2014烟台模拟拟)(1)某同学用螺旋测测微器测测量 一铜丝铜丝 的直径,螺旋测测微器的示数如图图甲所示,该铜丝该铜丝 的直 径为为 mm。 (2)如图图乙所示为为一电电学实验实验 的实实物连线图连线图 。该实验该实验 可用来 测测量待测电测电 阻Rx的阻值值(约约500)。图图中两个电压电压 表量程相同 ,内阻都很大。实验实验 步骤骤如下： 调节电调节电 阻箱,使它的阻值值R0与待测电测电 阻的阻值值接近;将滑动动 变变阻器的滑片调调到最右端。 合上开关S。 将滑动变动变 阻器的滑片向左端滑动动,使两个电压电压 表指针针都明显显 偏转转。 记记下两个电压电压 表V1和V2的读读数U1和U2。 多次改变变滑动变动变 阻器滑片的位置,记记下V1和V2的多组读组读 数U1 和U2。 求Rx的平均值值。 回答下列问题问题 ： ()根据实实物连线图连线图 在虚线线框内画出实验实验 的电电路原理图图,其 中 电电阻箱的符号为为 ,滑动变动变 阻器的符号为为 ,其余器材 用通用的符号表示。 ()不计电压计电压 表内阻的影响,用U1、U2和R0表示Rx的公式为为 。 ()考虑电压虑电压 表内阻的影响,用U1、U2、R0、V1的内阻r1、V2的 内阻r2表示Rx的公式为为 。 【规范解答】(1)螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5 mm,可动 刻度部分读数为0.092 mm,所以所测铜丝直径为4.592 mm。 (2)()不计电压表内阻,根据串联分压原理,有： ()考虑电压表内阻影响时,则R0与V1的内阻的并联电阻与Rx与 V2的内阻的并联电阻串联分压,即 解得： 答案：(1)4.592 (2)()电路原理图如图所示 ()Rx= () 四、半偏法测电流表内阻 电路图如图所示 步骤骤： (1)断开S2,闭闭合S1,调节调节 R0,使A满满偏为为I0; (2)保持R0不变变,闭闭合S2,调节调节 R,使A读读数为为 (3)由上可得RA=R。 【例证证4】(2012天津高考)某同学在进进行扩扩大电电流表量程的 实验时实验时 ,需要知道电电流表的满满偏电电流和内阻。他设计设计 了一个用 标标准电电流表G1来校对对待测电测电 流表G2的满满偏电电流和测测定G2内阻的 电电路,如图图所示。已知G1的量程略大于G2的量程,图图中R1为为滑动动 变变阻器,R2为电为电 阻箱。该该同学顺顺利完成了这这个实验实验 。 (1)实验过实验过 程包含以下步骤骤,其合理的顺顺序依次为为 (填 步骤骤的字母代号); A.合上开关S2 B.分别别将R1和R2的阻值调值调 至最大 C.记记下R2的最终读终读 数 D.反复调节调节 R1和R2的阻值值,使G1的示数仍为为I1,使G2的指针针偏转转 到满满刻度的一半,此时时R2的最终读终读 数为为r E.合上开关S1 F.调节调节 R1使G2的指针针偏转转到满满刻度,此时时G1的示数为为I1,记记下此 时时G1的示数 (2)仅仅从实验设计实验设计 原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测测量 值值与真实值实值 相比 (选选填“偏大”“偏小”或“相等”); (3)若要将G2的量程扩扩大为为I,并结结合前述实验过实验过 程中测测量的结结 果,写出须须在G2上并联联的分流电电阻RS的表达式,RS= 。 【规范解答】(1)为了保护电流表,合上开关S1之前,应使R1、R2 的阻值调至最大;测G2的满偏电流时利用串联电路电流相等的特 点,在S2断开的情况下通过读出G1的读数来获得;测G2内阻时利 用串、并联电路的特点,通过R2与G2的电流相等时,两者的电阻 相同,即可通过R2的阻值求出G2的内阻。根据以上分析可知,合 理的顺序应为：BEFADC。 (2)从实验设计的原理看,由于G1的读数等于G2的读数加上通过 R2的电流,所以当G2读数等于G1读数的一半时,G2的读数一定等 于通过R2的电流,此时R2的阻值一定等于G2的内阻,即G2的内阻 为r。 (3)G2与RS并联后,当G2的指针满偏时,通过RS的电流为(I-I1), 此时RS两端的电压为I1r,由欧姆定律可知,RS的阻值为 答案：(1)BEFADC (2)相等 (3) 五、等效替代法测电测电 阻 如图图所示,先让让待测电测电 阻与一电电流表串联联后接到电动势电动势 恒定 的电电源上,读读出电电流表示数I;然后将电电阻箱与电电流表串联联后接 到同一电电源上,调节电调节电 阻箱的阻值值,使电电流表的示数仍为为I,则则 电电阻箱的读读数即等于待测电测电 阻的阻值值。 【例证证5】(2011新课标课标 全国卷)为为了 测测量一微安表头头A的内阻,某同学设计设计 了 如图图所示的电电路。图图中,A0是标标准电电流 表,R0和RN分别别是滑动变动变 阻器和电电阻箱, S和S1分别别是单单刀双掷掷开关和单单刀开关,E是电电池。完成下列实实 验验步骤骤中的填空： (1)将S拨拨向接点1,接通S1,调节调节 ,使待测测表头头指针针偏转转 到适当位置,记记下此时时 的读读数I; (2)然后将S拨拨向接点2,调节调节 ,使 , 记记下此时时RN的读读数; (3)多次重复上述过过程,计计算RN读读数的 ,此即为为待测测微安 表头头内阻的测测量值值。 【规范解答】(1)将S拨向接点1,接通S1,通过调节滑动变阻器 R0,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时A0(或标准电流表 )的读数I;(2)然后将S拨向接点2,保持R0不变,调节电阻箱RN,使 A0(或标准电流表)的读数仍为I,记下此时RN的读数,在实验期间 ,用RN代替了A表,而标准电流表A0的读数不变,故此RN的读数就 是待测表A的内阻;(3)为提高精确度,实验时要多次重复上述过 程,计算RN读数的平均值,此即为待测微安表头内阻的测量值。 答案：(1)R0 A0(或标准电流表) (2)RN A0(或标准电流表)的 读数仍为I (3)平均值 【热热点集训训】 1.(2012海南高考)图图示电电路可用来测测量电电阻的阻值值。其中E 为电为电 源,R为为已知电电阻,Rx为为待测电测电 阻, 可视为视为 理想电压电压 表, S0为单为单 刀单掷单掷 开关,S1、S2为单为单 刀双掷掷开关。 (1)当S0闭闭合时时,若S1、S2均向左闭闭合,电压电压 表读读数为为U1;若S1、 S2均向右闭闭合,电压电压 表读读数为为U2。由此可求出Rx= 。 (2)若电电源电动势电动势 E=1.5V,内阻可忽略;电压电压 表量程为为 1V,R=100。此电电路可测测量的Rx的最大值为值为 。 【解析】(1)由于是理想电压表,该表接入电路后不会影响电路 的电流。S1、S2向左闭合,电压表读数是Rx两端电压,由欧姆定 律得U1=IRx,S1、S2向右闭合,电压表读数是R两端电压,U2=IR, 由以上两式得Rx= (2)当S1、S2向左闭合,且电压表的读数为其量程1V,即Rx两端电 压U1=1V,此时的Rx阻值为最大,R两端电压为U2=E-U1=0.5V,电路 中电流I= =510-3A, Rxmax= =200。 答案：(1) (2)200 2.(2011天津高考)某同学测测量阻值约为值约为 25k的电电阻Rx,现现 备备有下列器材： A.电电流表(量程100A,内阻约约2k); B.电电流表(量程500A,内阻约约300); C.电压电压 表(量程15V,内阻约约100k); D.电压电压 表(量程50V,内阻约约500k); E.直流电电源(20V,允许许最大电电流1 A); F.滑动变动变 阻器(最大阻值值1k,额额定功率1W); G.电键电键 和导线导线 若干。 电流表应选 ,电压表应选 。(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行, 并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接 线上存在的问题： ; 。 【解析】直流电源的电压为20V,为了提高读数准确度应该选择 电压表C,因此待测电阻两端电压不得超过15V,则通过的电流不 超过I= =600A,电流表应该选B。为了减小误差电 流表应采用内接法,因为 滑动变阻器的阻值远小于 待测电阻的阻值,若串联,限流效果不明显,应该采用分压接法 接入电路。 答案：B C 电流表应采用内接法 滑动变阻器应采用分压式接法 3.(2014海口模拟拟)某金属材料制成的电电阻Rr阻值值随温度变变化 而变变化,为为了测测量Rr在0到100之间间的多个温度下的电电阻阻值值 ,某同学设计设计 了如图图所示的电电路。其中A为为量程为为1mA、内阻忽 略不计计的电电流表,E为电为电 源,R1为为滑动变动变 阻器,RB为电为电 阻箱,S为为 单单刀双掷