复习方略高考物理一轮复习 热点专题突破系列（六）电阻测量的几种方法课件 沪科版选修31.ppt

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 例证1 2013 北京高考 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 4v 内阻可不计 滑动变阻器 0 50 额定电流2a 开关和导线若干以及下列电表a 电流表 0 3a 内阻约0 025 b 电流表 0 0 6a 内阻约0 125 c 电压表 0 3v 内阻约3k d 电压表 0 15v 内阻约15k 为减小测量误差 在实验中 电流表应选用 电压表应选用 选填器材前的字母 实验电路应采用图中的 选填 甲 或 乙 2 如图是测量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 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 某次电表示数如图所示 可得该电阻的测量值rx 保留两位有效数字 4 若在 1 问中选用甲电路 产生误差的主要原因是 若在 1 问中选用乙电路 产生误差的主要原因是 选填选项前的字母 a 电流表测量值小于流经rx的电流值b 电流表测量值大于流经rx的电流值c 电压表测量值小于rx两端的电压值d 电压表测量值大于rx两端的电压值 5 在不损坏电表的前提下 将滑动变阻器滑片p从一端滑向另一端 随滑片p移动距离x的增加 被测电阻rx两端的电压u也随之增加 下列反映u x关系的示意图中正确的是 规范解答 1 由于电源电动势为4v 15v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 bc甲 2 见规范解答图 3 5 2 4 bd 5 a 二 安安法若电流表内阻已知 则可将其当作电流表 电压表以及定值电阻来使用 1 如图甲所示 当两电表所能测得的最大电压接近时 如果已知a1的内阻r1 则可测得a2的内阻r2 2 如图乙所示 当两电表的满偏电压ua2 ua1时 a1串联一定值电阻r0后 同样可测得a2的内阻r2 例证2 2014 桂林模拟 有一根细而均匀的导电材料样品 截面为同心圆环 如图a所示 此样品长l约为3cm 电阻约为100 已知这种材料的电阻率为 因该样品的内径太小 无法直接测量 现提供以下实验器材 a 20等分刻度的游标卡尺b 螺旋测微器c 电流表a1 量程50ma 内阻的准确值r1为100 d 电流表a2 量程100ma 内阻r2大约为40 e 滑动变阻器r1 0 10 额定电流为2a f 直流电源e 12v 内阻很小 g 导电材料样品r2 长l约为3cm 电阻r2约为100 h 开关s 导线若干 请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案 回答下列问题 1 用游标卡尺测得该样品的长度如图b甲所示 其示数l 用螺旋测微器测得该样品的外径如图b乙所示 其示数d 2 在虚线框中画出设计的实验电路图 并标明所选器材的符号 3 请写出样品的内径d的表达式 若用到题目中未给出的符号 须加以注释 规范解答 1 游标卡尺示数为30 35mm 螺旋测微器示数为3 205 3 208mm 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i1 r1 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 35mm3 206mm 2 见规范解答图 3 d 其中i1 i2为电流表a1 a2的读数 三 伏伏法若电压表内阻已知 则可将其当作电流表 电压表和定值电阻来使用 1 如图甲所示 两电表的满偏电流接近时 若已知v1的内阻r1 则可测出v2的内阻r2 2 如图乙所示 两电表的满偏电流iv1 iv2时 v1并联一定值电阻r0后 同样可得v2的内阻r2 例证3 2014 烟台模拟 1 某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径 螺旋测微器的示数如图甲所示 该铜丝的直径为mm 2 如图乙所示为一电学实验的实物连线图 该实验可用来测量待测电阻rx的阻值 约500 图中两个电压表量程相同 内阻都很大 实验步骤如下 调节电阻箱 使它的阻值r0与待测电阻的阻值接近 将滑动变阻器的滑片调到最右端 合上开关s 将滑动变阻器的滑片向左端滑动 使两个电压表指针都明显偏转 记下两个电压表v1和v2的读数u1和u2 多次改变滑动变阻器滑片的位置 记下v1和v2的多组读数u1和u2 求rx的平均值 回答下列问题 根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图 其中电阻箱的符号为 滑动变阻器的符号为 其余器材用通用的符号表示 不计电压表内阻的影响 用u1 u2和r0表示rx的公式为 考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 规范解答 1 螺旋测微器固定刻度部分读数为4 5mm 可动刻度部分读数为0 092mm 所以所测铜丝直径为4 592mm 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 1 断开s2 闭合s1 调节r0 使a满偏为i0 2 保持r0不变 闭合s2 调节r 使a读数为 3 由上可得ra r 例证4 2012 天津高考 某同学在进行扩大电流表量程的实验时 需要知道电流表的满偏电流和内阻 他设计了一个用标准电流表g1来校对待测电流表g2的满偏电流和测定g2内阻的电路 如图所示 已知g1的量程略大于g2的量程 图中r1为滑动变阻器 r2为电阻箱 该同学顺利完成了这个实验 1 实验过程包含以下步骤 其合理的顺序依次为 填步骤的字母代号 a 合上开关s2b 分别将r1和r2的阻值调至最大c 记下r2的最终读数d 反复调节r1和r2的阻值 使g1的示数仍为i1 使g2的指针偏转到满刻度的一半 此时r2的最终读数为re 合上开关s1f 调节r1使g2的指针偏转到满刻度 此时g1的示数为i1 记下此时g1的示数 2 仅从实验设计原理上看 用上述方法得到的g2内阻的测量值与真实值相比 选填 偏大 偏小 或 相等 3 若要将g2的量程扩大为i 并结合前述实验过程中测量的结果 写出须在g2上并联的分流电阻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 等效替代法测电阻如图所示 先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上 读出电流表示数i 然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上 调节电阻箱的阻值 使电流表的示数仍为i 则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值 例证5 2011 新课标全国卷 为了测量一微安表头a的内阻 某同学设计了如图所示的电路 图中 a0是标准电流表 r0和rn分别是滑动变阻器和电阻箱 s和s1分别是单刀双掷开关和单刀开关 e是电池 完成下列实验步骤中的填空 1 将s拨向接点1 接通s1 调节 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时的读数i 2 然后将s拨向接点2 调节 使 记下此时rn的读数 3 多次重复上述过程 计算rn读数的 此即为待测微安表头内阻的测量值 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 r0a0 或标准电流表 2 rna0 或标准电流表 的读数仍为i 3 平均值 热点集训 1 2012 海南高考 图示电路可用来测量电阻的阻值 其中e为电源 r为已知电阻 rx为待测电阻 可视为理想电压表 s0为单刀单掷开关 s1 s2为单刀双掷开关 1 当s0闭合时 若s1 s2均向左闭合 电压表读数为u1 若s1 s2均向右闭合 电压表读数为u2 由此可求出rx 2 若电源电动势e 1 5v 内阻可忽略 电压表量程为1v r 100 此电路可测量的rx的最大值为 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 5 10 3a rxmax 200 答案 1 2 200 2 2011 天津高考 某同学测量阻值约为25k 的电阻rx 现备有下列器材 a 电流表 量程100 a 内阻约2k b 电流表 量程500 a 内阻约300 c 电压表 量程15v 内阻约100k d 电压表 量程50v 内阻约500k e 直流电源 20v 允许最大电流1a f 滑动变阻器 最大阻值1k 额定功率1w g 电键和导线若干 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 600 a 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 bc 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 某金属材料制成的电阻rr阻值随温度变化而变化 为了测量rr在0到100 之间的多个温度下的电阻阻值 某同学设计了如图所示的电路 其中a为量程为1ma 内阻忽略不计的电流表 e为电源 r1为滑动变阻器 rb为电阻箱 s为单刀双掷开关 1 完成下面实验步骤中的填空 调节温度 使得rr的温度达到t1 将s拨向接点1 调节 使电流表的指针偏转到适当位置 记下此时电流表的读数i 将s拨向接点2 调节 使 记下此时电阻箱的读数r0 则当温度为t1时 电阻rr 改变rr的温度 在每一温度下重复步骤 即可测得电阻阻值随温度变化的规律 2 由上述实验测得该金属材料制成的电阻rr随温度t变化的图像如图甲所示 若把该电阻与电池 电动势e 1 5v 内阻不计 电流表 量程为5ma 内阻rg 100 电阻箱r 串联起来 连成如