温州三中高考物理复习电学实验专题101.电阻的测量(伏安法).ppt

电阻的测量 伏安法 1 伏安法 根据欧姆定律 用电压表测出电阻两端的电压 用电流表测出电阻两端的电流 从而求出电阻的方法 2 原理 部分电路欧姆定律 3 电路设计 内接法与外接法的选择 伏安法测电阻 问题 怎样测量导体的电阻的大小 根据部分电路的欧姆定律i u r可知 电阻r u i 因此 只要用电压表测出电阻两端的电压u 用电流表测出通过电阻的电流i 就可以求出未知电阻的阻值r a v rx a v rx 电流表外接法 电流表内接法 电压表测量的是哪里的电压 3 rv越大 误差越小 电流表外接法 特测电阻两端的电压 u 电流表测量的是通过特测电阻的电流吗 通过特测电阻和电压表的总电流 i 用u i算出的电阻值事实上是什么电阻 特测电阻rx和电压表rv并联的总电阻r并 1 测量结果 r测 r真 2 误差产生的原因 电压表的分流作用 4 修正办法 电流表内接法 电流表测量的是哪里的电流 通过特测电阻的电流 i 电压表测量的是特测电阻两端的电压吗 待测电阻与电流表两端的总电压 u 用u i算出的电阻值事实上是什么电阻 特测电阻rx和电流表ra串联的总电阻r串 3 ra越小 误差越小 1 测量结果 r测 r真 2 误差产生的原因 电流表的分压作用 4 修正办法 某同学用伏安法测电阻 分别采用电流表内接法和外接法 测量某rx的阻值分别为r1和r2 则测量值r1 r2和真实值rx之间的关系是a r1 rx r2b r1 rx r2c r1 r2 rxd r1 r2 rx 测量电路的选择 当rx ra时 电流表的分压作用小 采用电流表内接法 当rv rx时 电压表的分流作用小 采用电流表外接法 若rx ra rv可估 当 时 即 时 电流表内接法 当 时 即 时 电流表外接法 电流表内接法 rx为大电阻 测量值大于真实值 rx为小电阻 电流表外接法 测量值小于真实值 记忆口诀 大内大 小外小 已知用伏安法测电阻的实验器材中的电压表的内阻是1千欧 电流表的内阻是1欧 正确的操作应是 a 被测电阻为500欧时 应选用电流表内接法线路 b 被测电阻为500欧时 电流表内接法和外接法的误差相同 c 被测电阻为10欧时 应选用电流表外接法线路 d 正确选用接法后 得到10欧的测量值比其真实值小 电流表的示数变化较大 说明待测电阻的阻值rx可与电压表内阻rv相比较 待测电阻是大电阻 用内接法 测量电路的选择 若电阻间的大小无法判断 可用试触法 将电压表的左侧接线柱分别接在a b两点时 电压表示数变化较大 说明待测电阻的阻值rx可与电流表内阻ra相比较 待测电阻是小电阻 用外接法 为测某电阻r的阻值 分别接成图中甲 乙两电路 在甲电路中电压表和电流表的示数分别为3v 3ma 乙电路中两表示数分别为2 9v和4ma 则待测电阻的值应为 a 比1000 略大一些b 比1000 略小一些c 比725 略大一些d 比725 略小一些 某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值 他先将电压表接在a点 读得两表示数分别为u1 3 0v i1 3 0ma 然后将电压表改接在b点 读得两表示数分别为u2 2 9v i2 4 0ma 如图所示 由此可知电压表应接到 点误差较小 测得rx值应为 采用电流表内接法电路测电阻时 电压表的示数是1 2v 电流表的示数为0 48a 电流表内阻是0 2 则被测电阻的真实值为多大 如图所示 用伏安法测电阻r0的值时 m n接在恒压电源上 当s接a时电压表示数10v 电流表示数0 2a 当s接b时 电压表示数12v 电流表示数0 15a 为了较准确地测定r0的值 s应接在 点 r0的真实值为 用伏安法测电阻 可接成以下两种电路 当用图 a 电路测量时 电压表和电流表示数分别为5v 0 6a 当用图 b 电路测量时 电压表和电流表示数分别为4 6v 0 8a 电源两端电压不变 求被测电阻r的准确值 滑动变阻器的使用 1 滑动变阻器的两种主要连接方式 串联限流电路 并联分压电路 分压器 2 变阻器的作用 1 保护电表不受损坏 2 改变电流电压值 多测量几次 求rx的平均值 减少误差 分压接法的优点是 电压变化范围大 附加功率损耗较大 限流接法的优点是 电路连接简便 附加功率损耗较小 a 当两种接法均可满足实验要求时 一般选限流接法 b 当负载电阻rx较小 变阻器总阻值r较大是rx的几倍时 限流接法对电流 电压控制作用显著 一般用限流接法c 当负载电阻rx较大是r的几倍时 变阻器总阻值r较小 限流接法对电流 电压的调控作用不明显 一般选分压接法 d 当要求电压从0变起 一定用分压接法 0 u 分压接法和限流接法的比较 伏安法测电阻电路 变阻器的作用 改变电流电压值 多测量几次 求平均值 减少误差 待测电阻rx 约100 直流毫安表 量程10ma 内阻50 直流电压表 量程3v 内阻5k 直流电源 输出电压4v 内阻可不计 滑动变阻器 最大阻值15 允许最大电流1a 电键1个 导线若干条 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 如下图所示 例2 有一个电阻rx 其阻值大约是25k 可供选择的器材是 电流表a1 0 100 a 2k 电流表a2 0 500 a 300 电压表v1 0 10v 100k 电压表v2 0 50v 500k 直流稳压电源e 15v 1a 滑动变阻器r 1k 1w 电键k和若干根导线 试选择适当的器材 选取适当的电路 使测量尽可能准确 并画出电路图 再将如图示的实物连线 解 1 电压表 电流表的选择 若滑动变阻器用限流接法 电路中的最小电流为 imin 15v 26k 0 577ma 577 a 超过两表的量程 因此滑动变阻器必须用分压器接法 若电压表选v2 50v 因为电源电压15v不足其量程的1 3 所以电压表应选v1 10v 由于用分压器接法时 电阻rx中的最大电流为 imax 10v 25k 0 4ma 400 a 所以电流表选a2 500 a 上页 下页 题目 2 滑动变阻器的选择 滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用 为了使电流电压有较明显的变化 在限流电路中 一般滑动变阻器的阻值r 3 5 rx在分压器电路中 一般滑动变阻器的阻值r 1 3 1 5 rx在本题中不要求选择滑动变阻器 3 安培表内接法和外接法的选择因为rx 25k ra 300 所以采用安培表内接法 上页 下页 题目 4 分压电路和限流电路的选择 分压电路可以使待测电阻上的电压从零调到最大值 连线较复杂 分压电路消耗的额外功率大 限流电路对电压的调节范围较小 但连线简单 限流电路消耗的额外功率小 我们可根据这两种电路的特点 按照实验要求进行选择 在上面例题中 如果用限流电路 因待测电阻值是滑动变阻器总阻值的25倍 所以变阻器对电流 电压的的调节作用很小 这里我们应该选用调节作用范围大的分压器电路 上页 下页 题目 解答 根据上述分析 选择电流表和电压表应为 电流表a1 0 100 a 2k 电流表a2 0 500 a 300 电压表v1 0 10v 100k 电压表v2 0 50v 500k 选择接法 电流表用 变阻器用 内接法 分压器接法 画出实验电路图如下 实物图连线如图示 题目 上页 06年南通市二模11 1l 8分 在 测定金属的电阻率 的实验中 电阻丝电阻只有几欧 1 用螺旋测微器测量金属丝的直径时其示数如图甲所示 则该金属丝的直径为mm 2 用伏安法测出金属丝的电阻 请在乙图中用笔画线代替导线 完成实验电路的连接 3 在闭合开关进行测量前 变阻器滑动触头p应移至处 0 700 答 如下图所示 b端 12 10分 在做 测定金属的电阻率 的实验中 若待测电阻丝的电阻约为5 要求测量结果尽量准确 备有以下器材 a 电池组 3v 内阻1 b 电流表 0 3a 内阻0 0125 c 电流表 0 0 6a 内阻0 125 d 电压表 0 3v 内阻4k e 电压表 0 15v 内阻15k f 滑动变阻器 0 20 允许最大电流la g 滑动变阻器 0 2000 允许最大电流0 3a h 开关 导线 06年江苏省淮安中学二模12 1 上述器材中应选用的是 只填写字母代号 acdfh 2 某同学采用了右图所示的部分电路测量电阻 则测量值比真实值偏 选填 大 或 小 根据测量数据得到的伏安特性曲线如图所示 图中mn段向上弯曲的主要原因是 小 随着电阻丝中的电流增大 温度升高 电阻率增大 电阻增大 05年12月广州市统测12 12 10分 设计电学实验方案和选择电学元件一般要遵从以下几个基本原则 a 能达到实验目的 b 实验误差比较小 c 适用 简便和安全 d 所需器材较少 某同学要用伏安法测量一根电阻丝的电阻 他连接如图的实物图 电池每节电动势为1 5v 滑动变阻器最大阻值为20 被测电阻丝阻值约为3k 电压表15v量程时内阻约7k 3v量程时内阻约1 5k 毫安表3ma量程时内阻约10 左右 15ma量程时内阻约2 左右 并准备测量多组数据后将各组数据描在u i坐标图上 绘成u i图线 然后根据图线求出电阻丝的电阻 1 请你按上述原则检查该实物图在仪器 量程选择 电路设计等方面是否有错 简要说明理由 2 在答卷的虚方框图内画出正确的电路图 若认为实物图没错则在方框中画出其对应的电路图 已知 电池每节电动势为1 5v 滑动变阻器最大阻值为20 被测电阻丝阻值约为3k 电压表15v量程时内阻约7k 3v量程时内阻约1 5k 毫安表3ma量程时内阻约10 左右 15ma量程时内阻约2 左右 上页 下页 12 解 1 由于滑动变阻器阻值远小于被测电阻的阻值 若做限流用 则电压的调节范围很小 所以应接成分压式 被测电阻阻值与电压表内阻差不多 应用内接电路 不应用外接电路 被测电阻流过的最大电流大约1ma 电流表应换用3毫安的量程 电压表的量程应选3v档 2 电路如图所示 电流表用a表示同样给分 题目 上页 1 用伏安法测定rx的全电阻值 所选电流表 填 a1 或 a2 所选电压表为 填 v1 或 v2 2 画出测量电路的原理图 并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路 电路原理图和对应的实物连接如图 07山东卷检测一个标称值为5 的滑动变阻器 可供使用的器材如下 a 待测滑动变阻器rx 全电阻约5 电阻丝绕制紧密 匝数清晰可数 b 电流表a1 量程0 6a 内阻约0 6 c 电流表a2 量程3a 内阻约0 12 d 电压表v1 量程15v 内阻约15k e 电压表v2 量程3v 内阻约3k f 滑动变阻器r 全电阻约20 g 直流电源e 电动势3v 内阻不计h 游标卡尺i 毫米刻度尺j 电键s导线若干 3 为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率 需要测量电阻丝的直径和总长度 在不破坏变阻器的前提下 请设计一个实验方案 写出所需器材及操作步骤 并给出直径和总长度的表达式 06年湖南百校大联考 一 12 12 12分 有一根细长而均匀的金属材料样品m截面为外方内圆 如图所示 此样品重约1 2n 长约为30cm 电阻约为10 其电阻率为 密度为d 因管线内径d太小 无法直接测量 请设计一个实验方案测量d 供选用的器材有 a 毫米刻度尺b 螺旋测微器c 电流表 600ma 1 0 d 电流表 3a 0 1 e 电压表 3v 6k f 滑动变阻器 2k 0 5a g 滑动变阻器 10 2a h 蓄电池 6v 0 05 1 除待测金属材料 开关 带夹子的导线若干外 还应选用实验器材有 只填代号字母 abcegh 2 在 左图 虚线框中 画出设计方案的电路图 3 在 右图 中 把所选器材连接实际测量电路 已连好一根线 4 用已知的物理常数和测得的物理量 推导出计算金属管线内径d的表达式 上页 下页 解 电路图如右图示 器材连接图如下图示 用毫米刻度尺a测m的长l 用螺旋测微器b测m的宽a 用电流表c测m的电流i 用电压表e测m的电压u 0 题目 上页 2005年广东卷12 12 11分 热敏电阻是传感器中常用的电子元件 现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线 要求特性曲线尽可能完整 已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 5 热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中 杯内有一定量的冷水 其它备用的仪表和器具有 盛有热水的热水瓶 图中未画出 电源 3v 内阻可忽略 直流电流表 内阻约1 直流电压表 内阻约5k 滑动变阻器 0 20 开关 导线若干 1 在图a的方框中画出实验电路图 要求测量误差尽可能小 2 根据电路图 在图b的实物图上连线 3 简要写出完成接线后的主要实验步骤 图8 b 2006年全国卷 22 1 如果既要满足测量要求 又要测量误差较小 应该选用的电流表是 下面两个电路应该选用的是 a2 甲 2006年高考上海卷17 17 7分 表格中所列数据是测量小灯泡u i关系的实验数据 1 分析上表内实验数据可知 应选用的实验电路图 填 甲 或 乙 甲 2 在方格纸内画出小灯泡的u i曲线 分析曲线可知小灯泡的电阻随i变大而 填 变大 变小 或 不变 3 如图丙所示 用一个定值电阻r和两个上述小灯泡组成串并联电路 连接到内阻不计 电动势为3v的电源上 已知流过电阻r的电流是流过灯泡b电流的两倍 则流过灯泡b的电流约为a 变大 0 07 2006年高考北京卷21 2 21 2 某同学用图2所示电路 测绘标有 3 8v 0 3a 的小灯泡的灯丝电阻r随电压u变化的图象 除了导线和开关外 有以下一些器材可供选择 电流表 a1 量程100ma 内阻约2 a2 量程0 6a 内阻约0 3 电压