2020高考物理復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 恒定電流4 電阻的測(cè)量精講精練

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1、2020高考復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 精講精練恒定電流 4 電阻的測(cè)量 【課標(biāo)要求】 1．理解運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行電阻的測(cè)量 2．理解安培表、伏特表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量造成的系統(tǒng)誤差 3．掌握一些特殊測(cè)量電阻的方法 【知識(shí)精要】 1．伏安法：根據(jù)歐姆定律，用伏特表、安培表測(cè)出電阻兩端電壓和通過電阻的電流，求出電阻值． 伏安法測(cè)量電阻有兩種基本電路：內(nèi)接法和外接法． 內(nèi)接法和外接法比較： 比較項(xiàng)目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 電流表測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，電壓表測(cè)量結(jié)果偏大，原因?yàn)殡娏鞅淼姆謮鹤饔谩? 電壓表測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，電流表測(cè)量結(jié)果偏大，原因是電壓表的分流作用． 測(cè)量結(jié)

2、果 (偏大) （偏小） 適用條件 ＞＞ ＜＜ 如何選擇 為減小測(cè)量誤差，可先將待測(cè)電阻的粗約值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若＜，則可視為小電阻，用外接法，測(cè)量結(jié)果偏??；若＞，則可視為大電阻，用內(nèi)接法，測(cè)量結(jié)果偏大。 2．測(cè)量時(shí)如何選擇儀器的規(guī)格 選擇儀器，一要注意儀器的安全，二要使電表指針有較大偏轉(zhuǎn)，三要便于操作。 例如：待測(cè)電阻R，約為10Ω，額定功率為2W．電阻允許通過的電流：P=I2R，約為0.45A，兩端電壓最大為4.5V． 電源選擇：若供選電源有：1個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池，蓄電池一組，其電動(dòng)勢(shì)為6.0V，1個(gè)電動(dòng)勢(shì)為10V的電源．1.5V電源、電壓太低，

3、產(chǎn)生電流太小，不易讀準(zhǔn)確，10V電源，太高，電流較大，容易超過電阻額定功率，故選6.0電源為好． 直流電壓表的選擇：電壓表量程應(yīng)略大于5.0V為好，但不能過大．例如，電壓表V1：量程10V，內(nèi)阻10kΩ，V2，量程30V，內(nèi)阻30kΩ,選V1即可． 直流安培表的選擇：安培表量程應(yīng)大于0.5A，不宜太大．例如：安培表A1量程為0.6A內(nèi)阻0.5Ω，A2量程3.0A，內(nèi)阻0.1Ω．選A1即可． 3．滑動(dòng)變阻器的使用 如圖所示，把B與C接入電路，起控制電路電流作用，當(dāng)滑動(dòng)頭P從右端向左移動(dòng)過程，滑動(dòng)變阻器電阻逐漸減?。⒁鈱?shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)將滑動(dòng)頭P至于右端D。 如果把變阻器C、D接線柱與電

4、源連接，C與B與用電器相連。用電器與CP間電阻并聯(lián)，用電器與CP間電壓相等，改變P的位置改變用電器兩端電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)制電壓作用。 當(dāng)滑線變阻器總電阻為R0，負(fù)載電阻為R，變阻器CP間電阻為R￠時(shí),CP間總電阻，若R＞＞R/,無論P(yáng)在什么位置，RCP=R￠,負(fù)載電壓UR的大小只由R￠決定,即，所以，可看成負(fù)載上的電壓與R￠成正比,比較理想的分壓作用．因此實(shí)驗(yàn)中選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，在通過變阻器實(shí)際電流小于變阻器額定電流（或電壓）的條件下，盡量選用變阻器總阻值小的變阻器做分壓電路使用。 4．幾種測(cè)量電阻的方法： 1．用電壓表和已知阻值的定值電阻R0來測(cè)量待測(cè)電阻的阻值： （1）用電壓表和定值電阻

5、來測(cè)量待測(cè)電阻的阻值 這種方法的原理是串聯(lián)電路的分壓原理．其典型的電路圖如圖，分別用電壓表測(cè)量出定值電阻R0和待測(cè)電阻Rx的電壓U0和Ux，因?yàn)榇?lián)電路的電流處處相等，故而有：，所以可得．但是這種方法需要連接兩次電路，而考試時(shí)一般都要求我們采用一次接線，這時(shí)我們可以采用如圖的電路圖．當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，我們可以用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓U0，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，我們可以用電壓表測(cè)量出電源的電壓U，按上面的分析，我們可以得到： 。當(dāng)然，一次接線還有其它的接法，你能自己完成嗎？ 另外，近來有的省市將單刀雙擲開關(guān)引入了試題，這時(shí)我們可以采用如右圖的電路圖。當(dāng)開關(guān)擲向１時(shí)，電壓表測(cè)量的是R0兩端的電壓U0

6、；當(dāng)開關(guān)擲向2時(shí)，電壓表測(cè)量的是Rx兩端的電壓Ux．故有： ． （2）用電流表和已知阻值的電阻R0測(cè)量待測(cè)電阻的阻值： 用電流表和定值電阻R0來測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值這種方法的原理是并聯(lián)電路的分流原理．其典型的電路圖如圖，用電流表分別測(cè)量出通過R0和Rx的電流Io和Ix，因?yàn)椴⒙?lián)電路各支路兩端的電壓相等，所以有，故而有： ．顯然，如果只有一個(gè)開關(guān)和電流表，這種方法需要采用兩次接線，請(qǐng)同學(xué)們仿照上面電壓表的例子自己完成一次接線或用單刀雙擲開關(guān)與電流表測(cè)量電阻的電路圖。 另外，用電流表和定值電阻測(cè)量待測(cè)電阻的阻值還有一種方法：先將定值電阻單獨(dú)接入電路，讀出這時(shí)電流表的讀數(shù)I1，然后再將定值

7、電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)接入電路，讀出這時(shí)電流表的讀數(shù)I2．因?yàn)殡娫措妷翰蛔?，所以有?因此有。 （3）用等效法測(cè)量電阻 如圖所示電路就是用等效法測(cè)量電阻的一種實(shí)驗(yàn)電路．其中Rx是待測(cè)電阻，R是滑動(dòng)變阻器，R0是電阻箱（電阻箱的最大電阻值大于Rx）．其實(shí)驗(yàn)步驟如下： （1）按照電路圖連接好電路，在閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器R的滑片P置于滑動(dòng)變阻器的阻值最大端，并且將電阻箱R0的阻值調(diào)至最大； （2）閉合開關(guān)S； （3）閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P，使電流表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?，記下此時(shí)電流表的示數(shù)I； （4）先斷開開關(guān)S2，再閉合開關(guān)S1，保持滑動(dòng)變阻器R的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0

8、的阻值，使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時(shí)電阻箱的阻值，則它就是我們測(cè)得的待測(cè)電阻的阻值。 當(dāng)然，用等效法測(cè)量電阻也可以不用電流表而用電壓表，具體做法請(qǐng)大家獨(dú)立思考。 【名師點(diǎn)撥】 例1：如圖所示的電路中，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為10V和0.1A，那么待測(cè)電阻RX的測(cè)量值比真實(shí)值________，真實(shí)值為________．(電流表的內(nèi)阻為0.2Ω) 解析：此電路為伏特表外接法，電壓表的測(cè)量值偏大，據(jù)歐姆定律，測(cè)量值R偏大．測(cè)量值R＝U/I＝10/0.1Ω＝100Ω實(shí)際上是電流表內(nèi)阻和待測(cè)電阻之和，因此真實(shí)值為100Ω－0.2Ω＝99.8Ω． 點(diǎn)評(píng)：在分析伏安法測(cè)電阻的誤差問題時(shí)，關(guān)鍵是

9、判斷誤差到底是出于電壓表還是電流表的讀數(shù)，然后根據(jù)相關(guān)的知識(shí)求解即可。 例2：如圖，用伏安法測(cè)電阻時(shí)，如果不知道待測(cè)電阻的大概值時(shí)，為了選擇正確的電路以減少誤差，可將電壓表一個(gè)接頭分別在a、b兩點(diǎn)接觸一下，如果安培表讀數(shù)沒有顯著變化，則P應(yīng)接在________處；如果伏特表讀數(shù)沒有顯著變化，則P應(yīng)接在________處。 解析：若P從a移到b時(shí)，安培表讀數(shù)沒有顯著變化，說明伏特表的分流不明顯，待測(cè)電阻R是小電阻，P應(yīng)接在a處；若P從a移到b時(shí)，伏特表讀數(shù)沒有顯著變化，說明電流表的分壓不明顯，待測(cè)電阻R是大電阻，P應(yīng)接在b處。 例3：(2020天津模擬)用伏安法測(cè)一個(gè)阻值約為12Ω的電阻，

10、要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，下列器材中應(yīng)選用的是________． A．電池組(6V，內(nèi)阻很小) B．電流表(0－3A，內(nèi)阻是0.0125Ω) C．電流表(0－0.6A，內(nèi)阻0.0125Ω) D．電壓表(0－3V，內(nèi)阻3KΩ) E．電壓表(0－6V，內(nèi)阻6KΩ) F．滑動(dòng)變阻器(0－20Ω　1A) G．滑動(dòng)變阻器(0－200Ω　0.3A) H．電鍵、導(dǎo)線 解析：電表的選擇既要考慮最大量程，又要考慮電表讀數(shù)變化的明顯，電路的連接要考慮安培表的內(nèi)接或外接，滑動(dòng)變阻器的連接要考慮采用分壓式還是限流式。答案：ACEFH 圖甲 圖乙 例4：如圖為測(cè)量電阻的電路，為待測(cè)電阻．R的阻值已知

11、，R′為保護(hù)電阻，阻值未知．電源E的電動(dòng)勢(shì)未知．均為單刀雙擲開關(guān)．A為電流表，其內(nèi)阻不計(jì)。 （1）按圖甲所示的電路，在圖乙的實(shí)物圖上連線。 （2）測(cè)量的步驟為：將向d閉合．向___________閉合，記下電流表讀數(shù)，再將向c閉合，向___________閉合，記表讀數(shù)。 計(jì)算的公式是。 解析：欲測(cè)定未知電阻，應(yīng)設(shè)法得到它兩端的電壓和通過它的電流．因題目中未提供電壓表，故不可能直接測(cè)量得出，只能用間接測(cè)量的辦法來代替．為此，實(shí)驗(yàn)時(shí)可將與已知電阻R并聯(lián)，用電流表先測(cè)出通過已知電阻R的電流I，由U＝IR便可求出兩端電壓．因R與并聯(lián)．故U亦即待測(cè)電阻兩端電壓．然后再用電流表測(cè)出通過的電流，根

12、據(jù)，便可求出． 由以上分析知，本實(shí)驗(yàn)的電路原理圖如圖所示．實(shí)驗(yàn)時(shí)先將電流表與已知電阻R串聯(lián)(圖中實(shí)線位置)，測(cè)出電流I，然后再將電流表改為與串聯(lián)(圖中虛線位置)，測(cè)出電流，最后，由，求出．(實(shí)驗(yàn)時(shí)也可先將電流表接在虛線位置測(cè)出，再改為接在實(shí)線位置測(cè)出I)．原題電路圖及實(shí)物圖中提供的兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的作用，正是為了在不拆開電路和不拆下電流表的前提下，直接將電流表由圖中實(shí)線(或虛線)位置轉(zhuǎn)換到虛線(或?qū)嵕€)位置上，當(dāng)分別接通a、d時(shí)，測(cè)出的是通過的電流；分別接通b、c時(shí)，測(cè)出的是通過R的電流。 答案：（１）按圖所示的電路，在實(shí)物圖上連線，如圖所示． （２）測(cè)量的步驟為：將向d閉合，向

13、a閉合，記下電流表讀數(shù)．再將向c閉合，向b閉合，記下電流表讀數(shù)．(注意：是流過的電流，是流過R的電流)． 計(jì)算的公式是：． 點(diǎn)評(píng)：本題是一設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)，解答這類實(shí)驗(yàn)問題時(shí)，必須認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理，搞清實(shí)驗(yàn)電路的結(jié)構(gòu)，明確實(shí)驗(yàn)所提供的器材的作用(如題中兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的作用，已知電阻及電流表的作用等)，及實(shí)驗(yàn)的操作方法與步驟，然后運(yùn)用實(shí)驗(yàn)中學(xué)過的有關(guān)方法及有關(guān)知識(shí)加以分析，并完成題目要求．其中，正確理解實(shí)驗(yàn)原理的是解決此類問題的關(guān)鍵． 設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)，著重考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)造性解決問題的能力．它是近幾年高考試題的一個(gè)新特點(diǎn)，在今后的高考中將繼續(xù)堅(jiān)持這一命題方向不變，應(yīng)予以高度重

14、視． 【及時(shí)反饋】 1．如圖，若考慮電壓表和電流表的內(nèi)阻影響，用兩表讀數(shù)算出的R測(cè)＝U/I?。ā　。? A．比R的真實(shí)值大 B．比R的真實(shí)值小 C．引起誤差的原因是I偏小 D．引起誤差的原因是U偏小 2．在《測(cè)金屬電阻率》的實(shí)驗(yàn)中，為什么采用安培表的外接法來測(cè)金屬絲的電阻？ 3．如圖，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值是200Ω，R2為200Ω，AB兩端間的電壓為8V，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)頭P，R2兩端可獲得電壓的范圍值為________V；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)頭P，R2兩端可獲得電壓的范圍值為________V． 4．用伏安法較準(zhǔn)確的測(cè)定一個(gè)阻值約為100Ω的電阻，所給的器材規(guī)

15、格如下： A．電流表(0－0.6A，內(nèi)阻0.1Ω)；B．電壓表(0－6V，內(nèi)阻5KΩ)；C．電池(4.5V，內(nèi)阻不計(jì))；D．滑動(dòng)變阻器(0－50Ω，1A)；E．開關(guān)一個(gè)，F(xiàn)．導(dǎo)線若干．在用圖象法求Rx中，試畫出所采用的電路圖． 5．(2020珠海模擬)用伏安法測(cè)量某一電阻Rx阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下： 待測(cè)電阻Rx（阻值約5Ω，額定功率為1W） 電流表A1（量程0－0.6A，內(nèi)阻0.2Ω） 電流表A2（量程0－3A，內(nèi)阻0.05Ω） 電壓表V1（量程0－3V，內(nèi)阻3kΩ） 電壓表V2（量程0－15V，內(nèi)阻15kΩ） 滑動(dòng)變阻器R0（0－50Ω）， 蓄電池（電動(dòng)勢(shì)為6V） 開關(guān)、導(dǎo)線． 為了較準(zhǔn)確測(cè)量Rx阻值，電流表、電壓表應(yīng)選________，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 1．A? 2．金屬絲的電阻較小? 3．4－?8? 0－8? 4．略 ５． A1、V1