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

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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 電阻的測量 【課標(biāo)要求】 1．理解運用歐姆定律進行電阻的測量 2．理解安培表、伏特表內(nèi)阻對測量造成的系統(tǒng)誤差 3．掌握一些特殊測量電阻的方法 【知識精要】 1．伏安法：根據(jù)歐姆定律，用伏特表、安培表測出電阻兩端電壓和通過電阻的電流，求出電阻值． 伏安法測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： 比較項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 電流表測量結(jié)果準(zhǔn)確，電壓表測量結(jié)果偏大，原因為電流表的分壓作用。 電壓表測量結(jié)果準(zhǔn)確，電流表測量結(jié)果偏大，原因是電壓表的分流作用． 測量結(jié)

2、果 (偏大) （偏小） 適用條件 ＞＞ ＜＜ 如何選擇 為減小測量誤差，可先將待測電阻的粗約值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若＜，則可視為小電阻，用外接法，測量結(jié)果偏??；若＞，則可視為大電阻，用內(nèi)接法，測量結(jié)果偏大。 2．測量時如何選擇儀器的規(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個電動勢為1.5V的干電池，蓄電池一組，其電動勢為6.0V，1個電動勢為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)滑動頭P從右端向左移動過程，滑動變阻器電阻逐漸減小．注意實驗開始時應(yīng)將滑動頭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,CP間總電阻，若R＞＞R/,無論P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．因此實驗中選擇滑動變阻器時，在通過變阻器實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．幾種測量電阻的方法： 1．用電壓表和已知阻值的定值電阻R0來測量待測電阻的阻值： （1）用電壓表和定值電阻

5、來測量待測電阻的阻值 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，分別用電壓表測量出定值電阻R0和待測電阻Rx的電壓U0和Ux，因為串聯(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，而考試時一般都要求我們采用一次接線，這時我們可以采用如圖的電路圖．當(dāng)開關(guān)斷開時，我們可以用電壓表測出定值電阻兩端的電壓U0，當(dāng)開關(guān)閉合時，我們可以用電壓表測量出電源的電壓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，這時我們可以采用如右圖的電路圖。當(dāng)開關(guān)擲向１時，電壓表測量的是R0兩端的電壓U0

6、；當(dāng)開關(guān)擲向2時，電壓表測量的是Rx兩端的電壓Ux．故有： ． （2）用電流表和已知阻值的電阻R0測量待測電阻的阻值： 用電流表和定值電阻R0來測量待測電阻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，用電流表分別測量出通過R0和Rx的電流Io和Ix，因為并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，所以有，故而有： ．顯然，如果只有一個開關(guān)和電流表，這種方法需要采用兩次接線，請同學(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)與電流表測量電阻的電路圖。 另外，用電流表和定值電阻測量待測電阻的阻值還有一種方法：先將定值電阻單獨接入電路，讀出這時電流表的讀數(shù)I1，然后再將定值

7、電阻與待測電阻串聯(lián)接入電路，讀出這時電流表的讀數(shù)I2．因為電源電壓不變，所以有：,因此有。 （3）用等效法測量電阻 如圖所示電路就是用等效法測量電阻的一種實驗電路．其中Rx是待測電阻，R是滑動變阻器，R0是電阻箱（電阻箱的最大電阻值大于Rx）．其實驗步驟如下： （1）按照電路圖連接好電路，在閉合開關(guān)前，將滑動變阻器R的滑片P置于滑動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，讀出此時電阻箱的阻值，則它就是我們測得的待測電阻的阻值。 當(dāng)然，用等效法測量電阻也可以不用電流表而用電壓表，具體做法請大家獨立思考。 【名師點撥】 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，那么待測電阻RX的測量值比真實值________，真實值為________．(電流表的內(nèi)阻為0.2Ω) 解析：此電路為伏特表外接法，電壓表的測量值偏大，據(jù)歐姆定律，測量值R偏大．測量值R＝U/I＝10/0.1Ω＝100Ω實際上是電流表內(nèi)阻和待測電阻之和，因此真實值為100Ω－0.2Ω＝99.8Ω． 點評：在分析伏安法測電阻的誤差問題時，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)的知識求解即可。 例2：如圖，用伏安法測電阻時，如果不知道待測電阻的大概值時，為了選擇正確的電路以減少誤差，可將電壓表一個接頭分別在a、b兩點接觸一下，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，安培表讀數(shù)沒有顯著變化，說明伏特表的分流不明顯，待測電阻R是小電阻，P應(yīng)接在a處；若P從a移到b時，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)用伏安法測一個阻值約為12Ω的電阻，

10、要求測量結(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．滑動變阻器(0－20Ω　1A) G．滑動變阻器(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：如圖為測量電阻的電路，為待測電阻．R的阻值已知

11、，R′為保護電阻，阻值未知．電源E的電動勢未知．均為單刀雙擲開關(guān)．A為電流表，其內(nèi)阻不計。 （1）按圖甲所示的電路，在圖乙的實物圖上連線。 （2）測量的步驟為：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)。 計算的公式是。 解析：欲測定未知電阻，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，故不可能直接測量得出，只能用間接測量的辦法來代替．為此，實驗時可將與已知電阻R并聯(lián)，用電流表先測出通過已知電阻R的電流I，由U＝IR便可求出兩端電壓．因R與并聯(lián)．故U亦即待測電阻兩端電壓．然后再用電流表測出通過的電流，根

12、據(jù)，便可求出． 由以上分析知，本實驗的電路原理圖如圖所示．實驗時先將電流表與已知電阻R串聯(lián)(圖中實線位置)，測出電流I，然后再將電流表改為與串聯(lián)(圖中虛線位置)，測出電流，最后，由，求出．(實驗時也可先將電流表接在虛線位置測出，再改為接在實線位置測出I)．原題電路圖及實物圖中提供的兩個單刀雙擲開關(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，測出的是通過的電流；分別接通b、c時，測出的是通過R的電流。 答案：（１）按圖所示的電路，在實物圖上連線，如圖所示． （２）測量的步驟為：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)． 計算的公式是：． 點評：本題是一設(shè)計性物理實驗，解答這類實驗問題時，必須認(rèn)真分析實驗的設(shè)計原理，搞清實驗電路的結(jié)構(gòu)，明確實驗所提供的器材的作用(如題中兩個單刀雙擲開關(guān)的作用，已知電阻及電流表的作用等)，及實驗的操作方法與步驟，然后運用實驗中學(xué)過的有關(guān)方法及有關(guān)知識加以分析，并完成題目要求．其中，正確理解實驗原理的是解決此類問題的關(guān)鍵． 設(shè)計性物理實驗，著重考查學(xué)生運用所學(xué)知識，創(chuàng)造性解決問題的能力．它是近幾年高考試題的一個新特點，在今后的高考中將繼續(xù)堅持這一命題方向不變，應(yīng)予以高度重

14、視． 【及時反饋】 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＝U/I　（　?。? A．比R的真實值大 B．比R的真實值小 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《測金屬電阻率》的實驗中，為什么采用安培表的外接法來測金屬絲的電阻？ 3．如圖，滑動變阻器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，移動滑動頭P，R2兩端可獲得電壓的范圍值為________V；當(dāng)開關(guān)S閉合時，移動滑動頭P，R2兩端可獲得電壓的范圍值為________V． 4．用伏安法較準(zhǔn)確的測定一個阻值約為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)；D．滑動變阻器(0－50Ω，1A)；E．開關(guān)一個，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)用伏安法測量某一電阻Rx阻值，現(xiàn)有實驗器材如下： 待測電阻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） 滑動變阻器R0（0－50Ω）， 蓄電池（電動勢為6V） 開關(guān)、導(dǎo)線． 為了較準(zhǔn)確測量Rx阻值，電流表、電壓表應(yīng)選________，并畫出實驗電路圖。 1．A? 2．金屬絲的電阻較小? 3．4－?8? 0－8? 4．略 ５． A1、V1