高二物理電阻測量專題[一]人版知識精講.doc

1、 .wd.高二物理電阻測量專題一人教版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：電阻測量專題一二. 知識要點：一電阻測量的新理念：從95年到2005年十年間，全國高考與各省市高考的物理試卷中，以設(shè)計性實驗的形式考察電阻測量的原理和方法的試題就有40多個，涉及定值電阻、電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻、電源內(nèi)阻的測量等情形。就是這種在伏安法的根底上演變而來的設(shè)計性實驗，每年卻讓許多考生失利。這主要是由考生觀念不新，思路不廣，在運用伏安法時，生搬硬套造成的。在此，教師向大家介紹幾種電阻測量的新思路和新方法，幫助考生開闊思路，提高創(chuàng)新能力?！胺?、“安安法、“加R法等測量電阻的新方法是伏安法的原理同具體的測量實際相結(jié)

2、合的產(chǎn)物，是對伏安法測電阻的原理的豐富和開展，如果學(xué)生掌握了這一新理念，就能創(chuàng)造性地完成電阻的測量這一類設(shè)計性實驗。1. “伏伏法“伏伏法是利用兩塊電壓表測電阻的一種方法，這一方法的創(chuàng)新思維是運用電壓表測電流或算電流，此方法適用于電流表不能用或沒有電流表等情形。設(shè)計電路時不僅要考慮電壓表的量程，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。1.1利用“伏伏法測電壓表的內(nèi)阻例1 為了測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻內(nèi)阻約，實驗室可以提供的器材有：電流表，量程為，內(nèi)阻約；電壓表，量程為，內(nèi)阻約；變阻箱阻值范圍為；變阻箱阻值范圍為；滑動變阻器，最大阻值約為，額定電流；電源E，電動勢6V，內(nèi)阻約；單刀單擲開關(guān)

3、K，導(dǎo)線假設(shè)干。1請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V的內(nèi)阻的實驗電路，畫出電路原理圖圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注，要求測量盡量準(zhǔn)確。2寫出計算電壓表V的內(nèi)阻的計算公式為。分析與解：多數(shù)考生解答此題，毫不猶豫地套用伏安法，由于沒有考慮電表的量程，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到待測電壓表的量程為3V，內(nèi)阻約，電壓表中的最大電流為，認為電流表不能準(zhǔn)確測量，但由于創(chuàng)新能力差，也做不正確。只有極少數(shù)有“伏伏法新理念的考生才能做正確。答案：1測量電壓表V的內(nèi)阻的實驗電路如圖1所示。2電壓表V的示數(shù)U，電壓表的示數(shù)，電阻箱的讀數(shù)。根據(jù)歐姆定律，利用通過電壓表的電流與通過電阻的電流相等，算

4、出電壓表的電阻為。1.2利用“伏伏法測定值電阻的阻值例2 用以下器材測量電阻的阻值：電源E，有一定內(nèi)阻，電動勢約為；電壓表，量程為，內(nèi)阻；電壓表，量程為5V，內(nèi)阻；滑線變阻器R，最大阻值約為；單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線假設(shè)干。1測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的，試畫出測量電阻的一種實驗電路原理圖原理圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注。2假設(shè)電壓表的讀數(shù)用表示，電壓表的讀數(shù)用表示，那么由量和測得量表示的公式為。分析與解：很多考生解析此題，第一思維考慮的就是伏安法，由于此題沒有電流表，思維受阻，當(dāng)然做不正確。只有極少數(shù)有“伏伏法新觀念的考生才能做正確。因為此題要運用“電壓表算電流這一創(chuàng)新思維。答案

5、：1測量電阻的實驗電路如圖2所示。2電壓表的示數(shù)，電壓表的示數(shù)，電壓表的內(nèi)阻，根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)電路的規(guī)律，算出的電阻為。2. “安安法“安安法是利用兩塊電流表測電阻的一種方法，這一方法的創(chuàng)新思維是運用電流表測電壓或算電壓，此方法適用于電壓表不能用或沒有電壓表等情形。設(shè)計電路時除考慮電流表的量程外，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。2.1利用“安安法測電流表的內(nèi)阻例3 從以下器材中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一個電路來測量電流表的內(nèi)阻，要求方法簡捷，有盡可能高的準(zhǔn)確度，并測量多組數(shù)據(jù)。1畫出實驗電路圖：標(biāo)明所用器材的代號。2假設(shè)選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算，那么所用的表達式，式中各符號的意義是：。

6、器材代號與規(guī)格如下：電流表，量程，內(nèi)阻待測約；電流表，量程，內(nèi)阻；電壓表V，量程10V，內(nèi)阻電阻，阻值約為；滑動變阻器，總阻值約；電池E，電動勢，內(nèi)阻很??；電鍵K，導(dǎo)線假設(shè)干。分析與解：大多數(shù)考生看到此題，第一感覺考慮的就是伏安法，由于沒有考慮電表的量程，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到要滿足“有盡可能高的準(zhǔn)確度的條件，認為電壓U的測定，不能選量程是10V的電壓表。因為電流表兩端允許施加的最大電壓約為，因而電壓表不能準(zhǔn)確測出電流表的兩端的電壓，但由于缺乏創(chuàng)新精神，想不出其他方法，也做不正確。只有極少數(shù)有“安安法新思路的考生才能做正確。答案：將電流表并聯(lián)在電流表的兩端，利用電流表測量電壓；要滿足“多測

7、幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓接法；實驗電路如圖3所示，其表達式，式中、分別表示通過電流表、的電流和它們的內(nèi)阻。2.2利用“安安法測定值電阻的阻值例4 用以下器材測量一待測電阻的阻值。器材代號與規(guī)格如下：電流表量程，內(nèi)阻為；標(biāo)準(zhǔn)電流表量程，內(nèi)阻約為；待測電阻阻值約為，滑動變阻器最大阻值；電源E電動勢約為10V，內(nèi)阻約為，單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線假設(shè)干。1要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標(biāo)明每個器材的代號。2實驗中，需要直接測量的物理量是，用測的量表示待測電阻的阻值的計算公式是。分析與解：絕大多數(shù)考生解答此題，首選的就是伏安法，由于此題沒有電壓表，思維受阻，當(dāng)然做不正確。只有極少數(shù)

8、有“安安法新觀念的考生才能做正確。因為此題需要運用“電流表算電壓這一創(chuàng)新思維。答案：1實驗電路如圖4所示。2、兩電流表的讀數(shù)、，待測電阻的阻值計算公式是。3. “加R法“加R法又叫“加保護電阻法。在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足平安、準(zhǔn)確的原那么，加保護電阻的方法就應(yīng)運而生，設(shè)計電路時不僅要考慮電壓表和電流表的量程，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。3.1利用“加R法測電流表的內(nèi)阻例5 某電流表的內(nèi)阻在之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A. 待測的電流表量程；B. 電壓表量程3V，內(nèi)阻約；C. 滑動變阻器最大電阻；D. 定值電阻阻值；E. 電源E電

9、動勢4VF. 電鍵S及導(dǎo)線假設(shè)干。1畫出實驗電路圖；2如測得電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，那么電流表內(nèi)阻的表達式為：。分析與解：許多考生讀完此題，就知道實驗原理是伏安法，由于設(shè)計電路時沒有考慮電壓表和電流表的量程，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生想到電流表的內(nèi)阻在之間，量程為，電流表上的最大電壓為，因而電壓表不能并聯(lián)在電流表的兩端，由于缺乏創(chuàng)新意識，也做不正確。只有極少數(shù)有“加R法新理念的考生才能做正確，因為此題必須將一個阻值為的定值電阻與電流表串聯(lián)，再與電壓表并聯(lián)，才滿足要求；再者量程為3V的電壓表其量程雖然小于電源電動勢4V，但可在電路中接入滑動變阻器進展保護；滑動變阻器在本實驗中分壓與限流的

10、連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式。故此題設(shè)計電路圖如圖5所示；電流表內(nèi)阻的表達式為：。3.2利用“加R法測電源的內(nèi)阻例6 測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻E約為，約為?？蛇x用的器材如下：量程為3V的理想電壓表V；量程為的電流表A有一定內(nèi)阻；固定電阻；滑動變阻器；電鍵K，導(dǎo)線假設(shè)干。1畫出實驗電路原理圖，圖中各元件需用題目給出的符號或字母標(biāo)出。2實驗中，當(dāng)電流表的讀數(shù)為時，電壓表的讀數(shù)為；當(dāng)電流表的讀數(shù)為時，電壓表的讀數(shù)為，那么可求出E=，。用、及R表示。分析與解：不少考生解析此題，第一理念就是沿用課本上的測電源電動勢及內(nèi)阻原理圖，當(dāng)然做不正確。少數(shù)考生

11、想到電壓表的量程為3V小于電源電動勢，因而電壓表不能并聯(lián)在電源的兩端，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，也做不正確。只有極少數(shù)有“加R法新思路的考生才能做正確。答案：1實驗電路原理圖如圖6所示；2根據(jù)閉合電路的歐姆定律，算出“伏伏法、“安安法、“加R法等測量電阻的新方法是伏安法的原理同具體的測量實際相結(jié)合的產(chǎn)物，是伏安法的原理在電阻測量中的實際應(yīng)用：是對伏安法測電阻的原理的豐富和開展。如果學(xué)生掌握了這一電阻測量的新理論，具體問題具體分析，就能在高考中創(chuàng)造性地完成電阻的測量這一類設(shè)計性實驗，在高考中立于不敗之地。二怎樣選擇內(nèi)接法與外接法很多同學(xué)在學(xué)了伏安法測電阻后，分不清什么時候采用內(nèi)接法，什么時

12、候采用外接法，僅是知道測大電阻用內(nèi)接法，測小電阻用外接法，但在測量既不是很大也不是很小的電阻時，就不清楚采用哪種接法才能使測量的誤差最小。下面就來談?wù)勗诜卜y電阻時內(nèi)接法與外接法的選擇。1. 誤差的產(chǎn)生原因伏安法測電阻是根據(jù)局部電路歐姆定律來進展測量的。它的測量值和真實值應(yīng)該是：，即使是測量十分準(zhǔn)確的電壓表和電流表，由于電壓表和電流表都有內(nèi)阻，導(dǎo)致了電阻的測量值和真實值存在誤差。中選用外接法a時，電壓表與電阻并聯(lián)，電壓表的讀數(shù)就是電阻兩端的電壓，但電流表測量的是通過電阻和電壓表的總電流，因此測量值要小于真實值，實際上測量的電阻值是電壓表內(nèi)電阻和電阻并聯(lián)的阻值。如果電阻的值遠小于電壓表的內(nèi)阻，

13、電壓表分去的電流很小，這時電流表測量的電流就接近于通過電阻的電流，所以外接法適合于測小電阻。中選用內(nèi)接法b時，電流表與電阻串聯(lián)，電流表的讀數(shù)就是電阻的電流值，但電壓表測的是電阻和電流表的總電壓，所以測量值大于真實值，實際上測量的電阻值是電阻與電流表內(nèi)電阻串聯(lián)的總電阻值。如果電阻的值遠大于電流表的內(nèi)阻，電流表分去的電壓很小，這時電壓表測量的電壓就接近于電阻兩端的電壓，所以內(nèi)接法適合于測大電阻。2. 系統(tǒng)的相對誤差由于外接法a測量的實際上是電阻和電壓表并聯(lián)的電阻，所以：相對誤差內(nèi)接法b測量的實際是電阻與電流表的串聯(lián)電阻，所以：相對誤差當(dāng)內(nèi)、外接法相對誤差相等時，有，所以為臨界值。當(dāng)即為大電阻時用內(nèi)

14、接法，當(dāng)即為小電阻時用外接法，這樣所測的值誤差相對較小。當(dāng)時，用內(nèi)、外接法均可。3. 利用試觸法確定內(nèi)、外接法當(dāng)、大小都不知道時，可用試觸法確定內(nèi)、外接法。如以下圖所示的電路，空出電壓表的一個接線頭，用該接線頭分別試觸M、N兩點，觀察兩電表的示數(shù)變化情況，如果，說明電壓表內(nèi)阻帶來的影響大，即電阻跟電壓表的電阻相差較小，屬于“大電阻，應(yīng)采用內(nèi)接法，如果，說明電流表內(nèi)阻帶來的影響大，即電阻跟電流表的電阻相差較小，屬于“小電阻應(yīng)采用外接法。4. 應(yīng)用舉例例：有一未知的電阻，為較準(zhǔn)確的測出其阻值，先后用如圖3a、b兩種電路進展測試，利用a測的數(shù)據(jù)為“、，利用b測的數(shù)據(jù)為“、，那么，該電阻測的較準(zhǔn)確的數(shù)

15、值及它比真實值偏大或偏小的情況是A. ，偏大 B. ，偏小 C. ，偏小 D. ，偏大圖3解析：比擬a、b兩圖的電壓表讀數(shù)，可知電壓變化，電流的變化，可見，即電流變化明顯一些，可見電壓表內(nèi)阻帶來的影響比電流表內(nèi)阻帶來的影響大，即說明所測電阻是一個大電阻，故應(yīng)采取電流表內(nèi)接法，即b圖測量地較準(zhǔn)確，此種解法測量值偏大，故D正確。三一道伏安法測電阻題的三種解法題目：用電流表內(nèi)阻約和電壓表內(nèi)阻約測量電阻R的阻值。分別將圖甲和圖乙兩種測量電路連到電路中，進展屢次測量。按照圖甲所示的電路某次的測量情況：電流表的示數(shù)是，電壓表的示數(shù)是，按照圖乙所示電路某次測量情況，電流表的示數(shù)是，電壓表的示數(shù)是。比擬這兩次

16、測量結(jié)果，正確的選項是A. 電阻的真實值更接近，且大于B. 電阻的真實值更接近，且小于C. 電阻的真實值更接近，且大于D. 電阻的真實值更接近，且小于分析與解答：我們知道，伏安法測電阻有兩種接法，即電流表的內(nèi)接法和電流表的外接法，假設(shè)被測電阻R比電流表內(nèi)阻大得多，那么采用內(nèi)接法誤差更小，假設(shè)伏特表內(nèi)阻比被測電阻R大得多，那么采用外接法誤差更小，采用內(nèi)接法測量值大于真實值，采用外接法測量值小于真實值，一般情況下，僅依據(jù)這些話還很難作出內(nèi)外接法的選擇，還必須更深層次的考慮問題。對這道題，我們用三種解法來說明選用哪種測量法。一法：這道題，用甲圖內(nèi)接法測出的電阻值為，用乙圖外接法測出的電阻值為，說明被

17、測電阻R確定比擬大，為左右，它與電流表內(nèi)阻的關(guān)系為，解得：，即可以說明>>，R與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系為，解得：，說明不是遠遠大于R。綜合上述，此題測量電阻應(yīng)采用電流表的內(nèi)接法誤差更小，因此此題選B?？赡苡型瑢W(xué)會認為這種方法不妥，因為本身就不太可靠，那么我們可采用第二種方法。二法：依題意，由內(nèi)接法改為外接法，電壓改變量為，電流強度改變量為，那么，比擬這兩個相對改變量可知，即由甲圖測量改為乙圖測量，電流的相對改變量大于電壓的相對改變量，說明電壓表的分流作用大于電流表的分壓作用，因此選用電流表的內(nèi)接法產(chǎn)生的誤差較小，從這點看，此題應(yīng)選B。三法：在知道電流表、電壓表內(nèi)阻大小且被測電阻和電流表、

18、電壓表內(nèi)阻相比，不太大又不太小，不好確定選用哪種接法的情況下，可采用以下方法。先計算出：，假設(shè)時，采用電流表內(nèi)接法產(chǎn)生的誤差更小，假設(shè)時采用電流表外接法產(chǎn)生的誤差更小。在此題中，故此題電流表采用內(nèi)接法，選B?！灸M試題】答題時間：60分鐘一. 選擇題此題共10小題，每題4分，共40分1. 某同學(xué)用伏安法測電阻，分別采用電流表內(nèi)接法和外接法，測量某的阻值分別為和，那么測量值、和真實值之間的關(guān)系是A. B. C. D. 2. 使用多用表的歐姆擋測導(dǎo)體電阻時，如果兩手同時分別接觸兩表筆的金屬桿，那么造成測量值A(chǔ). 比真實值大 B. 比真實值小C. 與真實值相等 D. 可能比真實值大，也可能小3. 用

19、伏安法測未知電阻時，假設(shè)不知道的大概值，為了選擇正確的電路接法以減小誤差，可將電路如圖1所示連接，只空出電壓表的一個接頭S，然后將S分別與、接觸一下，觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況，那么有A. 假設(shè)電流表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接B. 假設(shè)電流表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接C. 假設(shè)電壓表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接D. 假設(shè)電壓表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接圖14. 某同學(xué)用電流表外接法測電阻時，誤將兩表互換位置，那么造成的結(jié)果為A. 電阻燒壞 B. 電流表燒壞C. 電壓表示數(shù)幾乎為零 D. 電流表示數(shù)幾乎為零5. 為測某電阻R的阻值，分別接成圖2所示的甲、乙兩電路，在甲電路中電壓表和電流表的示數(shù)分別為3V、，乙

20、電路中兩表示數(shù)分別為和，那么待測電阻的值應(yīng)為A. 比略大一些 B. 比略小一些C. 比略大一些 D. 比略小一些6. 用伏安法測一只阻值約的電阻，采用圖3所示的電路，所用電源電動勢為6V，內(nèi)阻為，可變電阻的最大阻值為，選用以下哪一組電流表、電壓表最適宜A. ； B. ；C. ； D. ；圖37. 一個用滿偏電流為的電流表改裝成的歐姆表，調(diào)零后用它測的標(biāo)準(zhǔn)電阻時，指針恰好指在刻度盤的正中間，如用它測量一個未知電阻時，指針指在處，那么被測電阻的阻值為A. B. C. D. 8. 圖4為多用表歐姆擋的原理示意圖，其中電流表的滿偏電流為，內(nèi)阻，調(diào)零電阻的最大值，串聯(lián)的固定電阻，電池電動勢，用它測量電阻

21、，能準(zhǔn)確測量的阻值范圍是A. B. C. D. 圖49. 將滑動變阻器接成分壓電路，如圖5所示，由于電路有一處出現(xiàn)故障，致使輸出電壓不能隨滑動鍵P的位置而改變，不管P如何滑動，始終等于0V，那么故障原因可能是A. 導(dǎo)線EF段有斷開處 B. 導(dǎo)線AB段有斷開處C. 滑動鍵P與電阻R接觸不通 D. 導(dǎo)線BC段有斷開處10. 利用滑動變阻器來改變用電器上所得到的電壓可以有圖6中甲、乙兩種電路。用R表示滑動變阻器的全部阻值。選擇哪個電路更適宜，以下表達正確的選項是A. 假設(shè)>>，那么采用電路甲比擬適宜B. 假設(shè)>>，那么采用電路乙比擬適宜C. 假設(shè)，那么甲、乙電路都適宜D. 兩

22、種電路都能使上的電壓改變，因此兩種電路都適合二. 填空題此題共4小題，每題5分，共20分11. 用伏安法測電阻時，為了較正確地測定一個標(biāo)志為的電阻，應(yīng)選用以下器材中哪一些來測量：。填序號A. 毫安表，內(nèi)阻，量程B. 電流表，內(nèi)阻，量程C. 電壓表，內(nèi)阻，量程D. 電壓表，內(nèi)阻，量程E. 變阻器，規(guī)格為，F(xiàn). 電源，直流12. 某人用多用電表按正確步驟測量一電阻阻值，指針指示位置如圖7所示，那么這電阻值是。如果要用這多用電表測量一個約的電阻，為了使測量比擬準(zhǔn)確，選擇開關(guān)應(yīng)選的歐姆擋是。圖713. 為測量的值，將它與阻值的定值電阻串聯(lián)后接入電壓恒定的電路，如圖8所示，現(xiàn)用一只電壓表分別去測和兩端的

23、電壓，其讀數(shù)分別為8V和6V，那么；A、B兩端的電壓上14V。填“大于、“等于或“小于14. 如圖9所示，用伏安法測電阻的值時，M、N接在恒壓電源上，當(dāng)S接時電壓表示數(shù)10V，電流表示數(shù)；當(dāng)S接時，電壓表示數(shù)為12V，電流表示數(shù)。為了較準(zhǔn)確地測定的值，S應(yīng)接在點，的真實值為。圖9三. 計算題此題共3小題，共40分15. 12分實驗室里有內(nèi)阻為的電壓表及內(nèi)阻為的電流表各一只，要用它們來測量一只阻值在左右的電阻，問：1為減小誤差，應(yīng)采用何種連接？2實驗數(shù)據(jù)如下：實驗中電壓表的示數(shù)為，電流表示數(shù)為，計算待測電阻的準(zhǔn)確值。16. 15分如圖10甲所示是用伏安法測量電阻的實驗電路圖，只是電壓表未接入電路中。圖10乙是相應(yīng)的實驗器材，其中待測量的未知電阻阻值約為，電流表量程、內(nèi)阻小于，電壓表量程、內(nèi)阻約，電源輸出電壓約，滑動變阻器A的最大阻值為，滑動變阻器B的最大阻值為。1在圖甲的電路圖中把電壓表連接到正確的位置上；2根據(jù)圖甲的電路圖把圖乙的實物連成實驗電路；3說明本實驗中兩個滑動變阻器起什么作用以及有何不同。17. 13分如圖11中的P是一根外表均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長陶瓷管電阻膜布滿圓柱體的外側(cè)面。陶瓷管的長度約為，外徑約為，所用電阻膜材料的電阻率為，管的兩端有導(dǎo)電箍M、N。該電阻的長度就是陶瓷管的長度，其截面積可看作等于膜的厚度與圓周長的乘積?，F(xiàn)有器材為：A.