《高考風(fēng)向標(biāo)》高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題八 第2講 伏安法測(cè)電阻課件.ppt

第2講 伏安法測(cè)電阻 考點(diǎn)1 電表及其改裝 1 電流計(jì)的原理和主要參數(shù) 1 電流計(jì)是根據(jù)通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)所制成的 且指針偏角 與電流強(qiáng)度i成正比 即 ki 故表的刻度均勻 2 電流計(jì)的主要參數(shù) 表頭內(nèi)阻rg 即電流計(jì)線(xiàn)圈的電阻 滿(mǎn)偏電流ig 即電流計(jì)允許通過(guò)的最大電流值 此時(shí)指針達(dá)到滿(mǎn)偏 滿(mǎn)偏電壓ug 即指針滿(mǎn)偏時(shí) 加在表頭兩端的電壓 有ug igrg 圖8 2 1 圖8 2 2 1 單選 如圖8 2 3 電流表是由靈敏電流計(jì)g與電阻r并聯(lián)而成的 若使用中發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍偏小些 4 注意 改裝后的電壓表或電流表 雖然量程擴(kuò)大了 但通過(guò)電流計(jì)的最大電流或加在電流計(jì)兩端的最大電壓仍為電流計(jì)的滿(mǎn)偏電流ig和滿(mǎn)偏電壓ug 只是由于串聯(lián)電路的分壓或并聯(lián)電路的分流使表的量程擴(kuò)大了 采取如下哪種措施能加以改進(jìn) 答案 a 圖8 2 3a 在r上串聯(lián)一個(gè)比r小得多的電阻b 在r上串聯(lián)一個(gè)比r大得多的電阻c 在r上并聯(lián)一個(gè)比r小得多的電阻d 在r上并聯(lián)一個(gè)比r大得多的電阻 小得多的電阻 a正確 解析 讀數(shù)偏小表示r的分流太大 要使r分流變小 則應(yīng)增大r 又由于只是稍微偏小 所以應(yīng)在r上串聯(lián)一個(gè)比r 2 單選 一個(gè)電壓表的量程為3v 當(dāng)給它串聯(lián)一個(gè)6k 的電阻后 去測(cè)一個(gè)3v電壓時(shí) 示數(shù)為1v 則這個(gè)電壓表 內(nèi)阻為 c a 2k b 6k c 3k d 1k 解析 與6k 的電阻串聯(lián)后接到3v電壓時(shí) 示數(shù)為1v 則量程擴(kuò)大了n 3倍 由串聯(lián)分壓關(guān)系得r n 1 rv 所以rv 3k c正確 考點(diǎn)2 伏安法測(cè)電阻 1 伏安法測(cè)電阻的兩種電路接法 2 兩種控制電路 1 兩種控制電路比較 2 兩種控制電路的選擇 下列三種情況必須選用分壓式接法 a 要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開(kāi)始可連續(xù) 調(diào)節(jié)時(shí) 如測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性 校對(duì)改裝后的電表等電路 b 當(dāng)用電器的電阻rl遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值r0 且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大 或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù) 時(shí) 因?yàn)槿粲孟蘖鞣?rl兩端電壓變化不明顯 c 若采用限流接法 電路中實(shí)際電壓 或電流 的最小值仍 超過(guò)rl的額定值時(shí) 只能采用分壓接法 下列情況可選用限流式接法 a 測(cè)量時(shí)電路電流或電壓沒(méi)有要求從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié) 只是小范圍內(nèi)測(cè)量 且rl與r0接近或rl略小于r0 采用限流式接 法 b 電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小 不能滿(mǎn)足分壓式接法的要求時(shí) 采用限流式接法 c 沒(méi)有很高的要求 僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí) 可考慮安裝簡(jiǎn)便和節(jié)能因素采用限流式接法 電流表a1 量程0 0 6a 內(nèi)阻0 2 電流表a2 量程0 3a 內(nèi)阻0 05 電壓表v1 量程0 3v 內(nèi)阻3k 電壓表v2 量程0 15v 內(nèi)阻15k 滑動(dòng)變阻器r0 0 50 蓄電池 電動(dòng)勢(shì)為6v 開(kāi)關(guān) 導(dǎo)線(xiàn) 為了較準(zhǔn)確測(cè)量rx阻值 電壓表 電流表應(yīng)選 并在下面畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖 3 用伏安法測(cè)量某一電阻rx的阻值 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下 待測(cè)電阻rx 阻值約5 額定功率為1w 圖28 a 電流表a1 量程300ma 內(nèi)阻約1 b 電流表a2 量程0 6a 內(nèi)阻約0 3 c 電壓表v1 量程3 0v 內(nèi)阻約3k d 電壓表v2 量程5 0v 內(nèi)阻約5k e 滑動(dòng)變阻器r1 最大阻值為50 f 滑動(dòng)變阻器r2 最大阻值為500 g 電源e 電動(dòng)勢(shì)4v 內(nèi)阻可忽略 h 開(kāi)關(guān) 導(dǎo)線(xiàn)若干 4 某電阻額定電壓為3v 阻值大約為10 為測(cè)量其阻值 實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材 動(dòng)變阻器 2 應(yīng)采用的電路圖為下列圖中的 1 為了盡可能提高測(cè)量準(zhǔn)確度 應(yīng)選擇的器材為 只需填器材前面的字母即可 電流表 電壓表 滑 考點(diǎn)3 描繪小電珠 小燈泡 的伏安特性曲線(xiàn) 1 實(shí)驗(yàn)原理電路如圖8 2 4甲所示 因?yàn)樾‰娭?小燈泡 的電阻較小 10 左右 所以應(yīng)該選用安培表外接法 圖8 2 4 2 用分壓接法 小燈泡的電阻會(huì)隨著電壓的升高 燈絲溫度隨之升高 而增大 所以u(píng) i曲線(xiàn)不是直線(xiàn) 為了反映這一變化過(guò)程 燈泡兩端的電壓應(yīng)該由零逐漸增大到額定電壓 所以必須選用分壓接法 開(kāi)始時(shí)應(yīng)該使小燈泡兩端的電壓為零 3 i u曲線(xiàn) 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的i u曲線(xiàn)如圖8 2 4乙所示 說(shuō)明燈 絲的電阻隨溫度升高而增大 若用u i曲線(xiàn) 則曲線(xiàn)的彎曲方向相反 4 電表量程選擇 若選用的是標(biāo)有 3 8v 0 3a 的小燈泡 電流表應(yīng)選 用0 0 6a量程 電壓表開(kāi)始時(shí)應(yīng)選用0 3v量程 當(dāng)電壓調(diào)到接近3v時(shí) 再改用0 15v量程 電路 其他部分連接正確 接通電源后 小燈泡的發(fā)光情況是 若本實(shí)驗(yàn)給定電壓表 內(nèi)阻約為5k 電流表 內(nèi)阻約為4 滑動(dòng)變阻器 電源 開(kāi)關(guān) 小燈泡 額定電壓3 8v 及導(dǎo)線(xiàn)若干 要求小燈泡的電壓從零開(kāi)始增大 實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇圖乙中的電路圖是 該同學(xué)描出的伏安特性曲線(xiàn)如圖丙所示 從圖中可知小燈泡的阻值隨小燈泡兩端的電壓的增大而 當(dāng)給小電燈泡加額定電壓3 8v時(shí) 其電阻為 答案取三位有效數(shù)字 5 2010年湛江二模 某同學(xué)在做描繪小電燈泡的伏安特性曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí) 誤將電流表和電壓表接成如圖8 2 5甲所示的 圖8 2 5 答案 1 不亮b逐漸增大 或增大 11 9 解析 因電壓表內(nèi)阻很大 通過(guò)燈泡的電流太小 所以小燈泡不亮 描繪小燈泡伏安特性曲線(xiàn)需電壓從零開(kāi)始變化 所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法 電路選b 從圖中可知電壓增大 2 步驟 1 測(cè)出金屬導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度l和它的直徑d 計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)的橫 截面積s d4 2 2 用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻 3 由電阻定律算出金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻率3 注意事項(xiàng) 1 用伏安法測(cè)電阻時(shí) 由于被測(cè)電阻絲的電阻較小 所以 考點(diǎn)4 測(cè)定金屬的電阻率 1 實(shí)驗(yàn)原理 rs 同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器 l 選用電流表外接法 本實(shí)驗(yàn)不要求電壓調(diào)節(jié)范圍 可選用限流電路 2 測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度 是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度 亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度 測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線(xiàn)拉直 3 在用伏安法測(cè)電阻時(shí) 通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線(xiàn)的電流強(qiáng)度i不宜過(guò)大 電流表用0 0 6a量程 通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng) 以免金屬導(dǎo)線(xiàn)的溫度明顯升高 造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大 1 螺旋測(cè)微器的構(gòu)造 如圖8 2 6所示是常用的螺旋測(cè)微器 它的測(cè)砧a和b固定在u形框架f上 旋鈕k 微調(diào)旋鈕k 和可動(dòng)刻度h 測(cè)微螺桿p連在一起 通過(guò)精密螺紋套在s上 圖8 2 6 4 螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) 密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕k每旋轉(zhuǎn)一周 p前進(jìn)或后退0 5mm 可動(dòng)刻度h上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格 p前進(jìn)或后退0 01mm 即螺旋測(cè)微器的精確度為0 01mm 讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測(cè)微器又叫千分尺 3 讀數(shù) 測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù) 或半整數(shù) 毫米數(shù)由 固定刻度讀出 小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出 測(cè)量值 毫米 固定刻度數(shù) 毫米 可動(dòng)刻度數(shù) 估讀一 位 0 01 毫米 2 螺旋測(cè)微器的原理 測(cè)微螺桿p與固定刻度b之間的精 mm 沒(méi)露出則為 mm 表示固定刻度水平線(xiàn)下面的刻度數(shù) 可動(dòng)刻度要估讀 小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)保留三位有效數(shù)字 6 在 測(cè)金屬絲的電阻率 的實(shí)驗(yàn)中 需測(cè)量的量為金屬絲的長(zhǎng)度l 直徑d 電阻rx 用上述各字母表 1 金屬絲電阻率的表達(dá)式為 示 固定刻度讀數(shù) 半刻度線(xiàn)露出則固定刻度數(shù)應(yīng)為 5 2 實(shí)驗(yàn)中測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度和直徑時(shí) 刻度尺和螺旋測(cè)微 器的示數(shù)如圖8 2 7所示 則金屬絲的長(zhǎng)度l cm 金屬絲的直徑d 0 797 0 799 圖8 2 7 3 用電流表和電壓表測(cè)金屬絲的電阻時(shí) 不論使用電流表內(nèi)接法還是外接法 都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差 按如圖8 2 8所示的電路進(jìn)行測(cè)量 可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差 利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過(guò)程是 mm 36 47 36 50 圖8 2 8 第一步 將r2的滑頭調(diào)到最左端 s2向1閉合 再閉合s1 調(diào)節(jié)r1和r2 使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些 不超過(guò)其量程 讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)u1 i1 第二步 保持兩滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭位置不變 將s2向2閉 合 讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)u2 i2 寫(xiě)出由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算rx的表達(dá)式 rx 例1 圖8 2 9為一電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連線(xiàn)圖 該實(shí)驗(yàn)可用來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻rx的阻值 約500 圖中兩個(gè)電壓表量程相同 內(nèi)阻都很大 實(shí)驗(yàn)步驟如下 調(diào)節(jié)電阻箱 使它的阻值r0與待測(cè)電阻的阻值接近 將 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭調(diào)到最右端 合上開(kāi)關(guān)s 將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向左端滑動(dòng) 使兩個(gè)電壓表指針 都有明顯偏轉(zhuǎn) 熱點(diǎn)1電學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合考查 記下兩個(gè)電壓表和的讀數(shù)u1和u2 多次改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的位置 記下和的多組讀 數(shù)u1和u2 求rx的平均值 圖8 2 9 回答下面問(wèn)題 1 根據(jù)實(shí)物連線(xiàn)圖在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖 其 中電阻箱的符號(hào)為 滑動(dòng)變阻器的符號(hào)為 其余器材 用通用的符號(hào)表示 rx 3 考慮電壓表內(nèi)阻的影響 用u1 u2 r0 的內(nèi)阻r1 的內(nèi)阻r2表示rx的公式為rx 圖8 2 10 2 不計(jì)電壓表內(nèi)阻的影響 用u1 u2和r0表示rx的公式為 1 2010年浙大附中模擬 有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬管線(xiàn)樣品 橫截面如圖8 2 11所示 此金屬管線(xiàn)長(zhǎng)約30cm 電阻約10 已知這種金屬的電阻率為 因管內(nèi)中空部分截面積 無(wú)法直接測(cè)量 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案 測(cè)量中空部分的截面積s0 現(xiàn)有如下器材可選 圖8 2 11 a 毫米刻度尺b 螺旋測(cè)微器 c 電流表a1 600ma 1 0 d 電流表a2 3a 0 1 e 電壓表v 3v 6k f 滑動(dòng)變阻器r1 2k 0 5a g 滑動(dòng)變阻器r2 10 2a h 蓄電池e 6v 0 05 i 開(kāi)關(guān)一個(gè) 帶夾子的導(dǎo)線(xiàn)若干 1 以上器材中 應(yīng)選用的器材有 只填代號(hào)字母 2 在下面虛線(xiàn)框中畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的電路圖 并把圖8 2 12的實(shí)物連成實(shí)際測(cè)量電路 要求盡可能測(cè)出多組有關(guān)數(shù)值 圖8 2 12 4 計(jì)算金屬管線(xiàn)內(nèi)部中空截面積s0的表達(dá)式為 s0 3 實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的物理量有 答案 1 abceghi 2 電路及實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路分別如圖29甲和乙所示 圖29 例2 2010年安徽卷 在測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中 用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑 示數(shù)如圖8 2 13所示 讀數(shù)為 mm 熱點(diǎn)2螺旋測(cè)微器的原理與讀數(shù) 圖8 2 13 解析 0 5mm 11 7 0 01mm 0 617mm 2 2010年肇慶二模 用螺旋測(cè)微器測(cè)定一金屬絲的直徑如圖8 2 14所示 該金屬絲的直徑是 mm 圖8 3 14 解析 0 5mm 48 0 0 01mm 0 980mm 答案 0 980 易錯(cuò)點(diǎn) 電路的實(shí)物圖連線(xiàn) 例1 在 測(cè)定金屬的電阻率 的實(shí)驗(yàn)中 金屬絲的電阻 大約為5 用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻rx 為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池 開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線(xiàn)及下列器材 a 電壓表0 3v 內(nèi)阻10k b 電壓表0 15v 內(nèi)阻50k c 電流表0 0 6a 內(nèi)阻0 05 d 電流表0 3a 內(nèi)阻0 01 e 滑動(dòng)變阻器0 10 f 滑動(dòng)變阻器0 100 1 要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值 電壓表應(yīng)選 電流表應(yīng)選 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 填序號(hào) a e 2 用畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)把實(shí)物按實(shí)驗(yàn)要求連線(xiàn) c 圖8 2 15 圖8 2 16 錯(cuò)解分析 實(shí)物連線(xiàn)如圖8 2 16 錯(cuò)誤1 導(dǎo)線(xiàn)連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上 錯(cuò)誤2 采用了電流表內(nèi)接法 并且電壓表的量程連錯(cuò) 正確解析 1 電流表和電壓表指針偏轉(zhuǎn)大時(shí)測(cè)量誤差小 所以電壓表選a 電流表選c 滑動(dòng)變阻器限流式控制電路時(shí) 其阻值為待測(cè)電阻的2 5倍為好 所以選e 實(shí)物連線(xiàn)圖如圖8 2 17 圖8 2 17 畫(huà)實(shí)物連線(xiàn) 一般先將電源跟開(kāi)關(guān)連接 再?gòu)恼龢O開(kāi)始 按順序以單線(xiàn)連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái) 然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中 即 先串后 并 要注意以下幾點(diǎn) 1 電壓表 電流表的量程和正負(fù)極不要接錯(cuò) 2 變阻器觸頭位置應(yīng)以保證電路中用電器的安全為原則 3 連線(xiàn)不交叉 所有連線(xiàn)必須連接到接線(xiàn)柱上 4 開(kāi)關(guān)必須能控制整個(gè)電路 即開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后 電源便無(wú)電 流輸出 性的 某同學(xué)將rt和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑢1 r2連成圖8 2 18虛線(xiàn)框內(nèi)所示的電路 以使該電路的等效電阻rl的阻值隨rt所處環(huán)境溫度的變化近似為線(xiàn)性的 且具有合適的阻值范圍 為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì) 他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下rl的阻值 測(cè)量電路如圖所示 圖中的電壓表內(nèi)阻很大 rl的測(cè)量結(jié)果如表1所示 圖8 2 18 1 2010年新課標(biāo)卷 用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻rt 在給定溫度范圍內(nèi) 其阻值隨溫度的變化是非線(xiàn) 回答下列問(wèn)題 1 根據(jù)圖中所示的電路 在圖8 2 19所示的實(shí)物圖上 連線(xiàn) 圖8 2 19 表1 2 為了檢驗(yàn)rl與t之間近似為線(xiàn)性關(guān)系 在坐標(biāo)紙上作 rl t關(guān)