1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上結(jié)合高考談伏安法測電阻 縱觀近幾年的實驗題，題目年年翻新，沒有一個照搬課本中的實驗，全是對原有實驗給予改造、改進(jìn)、甚至創(chuàng)新，但題目涉及的基本知識和基本技能仍然立足于課本實驗。 實驗題作為考查實驗?zāi)芰Φ挠行緩胶椭匾侄?，在高考試題中一直占有相當(dāng)大的比重，而電學(xué)實驗因其實驗理論、步驟和完整性及與大學(xué)物理實驗結(jié)合的緊密性，便成了高考實驗考查的重中之重，電阻測量成為高考考查的焦點，伏安法測電阻是電阻測量最基本的方法，伏安法測電阻常涉及電流表內(nèi)、外接法的選擇與滑動變阻器限流、分壓式的選擇，前者是考慮減小系統(tǒng)誤差，后者是考慮電路的安全及保證可讀取的數(shù)據(jù)。另外考題還常設(shè)置障礙讓考

2、生去克服，如沒有電壓表或沒有電流表等，這就要求考生根據(jù)實驗要求及提供的儀器，發(fā)揮思維遷移，將已學(xué)過的電學(xué)知識和實驗方法靈活運用到新情景中去。這樣，就有效地考查了考生設(shè)計和完成實驗的能力。本文結(jié)合今年的高考實驗題（伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻），就伏安法測電阻及其情景變式進(jìn)行深入探討，供廣大師生參考。一. 伏安法測電阻基本原理 1. 基本原理：伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律，只要測出元件兩端電壓和通過的電流，即可由歐姆定律計算出該元件的阻值。 2. 測量電路的系統(tǒng)誤差控制： （1）當(dāng)遠(yuǎn)大于時，電流表內(nèi)接；當(dāng)臨界阻值時，采用電流表的內(nèi)接；當(dāng)采用電流表內(nèi)接時，電阻測量值大于真實值，即（如圖1所示）。

3、（2）當(dāng)遠(yuǎn)小于時，電流表外接；當(dāng)臨界阻值時，采用電流表的外接；當(dāng)采用電流表外接時，電阻的測量值小于真實值，即（如圖2所示）。 3. 控制電路的安全及偶然誤差：根據(jù)電路中各元件的安全要求及電壓調(diào)節(jié)的范圍不同，滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇。 （1）滑動變阻器限流接法。一般情況或沒有特別說明的情況下，由于限流電路能耗較小，結(jié)構(gòu)連接簡單，應(yīng)優(yōu)先考慮限流連接方式。限流接法適合測量小電阻或與變阻器總電阻相比差不多或還小，（如圖3所示）。圖3 （2）測動變阻器分壓接法。若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式；當(dāng)用電器電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器總電阻值，

4、且實驗要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組實驗數(shù)據(jù)）時，必須選用滑動變阻器分壓接法；要求某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化時，須選用滑動變阻器分壓連接方式（如圖4所示）。二. 伏安法測電阻基本情景變式 1. 無電流表。根據(jù)伏安法測電阻的基本原理可知，無電流表時只要找到能夠等效替代電流表的其他器材即可，比如： （1）用已知電阻與理想電壓表并聯(lián)替代電流表（如圖5所示）； （2）用已知內(nèi)阻的電壓表替代電流表（如圖6所示）；V （3）無電表時的替代法（如圖7所示）； （4）無電流表時的半偏法（測量電壓表內(nèi)阻）（如圖8所示）。 2. 無電壓表。根據(jù)伏安法測電阻的基本原理可知，無電壓表時只要找到能夠等效

5、替代電壓表的其他器材即可，比如： （1）已知電阻與理想電流表串聯(lián)替代電壓表（如圖9所示）； （2）無電壓表時的等效替代法（如圖10所示）； （3）無電壓表時的半偏法（測表頭內(nèi)阻）（如圖11所示）。 3. 把實驗題當(dāng)作計算題處理。 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程求解待測量； （2）根據(jù)歐姆定律的變式求解電阻。在利用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，只要測出外電路的電壓變化量和電流的變化量（外電壓的變化量始終等于內(nèi)電壓的變化量），就可以求出電源的內(nèi)阻。三. 范例導(dǎo)引高考實驗試題剖析范例導(dǎo)引一（05年高考題）測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5）。器材：量程3V的理想電壓表

6、，量程0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻，滑動變阻器，電鍵K，導(dǎo)線若干。 (1)畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出。 (2)實驗中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2。則可求出E_，r_。（用I1、I2、U1、U2及R表示） 解析：本題是常規(guī)伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻實驗的情景變式題，本題與課本上實驗的區(qū)別是電源電動勢大于理想電壓表的量程，但題目中提供的器材中有一個阻值不大的固定電阻，這就很容易把該情景變式題“遷移”到學(xué)過的實驗上。把固定電阻接在電源的旁邊，把它等效成電源的內(nèi)阻即可（如圖12所示），把電壓表跨接在它們的

7、兩側(cè)，顯然，“內(nèi)阻增大，內(nèi)電壓降落增大”，電壓表所測量的外電壓相應(yīng)減小，通過定量計算，符合實驗測量的要求。這樣，一個新的設(shè)計性實驗又回歸到課本實驗上。 <1>實驗電路原理圖如圖13所示； <2>根據(jù)，對于一個給定的電源B的電動勢E及內(nèi)阻r是一定的，I和U都隨滑動變阻器的改變而改變，只要改變的阻值，即可測出兩組I和U數(shù)據(jù)，列方程組得： 解(1)(2)方程組可得 注：也可直接用歐姆定律的變式求內(nèi)阻r。 本題所提供的理想電壓表量程小于被測電源電動勢，需要學(xué)生打破課本實驗的思維和方法定勢，從方法上進(jìn)行創(chuàng)新，運用所提供的器材創(chuàng)造性地進(jìn)行實驗設(shè)計。范例導(dǎo)引二（04年高考實驗題）用以

8、下器材測量一待測電阻的阻值（9001000）； 電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V； 電壓表V1，量程1.5V，內(nèi)阻； 電壓表V2，量程5V，內(nèi)阻； 滑線變阻器R，最大阻值約為100； 單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 （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相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）。 （2）根據(jù)你所畫的電路原理圖在所給的實物上畫出連線。（實物圖略） （3）若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示的公式為_。 解析 1. 畫實驗電路原理圖 （1）測量方法的選定。本題提供了兩只電壓表，在沒有電阻箱和定值

9、電阻的情況下，不能用替代法和等效測量法，只能用伏安法測量。 （2）推斷電路接法。在選用伏安法測量后，提供的電壓表中必定有一只電壓表要做電流表使用。 由于待測電阻的阻值范圍在9001000之間，而電壓表V1，內(nèi)阻，電壓表V2，內(nèi)阻，待測電阻阻值與電壓表內(nèi)阻阻值比較接近，不存在明顯關(guān)系，所以“電流表”內(nèi)接和“電流表”外接應(yīng)該都是可行的。 （3）角色定位。 <1>將電壓表V2作為電流表使用，實驗電路原理圖如圖14所示，該情況下，r1與并聯(lián)的最小電阻，串聯(lián)總電阻。按題設(shè)要求電壓表V1的讀數(shù)不小于其量程的。從電壓的角度考慮，降落在電壓表V1上的電壓降應(yīng)不低于，并聯(lián)再與串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓

10、分配： 若電壓表V2上的電壓降能達(dá)到3.0V，即能滿足題設(shè)的讀數(shù)不小于其量程的的要求。要想電路中電壓值恰當(dāng)，只要將電路接成分壓電路，圖14所示電路能滿足試題要求。同理，如果把電壓表V1當(dāng)作電流表使用，接成14所示電路，將不行。 <2>將電壓表V1作為電流表使用，實驗電路可接成電流表內(nèi)接法，如圖15所示，電壓表V1與待測電阻串聯(lián)，串聯(lián)的電阻為，由于電壓表V2與電壓表V1和待測電阻串聯(lián)后并聯(lián)，故，所以，這個讀數(shù)能使電壓表V1的指針超過滿偏的。 由上述分析和計算，兩個電壓表的讀數(shù)均不低于其量程的，要想滿足上述條件，電路也要接成分壓電路，圖15所示電路能滿足試題要求。同理，如果把電壓表V2

11、當(dāng)電流表使用，接成15所示電路，也將不行。 2. 實物連接（略） 3. 測電阻的表達(dá)式 <1>按圖14所示接法，設(shè)測量時電壓表V1、V2的示數(shù)分別為，而，解得。 <2>按圖15所示接法，設(shè)測量時電壓表V1、V2的示數(shù)分別為U1、U2，有成立，故。范例導(dǎo)引三（00年高考實驗題）從下表中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一電路來測量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)。 （1）在虛線方框中畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號。器材（代號）規(guī)格電流表（A1）電流表（A2）電壓表（V）電阻（R1）滑動變阻器（R2）電池（E）電鍵（K）導(dǎo)線若干量程10mA，

12、內(nèi)阻r1待測（約40）量程500，內(nèi)阻r2750量程10V，內(nèi)阻r310k阻值約1000，作保護(hù)電阻用總電阻約50電動勢1.5V，內(nèi)阻很小 （2）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達(dá)式為r1_，式中各符號的意義是：_。 解析：（1）電流表本身讀數(shù)可測得電流，若用電壓表V測電壓，由于A1兩端最大電壓為，故電壓表的量程太大，不可取，故只能用電流表A2作電壓表用，其量程為，因需多測幾組數(shù)據(jù)，電源電路必須用分壓電路，作出實驗電路圖如圖16所示。 （2）合上電鍵K兩表讀數(shù)分別記為I1、I2，則。 這里用來測量電壓的不是電壓表，而是電流表，它與被測的電流表A1并聯(lián)。實際上，它是通過比較A1、A2兩

13、表的電流，進(jìn)而來比較兩電流表的內(nèi)阻大小關(guān)系，即運用了比較的方法來進(jìn)行實驗。 從下表中選出適當(dāng)?shù)钠鞑?，設(shè)計一個電路來測量電壓表的內(nèi)阻，要求方法簡捷，有盡可能高的精度，并能測量多組數(shù)據(jù)。器材（代號）規(guī)格電壓表（）量程，內(nèi)阻待測（約4k）電壓表（）量程15，內(nèi)阻電壓表（A）量程，內(nèi)阻滑動變阻器（）總電阻約為1k穩(wěn)壓電源（）電動勢約為20V，內(nèi)阻很小開關(guān)（S）導(dǎo)線若干在下面的虛線方框中畫出該實驗的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號。若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算，所用的表達(dá)式_，式中各符號的意義是：_。答案：如下圖分別表示電壓表、的讀數(shù)，表示內(nèi)阻某同學(xué)用下列器材測量一電阻絲的電阻Rx：電源E，適當(dāng)量程的電流表和

14、電壓表各一只，滑動變阻器R，電阻箱Rp，開關(guān)S1、S2導(dǎo)線若干。他設(shè)計的電路圖如圖(a)所示。具體做法：先閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R和電阻箱RP使電流表和電壓表示數(shù)合理，記下兩表示數(shù)為I1、U1；再保持RP阻值不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2。 按照電路圖(a)完成實物圖(b)的連接； 寫出被測電阻阻值的表達(dá)式Rx= (用電表的示數(shù)的字母表示);此實驗中若電流表、電壓表都不是理想電表，則被測電阻的測量值 真實值(選填”大于、小于或等于”).(4分)(4分)“等于”(3分)設(shè)電壓表內(nèi)阻為，先閉合S1，斷開S2，；再保持不變，閉合S2，（09黃岡模擬）如圖所示的電路是伏

15、安法測電阻的一種改進(jìn)電路，用到兩塊電壓表和一塊電流表，因此叫做“雙伏單安法”，請按要求作答。（1）將下面的實驗步驟補充完整：將電鍵S與S/都閉合，仔細(xì)調(diào)整兩個滑動變阻器R與R/的觸頭，使得電壓表V的讀數(shù)U等于電壓表V/的讀數(shù)的一半。保持電鍵S閉合， ，并且在以后的操作過程中滑動變阻器 （填“R”或“R/”）的觸頭不允許再作調(diào)整，觀察、記錄此時電壓表的讀數(shù)U以及電流表A的讀數(shù)I。測量并記錄多組U、I數(shù)據(jù)。（2）被測電阻Rx測量值的表達(dá)式 。（3）這種方法得到的測量值Rx與真實值之間的關(guān)系，從理論上說應(yīng)該是Rx （填“>”、“=”或“<”）。答案：打開電鍵S/ R =解析：電壓表V的讀數(shù)U等于電壓表V/的讀數(shù)的一半，表明了另一半的電壓將落在被測電阻上，可見，被測電阻的阻值與變阻器R和電壓表V的并聯(lián)部分的阻值相等，這樣，在S/打開的情況之下，電壓表V讀數(shù)雖然是滑動變阻器R兩端電