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1、一. 教学容：伏安法测电阻实验问题综合二. 学习目标：1、掌握伏安法测电阻的实验原理及两种电路的误差来源。2、熟练利用伏安法测电阻的实验原理对实验电路及器材做出选择。3、重点掌握伏安法实验习题的类型及其相关的解法。考点地位：伏安法测电阻是电学实验的重点容，是历年高考考查的重点和难点，实验所涉及的知识面广，综合性强，难度较大，从出题容上可以从多角度考查学生的实验分析能力，包括电阻的测量、电表阻的测量、电路及仪器器材的选择、实验电路的连接、实验原理的迁移等，出题形式主要是以实验题形式出现，2008年全国卷第22题、理科基础卷第14题、2007年卷第13题、卷第15题、全国卷第22题，2006年全国
2、卷第22题均通过实验题的形式进行考查。2007年卷第9题以选择题形式考查。三. 重难点解析：1、伏安法测电阻原理分析：(我们不讲基本概念，但是要求简单的列出来。我们的重点是总结、归纳、提高，突出重点难点，指出学生容易犯的错误，给出避免的方法。)（1）测量原理：根据欧姆定律，得到，用电压表测出电阻两端的电压和通过电阻的电流，就可以求出电阻，这种测量电阻的方法叫伏安法。（2）两种测量电路的比较类别安培表接法安培表外接法电路图误差分析伏特表示数安培表示数误差来源于安培表的分压作用伏特表示数安培表示数误差来源于电压表的分流作用两种电路的选择条件R越大，越接近越接近于可见，为了减小误差，该电路适合测大电
3、阻，即R越小，越接近越接近可见，为减小误差，该电路适合测小电阻，即题型1、伏安法实验原理问题：用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时，可采用试接的办法，如图所示。让电压表一端先后接到b点和c点，观察两个电表的示数，若电流表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟_表的阻可以比拟。电压表的两端应接在a、_两点；若电压表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟_表的阻可比拟，电压表应接在a、_两点。答案：电压c电流b变式：用伏安法测金属电阻（约为）的值。已知电流表阻为，量程为0.6A，电压表阻为几千欧，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为，额定电流为5A，试画出测量Rx的原理图。解析：解法
4、一：当待测电阻的阻值比电压表的阻小很多时，采用电流表外接的方法，如图a所示，当待测电阻的阻值比电流表的阻大很多时，采用电流表接的方法，如图b所示。此题为几千欧，很显然，应采用电流表外接法。下面分析应用分压还是限流电路。若用限流接法，两端电压的变化围是，之间，而题目所给电压表的量程为3V，所以应用分压接法，如图所示。解法二：当遇到被测电阻的阻值既不很大，也不很小的时候，可用临界电阻方法判断。即先算出临界电阻为大电阻，应采用电流表接法，若为小电阻，应采用电流表外接法。如此题，所以为小电阻，应采用电流表外接法。后边的分压和限流电路的选择同解法一。通常当用肉眼直接可以判断出的大小时，就不必借助于临界电
5、阻判断了。 2、实验误差分析：（1）电流表接法：所测电阻的电流为真实值，所测电压大于两端的真实值（由于电流表的分压），所以由算出的值大于真实值。电流表接法测大电阻时，误差较小。（2）电流表外接法：所测电阻两端电压为真实值，所测电流大于通过的真实电流（由于伏特表的分流），所以由算出的值小于真实值，测小电阻时，用电流表外接法，误差较小。 3、实验电路及器材的选择原则与方法：（1）实验电路的选择原则：在高中物理阶段常见的电路选择问题有两种。选择滑动变阻器的限流和分压接法；选择电流表和电压表的接和外接法。滑动变阻器的限流和分压接法的选择原则：一般情况下全部选限流接法，除非有特殊要求。特殊要求如下：负载
6、两端电压由零开始变化；用限流接法时，负载能承受的电流小于用限流接法所能达到的最小电流；所用电流表和电压表的量程小于用限流接法所能达到的最小电流和分到的电压。电流表和电压表的接和外接法的选择原则：在不知电流表和电压表阻的情况下，两种选法没有区别，在知道电流表和电压表的阻的情况下，首先计算。，式中分别为电压表和电流表的阻。若负载电阻，应选择电流表外接法；若负载电阻，应选择电流表接法。（2）电路器材的选择。电流表和电压表的选择原则是第一要安全，第二要准确。准确是指在可用的电流表、电压表测量围，尽可能选用量程小一些的电表，因为电流表、电压表在测量时指针偏转角越大，误差越小。例如电流电压为6V，可供选择
7、的电压表有3V和15V两个电压表。从安全考虑只能选15V电压表。如电源电压为4V，可供选择的电压表有6V和9V两个电压表。则应选6V电压表。电源的选择原则是第一能用，第二是经济。例如为保证6V、6W的用电器能正常工作，可供选择的电源有6V、的两个电源。则应选9V的电源。若两电源都是阻极小而可忽略不计的电源。则应选6V的电源。滑动变阻器的选择原则第一是能用，第二是方便。所有滑动变阻器的铭牌上都标明该滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流。因此，滑动变阻器的选择首先看实验时通过滑动变阻器的电流是否在其允许围之，然后看滑动变阻器的电阻和电路中其他总电阻是否相当，例如电路总电阻约为，选择滑动变阻器连
8、接限流电路，可供选择的滑动变阻器的最大电阻有、则应选择太小，可调围小，太大，调节极不方便，滑动触头稍稍一动，电阻变化就是几百上千欧。连接成分压器电路时原则也是一样。题型2、实验器材的选择及实验电路的设计问题：如图所示为用伏安法测定一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：（1）待测电阻；（2）直流毫安表（量程020mA，阻）；（3）直流电压表（量程03V，阻）；（4）直流电源（输出电压6V，阻不计）；（5）滑动变阻器（阻值围0，允许最大电流1A）；（6）开关1个，导线若干。根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上连线。解析：先确定采用电流表接电路还是外接电路。，不满足接的要求。又，
9、满足电流表外接的要求，电流表应外接。再确定变阻器是采用限流还是分压。若采用限流式，则滑动变阻器阻值达到最大时，电路中电流达到最小，已超过电流表量程，故必须采用滑动变阻器分压式电路。实验电路如图所示。实物连线如图所示。变式：欲用伏安法测定一段阻值为左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，备有以下器材：A. 电池组（3V、）B. 电流表（）C. 电流表（）D. 电压表（03V、）E. 电压表（015V、）F. 滑动变阻器（0）G. 滑动变阻器（0）H. 开关、导线（1）上述器材中应选用的是_。（2）实验电路应采用电流表_接法（填“”或“外”）。（3）画出实验电路图。答案：（1）A、C、D、F、
10、H（2）外（3）如图所示。题型3、电表阻的巧妙测量问题：（全国高考题）从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表的阻，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测得多组数据。电流表，量程10mA，阻待测（约）；电流表，量程，阻；电压表，量程10V，阻；电阻，阻值约为；滑动变阻器，总阻值约；电源E，电动势1.5V，阻很小；开关S，导线若干。（1）画出实验电路图，标明所用器材的代号。（2）若选取测量中的一组数据来计算，则所用的表达式_，式中各符号的意义是_。答案：（1）电路如图所示。（2）式中分别是电流表、的读数，分别是电流表、的阻。变式：（2005全国卷III）利用下图所示中给定的器材
11、测量电压表V的阻。图中B为电源（阻可忽略不计），R为电阻箱，S为开关。将图中实物连接为测量所用的电路。写出实验中必须记录的数据（用符号表示），并指出各符号的意义：_。用中记录的数据表示的公式为_。解析：连线如图所示，闭合开关，两次调节电阻箱的电阻，读出其电阻阻值、和电压表所对应的电压，则由串联电路电流相等可得：、式联立得：题型4、伏安法测电阻原理的拓展与创新：（2006）“伏安法”测电阻时，由于电压表、电流表阻的影响，使得测量结果总存在误差，而按如图所示电路进行测量，则由电压表、电流表阻所造成的误差可消除。（1）请你在题中横线上简要写出还未完成的主要操作步骤，并用字母表达出相应的测量值。闭合开
12、关，开关接2，调节，使电压表和电流表的读数尽可能大，读出电流表和电压表的读数、；保持不变，_。（2）请你推导出待测电阻的表达式。（3）用线把实物图按电路图连成测量电路，请将图中未连的线连完整。答案：（1）闭合接1，调节使电压表和电流表的读数尽可能大，读出此时电压表和电流表的读数、。（2）由欧姆定律得：联立得：。（3）如图所示：变式：（2007）用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材（代号）与规格如下：电流表（量程，阻）；标准电流表（量程300mA，阻约为）；待测电阻（阻值约为）；滑动变阻器（最大阻值）；电源E（电动势约为10V，阻r约为）；单刀单掷开关S，导线若干。（1）要求方法简捷，并能测多组
13、数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。（2）实验中，需要直接测量的物理量是_，用测的量表示待测电阻的阻值的计算公式是_。答案：（1）实验电路如图所示。（2）两电流表、的读数为，待测电阻阻值的计算公式是。点拨：即为两端的实际电压，上流过的实际电流，故，本实验避免了伏安法的系统误差。【模拟试题】 1. 关于电流表，下列叙述中不正确的是（ ）A. 电流表必须与电路串联B. 电流表所测得的值比真实值小C. 电流表的阻越大，则测量越准确D. 电流表的阻越小，则测量越准确 2. 用伏安法测电阻有电流表外接法与电流表接法两种方法。下列说法中正确的是（ ）A. 若，用外接法测得的值误差较小B. 若，
14、用外接法测得的值误差较小C. 若，用接法测得的值误差较小D. 无论之值如何，用外接法测得的值总比真值小，用接法测得的值比真值大 3. 某学生在测电灯泡的电阻时，不慎把电流表（量程03A）与电压表（量程250V）的位置交换了，如图所示，这样将造成（ ）A. 电流表烧坏B. 电压表烧坏C. 灯泡烧坏D. 灯泡不亮 4. 两个定值电阻、串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上，有人把一个阻不是远大于的电压表接在的两端，电压表的示数为8V，如图所示，如果把此电压表改接在R2两端，则电压表的示数将（ ）A. 小于4VB. 等于4VC. 大于4V，小于8VD. 等于或大于8V 5. 某同学用伏安法测量
15、电阻，分别用电流表接法和外接法，测得的阻值分别为，所测阻值与真实值之间的关系是（ ）A. B. C. D. 6. 将一块阻为，满偏电流为的电流表G改装成量程为0.6A的电流表，应该（ ）A. 串联一个的电阻B. 并联一个的电阻C. 串联一个的电阻D. 并联一个的电阻 7. 量程为15V的电压表，当给它串联一个的电阻后测量实际电压为15V的电路时，指针指在刻度盘上12V处，此电压表的阻为多少？若此表的量程扩大为100V，应串联一个阻值为多少的电阻？ 8. 一阻值约为的电阻，欲用伏安法较准确地测出该电阻的阻值。备选器材有：a. 电源（电动势16V，阻）b. 电源（电动势3V，阻）c. 伏特表（量程
16、）d. 伏特表（量程03V，阻）e. 安培表（量程）f. 安培表（量程）g. 滑动变阻器（阻值，额定电流0.5A）h. 滑动变阻器（阻值，额定电流2A）试从上述器材中选出合适器材并画出电路图。 9. 用伏安法测电阻，可接成如图所示的两个电路。当用（a）图的电路测量时，电压表和电流表的示数分别为5V、0.6A；用（b）图的电路测量时，电压表和电流表的示数分别为4.6V、0.8A。电源两端的电压不变，则被测电阻的准确值为多少？【试题答案】 1. C 2. B、C、D提示见知识点5。 3. D提示由于电流表阻很小，会造成灯泡短路。 4. A提示由于电压表的阻不是远大于、R2，当电压表并接在R1两端时
17、，相当于是一个电阻与并联，且。在串联的电路中，有。当电压表与R2并联时，由串联电路电压分配关系可知，R1两端电压应大于总电压的三分之二，即大于8V。因此电压表的示数小于4V，选项A正确。 5. A提示接法的测量值比真实值偏大，外接法的测量值比真实值偏小。 6. D提示，并联。 7. 解：当给电压表串联一个的电阻后接到15V的电路上时，因电压表两端的电压为12V（即电压表的读数），所以电阻两端的电压为3V，根据串联电路的特点，得电压表的阻为。当将此电压表的量程扩大为100V时，意味着串联上一个电阻后接到电压为100V的电路上，电压表的指针偏转达到最大，即加在原电压表上的电压为15V，所以所串联的电阻所分得的电压为85V，根据串联电路的特点，得所串联的电阻阻值为。 8. 选择器材：aceg；电路图要点：安培表接，滑动变阻器分压接法。（图略） 9. 解：在（a）图中，电源电动势为。在（b）图中电流表中的电流为而。
