伏安法测电阻实验专题

1、实验二伏安法测电阻蚆一.教学内容：肃伏安法测电阻实验问题综合袃二.学习目标：芈1、掌握伏安法测电阻的实验原理及两种电路的误差来源。肆2、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。螄3、重点掌握伏安法实验习题的类型及其相关的解法。羄考点地位：伏安法测电阻是电学实验的重点内容，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，从出题内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、电表内阻的测量、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，蚀三.重难点解析：薅1、伏安法测电阻原理分析：UUI =R =薄（1

2、）测量原理：根据欧姆定律R，得到 I，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。蚁（2）两种测量电路的比较蝿类别腿安培表内接法芅安培表外接法螃电- Ja%.肁路羅a蚈图薀1)R肇伏特表示数蒆伏特表示数Uv Ur螅 Uv =Ur +Ua aUr蚃安培表示数芀误蚁安培表示数IA 1 R差分1 A = 1 R + 1 V A 1 R析mUvUrfoUv Ur oR测一<-R真R测一>R真肁1 A1 R莈1A1 R芆误差来源于电压表的分流作用蒇误差来源于安培表的分压作用蚆R越小，1 R越接近1 AUv，R测=丛-Uv薆两螁R越大，u r越接近1

3、 a越R测_ 种电oUr芇1 A越接近R真=路的接近于Ir1 1选择Ru RR真=条件腿可见，为了减小误差，该电路适合测袂1 R大电阻，即R»Ra薁可见，为减小误差，该电路适合测小电阻，即 R «Rv荿羃电流表和电压表的内接和外接法的选择原则:2临界值法 已知待测电阻、电压表和电流表内阻的大约值RR当 =-时，该值为临界值；内外接法均可RRa当R vR< 时RRa当R vR > 时RRa大电阻，内接法小电阻，外接法蝿2.试触法选择内、外接法：具体方法是，在如图所示的电路中，改变电表的连接方式，拿电 压表的一个接线柱分别接触 M N两点，观察电压表和电流表的示数变

4、化，如果电流表变化明 显，说明电压表内阻对电路影响较大，应采用内接法；如果电压表变化明显，说明电流表内阻 对电路影响较大，应采用外接法。薃题型1、伏安法实验原理问题：螁用伏安法测电阻，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内阻可以比拟。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内阻可比拟，电压表应接在a、两点。芈蚁二.滑动变阻器的限流接法和分压接法:薁蒆电路蒅负载R上电压调节范围蚂负载rl上电流调节范围螀闭合开 关前触 电所处 位置腿相同条

5、件下消耗 的总功率芅限 流 接 法螄 n111Q虿R0Rl$/荿L兰U L兰呂Rl +Ro蒇£，八-勺l兰Rl+RoRl蒆b端的e IL蚁分 压 接 法袇1 | 芇Rl蒁Ro蒄0兰U L兰呂薄0兰| < Rl芀a端葿叭 Il+G)膄莁荿分压电路调节范围袈分压电路调节范羄都为了蒃限流电比大围大保护负路能耗小较载电路螁滑动变阻器的两种电路连接都能控制调节负载的电流和电压，但在相同条件下调节效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当的选择限流接法和分压接法。芈两种接法的选用原则蚅（1）负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电路。若接成限流式，当改 变滑动变阻器的阻值时，电路中电流

6、变化不明显，测得的电压和电流取值范围小。蒄例1.某电压表的内阻在 h ：二之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选 用的器材：衿待测电压表V （量程3V）;螇电流表二（量程一上）；蒅电流表冷（量程尸）；芁电流表（量程u.匚）节滑动变阻器R （最大阻值11-:）；膆电源'（电动势4V）;膅电键K。莃（1）所提供的电流表中，应选用 。97年高莀（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据。试画出符合要求的实验电路图。（考）薆分析：将电流表、电压表串联，只要读出两表读数， 即可用公式求得电压表的内阻。通过电压表的最大电流值厂 1-莄14 J .11-蒈故电流表应选=。艿由于变阻器的阻值远小于电压表

7、的内阻，且要求测多组数据，故变阻器用分压式连接, 如图3所示。賺图3袁（2 ）要求负载上电压或电流变化范围较大，或者需要从零开始连接可调，须用分压式 接法。虿例2.已知某电阻丝的电阻约为 1i；，现有下列器材供测量该电阻丝的电阻时使用;莇A.量程为-上'，内阻是的电流表。芃B.量程为3V,内阻是。辽的电压表。罿C.阻值是'-1 -，额定电流为2A的滑动变阻器。膈D.蓄电池（6V）。袃E.开关一个，导线若干。莄要求：画出用伏安法测上述电阻丝的电阻的电路图，测量数据要尽量多。莂分析：若采用限流式接法，由于电阻丝阻值为，在3V电压（电压表的量程）下工作，则流过它的最大电流为，改变滑动

8、变阻器的阻值（0），电路中电流变化范围约为，电流取值范围比较小，故采用分压式接法比较好。电路图如图4所示。薃图4膂（3）若电源的电动势较大，负载电阻及滑动变阻器的总阻值不大，蒀如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采用限流接法，无论怎样调节，电路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或其它元件，必须采用分压接法。羇例3.用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：莄待测电阻J （约111-:-）；膃直流电流表（量程I ,内阻-V）；薈直流电压表（量程-，内阻=r）；蒆直流电源（输出电压 3V,内阻不计）；肄滑动变阻器（阻值范围丨 貝_

9、,允许最大电流1A）;芄电键一个，导线若干条。羁根据器材的规格和实验要求画出实验电路图。袅分析：若滑动变阻器采用限流式连接，则将其全部接入电路时，电路电流为一 100+50 + 5=ao 194A肂仍大于直流电流表的最大量程（10mA，故滑动变阻器应用分压式连接。又因亠 * "，故采用电流表外接法，实验电路图如图5所示。蕿图5薅（4）当负载电阻的阻值''小于变阻器总电阻 R或相差不多时，若两种电路都可以对负载的电流和电压有明显的调节，或两种电路都满足实验要求，且电压、电流变化不要求从零调起，则多采用限流式接法，这样的接法电源负担轻，能耗小。R肃例4.在一次实验中需要较

10、准确地测量某一个金属丝的电阻，已知金属丝的电阻'，约为簽-'j ;电流表量程3A，内电阻约；电压表量程3V,内电阻约-;；电源电动势6V;滑动变阻器R的总电阻额定电流'-。试画出测量金属丝电阻的电路图。蒂分析：电源电动势为.'7 =羈流过金属丝的电流约12 A袀可采用限流接法，电路如图 6所示。莈图6肆总结：（1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，电路结构简单，因此应 优先考虑。羂（2）在下列情况下必须采用分压接法。蚈（1）负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电路。若接成限流式，当改变滑 动变阻器的阻值时，电路中电流变化不明显，测得的电

11、压和电流取值范围小。袇（2 ）要求负载上电压或电流变化范围较大，或者需要从零开始连接可调，须用分压式 接法。祎（3）若电源的电动势较大，负载电阻及滑动变阻器的总阻值不大，羃如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小， 若采用限流接法，无 论怎样调节，电路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流 （或电压）， 为了保护电表或其它元件，必须采用分压接法。肁（4）当负载电阻的阻值丄小于变阻器总电阻 R或相差不多时，若两种电路都可以对负 载的电流和电压有明显的调节，或两种电路都满足实验要求，且电压、电流变化不要求从零 调起，则多采用限流式接法，这样的接法电源负担轻，能耗小

12、。芆薆三、实验电路及器材的选择原则与方法：螁（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内接和外接法。腿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。蚆（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、电压表测量范围内，尽可能选用量程小一些的电表，因为电流表、

13、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。芇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、和9V、卩】的两个电源。则应选 9V的电源。若两电源都是内阻极小 而可忽略不计的电源。则应选 6V的电源。袂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

14、流是否在其允许范围之内，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 30 1，选择滑动变阻器连接限流电路，可供选择的滑动变阻器的最 大电阻有20"、200"、20Q、则应选择200,因为20 1太小，可调范围小，20k"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。薁荿题型2、实验器材的选择及实验电路的设计问题：螃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: r内阻50"）；蚀（1）待测电阻Rx（约；蝿（2）直流毫安表（量程 020mA，薃（3

15、）直流电压表（量程 03V，内阻5 1）；螁（4）直流电源（输出电压 6V，内阻不计）；螈（5）滑动变阻器（阻值范围 011，允许最大电流1A）；芈（6）开关1个，导线若干。芄根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上连线。螂解析：先确定采用电流表内接电路还是外接电路。.生=型=2賺Ra 50，不满足内接的要求。Rv 5 10350蚇又 Rx100，满足电流表外接的要求 RvRx，肄电流表应外接。袃再确定变阻器是采用限流还是分压。艿若采用限流式，则滑动变阻器阻值达到最大时，电路中电流达到最小，2=A =3.6 疋10 A = 36mARx R RA 100 15 50，已超过电流表量程，故必须采

16、用滑动变阻器分压式电路。肇实验电路如图所示。蚁实物连线如图所示。蒆变式：欲用伏安法测定一段阻值为5, |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：蒅A.电池组（3V、1）蚂 B.电流表（03A、0.01250）螀 C.电流表（0 0.6A、0.125门）腿D.电压表（03V、3k）芅E.电压表（015V、15k）螄F.滑动变阻器（020、1A）袈G.滑动变阻器（02000、0.3A ）虿H.开关、导线羆（1） 上述器材中应选用的是 薁（2）实验电路应采用电流表接法（填“内”或“外”）。膀（3）画出实验电路图。肇答案：螆（1） A、C、D、F、H蒇题型3、（特殊测量方法）蒆1.用

17、一个已知电阻和两个电压表。蚄例题1用如图所示的电路来测量未知电阻R的阻值，R）阻值已知。莆(1 )将实验过程补充完整：蚃a 对照电路图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处；薂b 闭合开关， 。袈c.断开开关，整理器材。螆(2 )用测量所得的物理量和已知量符号表示出待测电阻R<=。蒄(3 )写出本实验中滑动变阻器的作用： 薄2.用一个已知电阻和两个电流表R)、两只电流表、电池、开关、足量Rx的阻值。芀例题2、现有下列实验器材：一只已知阻值的定值电阻的导线。请你利用这些器材设计实验，测出一只未知电阻葿要求：(1)在右框内画出实验电路图。莁(2)简述实验过程并用已知量和测量量表示Rx

18、。3.用一个电流表和电阻箱其中Rx为待测电阻,R为电阻羄例题3、用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值箱,S为单刀双掷开关,Ro为定值电阻。XJO X!蚅A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I ;蒄B.读出电阻箱的示数 R；衿C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I ；螇D.根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大。蒅上述步骤的合理顺序是 （只需填写序号）。芁步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,则它的示数为Qo若己知R）的阻值为10 Q ,则待测电阻的阻值为 Q o节本实验所采用的物理思想方法可称为。（填“控制变量法”或“等效替代法”）o膅电表内阻的巧妙测量问题:莃（全

19、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内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测得多组数据。莀电流表八-，量程10mA，内阻待测（约40"）；薆电流表，量程5°°A，内阻D =7501】；祎电压表©，量程10V，内阻D =10k；莄电阻Ri，阻值约为10 1 ；蒈滑动变阻器R2，总阻值约5 1 ；艿电源E,电动势1.5V，内阻很小；蚆开关S,导线若干。賺（1）画出实验电路图，标明所用器材的代号。袁（2）若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1 =，式中各符号的意义是。虿答案：（1）电路如图所示。芃（2）I

20、i式中1l、12分别是电流表'：1、2分别是电流表人：的内阻。罿变式：（2005 全国卷III ）禾9用下图所示中给定的器材测量电压表V的内阻rv。图中B为电源（内阻可忽略不计），R为电阻箱，S为开关。膈将图中实物连接为测量所用的电路。袃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： 莄用中记录的数据表示 Rv的公式为Rv =。H薇解析：连线如图所示， 电压表所对应的电压 Ui、U闭合开关，两次调节电阻箱的电阻，读出其电阻阻值 贝U由串联电路电流相等可得：R1、R2和Ui 薃R vE -UiRiU2膂R vE -U2R2Rv蒀、式联立得:5 _U2膃题型4、伏安法测电阻

21、原理的拓展与创新:薈（2006 南通）“伏安法”测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，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、电流表内阻所造成的误差可消除。肄（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。芄闭合开关Si，开关S2接2，调节Rp和R'p，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1 2、U 2 ；羁保持Rp不变，。袅（2）请你推导出待测电阻 Rx的表达式。袄（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。聿答案：（1）闭合S1，S2接1，调节R'p使电压表和电流表的读数尽

22、可能大，读出此时电压 表和电流表的读数U1、I1。蕿（2）由欧姆定律得：U2 i2（Rx - Rp Ra）薅 U1 =I1 (Rp ra)Rx肃联立得:U2I 2UI1蒂（3）如图所示:莅变式：（2007 西安）用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材（代号）与规格如下:袀电流表"（量程250mA，内阻r1为5 '）;莈待测电阻Ri （阻值约为100门）;肆滑动变阻器R2 （最大阻值10"）；羂电源E （电动势约为10V，内阻r约为）； 蚈单刀单掷开关S,导线若干。袇（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。祎（2）实验中，需要直接测

23、量的物理量是 ，用测的量表示待测电阻 Ri的阻值的计算公式是 Ri二。羃答案：（1）实验电路如图所示。芆（2）两电流表待测电阻R1阻值的计算公式是11I1 r,R =薆点拨：丨订1即为R1两端的实际电压，丨2 -I1即为R1上流过的实际电流，故|2-丨1 ,本实验避免了伏安法的系统误差。腿【模拟试题】芇A.电流表必须与电路串联袂B.电流表所测得的值比真实值小薁C.电流表的内阻越大，则测量越准确荿D.电流表的内阻越小，则测量越准确螃2.用伏安法测电阻有电流表外接法与电流表内接法两种方法。下列说法中正确的是（）羃A.若Rx RV，用外接法测得 Rx的值误差较小蚀B.若Rx "： RV，用

24、外接法测得 Rx的值误差较小蝿c若RxRa，用内接法测得Rx的值误差较小薃D.无论Rx之值如何，用外接法测得Rx的值总比真值小，用内接法测得 Rx的值比真值大螁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（）©®220螈芈A.电流表烧坏B.电压表烧坏芄C.灯泡烧坏D.灯泡不亮螂4.两个定值电阻Ri、R2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 内阻不是远大于 Ri、R2的电压表接在 Ri的两端，电压表的示数为8V，如图所示，如果把此B.等于4V賺A.小于4蚇C.大于4V，小于8VD.等

25、于或大于8V袃5.某同学用伏安法测量电阻Rx，分别用电流表内接法和外接法，测得 Rx的阻值分别为R1和R2，所测阻值与真实值 Rx之间的关系是（）艿 A. R1Rx - R2B. R1 cRx £只2肇C. R1R2RxD. R1 CR2 vRx螅6.将一块内阻为6001 ，满偏电流为50的电流表G改装成量程为0.6A的电流表，应该（ ）蚁A.串联一个7.2 10 1的电阻B. 并联一个7.2106门的电阻C. 串联一个0.05门的电阻D. 并联一个0.05门的电阻7. 量程为15V的电压表，当给它串联一个3k“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，此电压表的内阻为多少？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30k"的电阻Rx，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，内阻2°门）b. 电源（电动势3V，内阻0.5, |）c. 伏特表（量程015V，内阻502）d. 伏特表（量程03V，内阻10）e. 安培表（量程0500叽内阻500 1）f. 安培表（量程01mA,内阻250"）g滑动变阻器（阻值°20°门，额定电流0.5A）h.滑动变阻器（阻值05】，额定电流2A）试从上述