热点06 近似法（教师版含解析）-高考物理专练(新高考专用)

高考物理【热点·重点·难点】专练(新高考专用)热点06近似法【热点解读】在物理实验中，影响物理量的因素往往较多，为了分析认识所研究问题的本质属性，需要突出实际问题的主要因素，而忽略某些次要因素，进行近似处理的方法叫做近似法。近似法是研究物理问题的基本思想方法之一，在中学物理实验中具有广泛的应用。在运用近似法设计的实验中，为了提高实验的精度，减小误差，应将实验条件控制在一定要求中，如用“伏安法”测电阻时，应根据待测电阻、电流表和伏特表内阻的大小关系，合理选择连接方式。用“半值法”测电流表内阻时，应保证滑动变阻器电阻远大于电阻箱电阻。在验证牛顿第二定律的实验中，应保证小车和砝码的总质量远大于砂桶的质量。在用油膜法估测分子大小的实验中，采取大于半格的算一格，小于半格的舍弃等。【限时检测】(建议用时：20分钟)1．在“测量某未知材料的电阻率”的实验中，需要用伏安法测定这段材料两端的电压和通过其的电流，以及这段金属材料的长度和直径。(1)如下图所示：甲图中用20分度的游标卡尺测量金属材料的长度为______cm；乙图中用螺旋测微器测量金属材料的直径为______mm；(2)实验中，先将电压表接a点，读得两表示数分别为U1=3.0V，I1=3.0mA，然后将电压表改接在b点，读得两表示数分别为U2=2.4V，I2=3.2mA，则下列说法正确的有(________)A．电压表接到b点误差较小B．待测电阻的准确值是750ΩC．待测电阻的准确值大于1000ΩD．待测电阻的阻值介于750Ω到1000Ω之间【答案】10.4055.678-5.680AD【解析】(1)甲图中用20分度的游标卡尺测量金属材料的长度为10.4cm+0.05mm×1=10.405mm；乙图中用螺旋测微器测量金属材料的直径为5.5mm+0.01mm×18.0=5.680mm；(2)A．两种接法中两表示数变化分别为△U=|U1-U2|=|3.0-2.4|V=0.6

V△I=|I1-I2|=|3.0-3.2|mA=0.2

mA显然，电压表示数变化较电流表示数变化明显，这说明电流表的分压作用较大，为了减小误差，应采用电流表外接法，即电压表接b点，故A正确。B．接b有故测量值为750Ω，因接b点时，根据电路特点知电流表测得为总电流，偏大，所以电阻测量值偏小，故待测电阻的准确值大于750Ω，故B错误；CD．接a有此时电压表测量为总电压，偏大，所以测量值偏大，待测电阻的准确值小于1000Ω，所以待测电阻的阻值介于750Ω到1000Ω之间，故C错误，D正确。故选AD。2．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次，求出其平均值L。其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为___________cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为___________mm。(2)采用如左下图所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值___________(填“偏大”或“偏小”)。若电压表读数为U，电流表读数为I，最后可由公式ρ=___________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。(3)请你根据电路图在右边的实物图中进行实物连线___________。(电流表选0.6A量程，电压表选3V量程)【答案】24.13(24.12~24.14)0.740偏小【解析】(1)因为毫米刻度尺的精确度是0.1cm，所以读数时要保留到精确度的下一位，读数为24.13cm；螺旋测微器的读数为0.5mm+24.0×0.01mm=0.740mm(2)图示电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用电流的测量值偏大，由欧姆定律可知电阻的测量值小于真实值；由电阻定律可知解得电阻率(3)由于金属丝电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法；变阻器用限流式接法，实验电路图连接如图所示3．已粗略测得某金属电阻丝的阻值约为，为了更精确地测量这根金属电阻丝的阻值，进而测得其电阻率，实验小组采用伏安法继续进行测量。现有实验器材如下：A．电源E(电动势，内阻约)B．电压表，(，内阻约)C．电压表(，内阻约)D．电流表(，内阻约)E．电流表(，内阻约)F．滑动变阻器(，)G．滑动变阻器(，)H．开关S和导线若干(1)为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器应选用___________、连接电路时，电压表应选___________、电流表应选___________(均选填选项前的字母)；(2)如图所示，实验小组使用螺旋测微器测得金属电阻丝的直径为___________；(3)请在图中用连线代替导线完成实验器材的连接(提示：注意选取合适的电表量程)______________；(4)关于本次实验中产生的误差，下列说法中正确的是(本实验所用测量仪器均已校准)______(选填选项前的字母)；A．用螺旋测微器测量金属电阻丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．用图像处理实验数据求金属电阻丝电阻可减小偶然误差C．由于电流表或电压表内阻的影响会使本次实验电阻率测量值小于真实值(5)保持图中的电源、开关及滑动变阻器组成的原控制电路部分不变，实验小组对测量电路进行了创新。如图甲所示，在金属电阻丝上夹有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱C，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出。实验中改变触头P与电阻丝接触的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数U保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L，记录对应的电流I。利用测量数据画出图像，已知其中图线上某点的坐标为，如图乙所示。根据图像信息，用电阻丝的直径d、电压U、a、b及必要常数可计算得出电阻丝的电阻率___________。【答案】FBD0.673~0.677BC【解析】(1)因要求在实验中获得尽可能大的电压调节范围，故滑动变阻器采用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选用最大阻值和被测电阻相近的，故选用F；电压表选用量程和电源电动势接近的，故根据电源电动势为3.0V，故电压表选用B；根据电压表量程可知，通过电阻的最大电流为故电流表选用D；(2)螺旋测微器测得金属电阻丝的直径为(3)由于待测电阻Rx约为6Ω，有，故电流表采用外接法，实物连接如下图(4)A．用螺旋测微器测量金属电阻丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A错误；B．用图像处理实验数据求金属电阻丝电阻可减小偶然误差，故B正确；C．本实验采用的是电流表外接法，由于电压表分流导致电流表测量值偏大，根据可知电阻测量值偏小，再由可知电阻率测量值小于真实值，故C正确。故选BC。(5)根据和可得由图象斜率可得其中联立解得4．用伏安法测量一段金属丝的电阻(阻值大约是5欧)，主要备有仪器如下：A．电动势为6V的直流电源B．量程为0～3V，内阻约为5kΩ的电压表C．量程为0～15V、内阻约为15kΩ的电压表D．量程为0～600mA、内阻约为2Ω的电流表E．量程为0～100mA、内阻约为150Ω的电流表F．阻值为0～10Ω、额定电流为1.0A的滑动变阻器则本实验中，电流表应选用___________(填代号)；电流表须采用___________接法(填“外”或“内”)，测量值___________(填“偏大”或“偏小”)。【答案】D外偏小【解析】因电源电动势为6V，电压表只提供了量程为3V的，则待测电阻的最大电流为故电流表选择D即可；因则待测电阻为小电阻，采用电流表的外接法可以减小系统误差；采用电流表外接法时，电压表分流导致电流的测量值偏大，则待测电阻的测量值偏小。5．某同学在“测量金属丝电阻率”的实验中，从实验室找到的器材如下：待测金属丝(阻值约为几欧)；电压表(量程，内阻约)；电流表(量程，内阻约)干电池两节；滑动变阻器(最大阻值约)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关、导线若干。(1)用刻度尺测得金属丝长为，用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图甲所示，其直径为=___________。(2)本实验滑动变阻器采用限流式接法，为了尽量减小实验误差，根据所给实验器材用笔画线代替导线在图乙中把实物连线图补充完整__________。(3)若某次实验中电压表的读数为，电流表的读数为，则金属丝的电阻率=___________(用表示)。【答案】【解析】由图示螺旋测微器可知，其读数为待测金属丝电阻为几欧，而电压表内阻为，电流表内阻为，可知电压表内阻远大于待测金属丝电阻，则电流表应采用外接法，实物连线图如下图所示设金属丝的电阻为，由欧姆定律得又由电阻定律得联立上式，解得6．在做《测定金属的电阻率》的实验中，若待测电阻丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确，备有以下器材：A．电池组(3V、内阻lΩ)B．电流表(0~0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0~3V，内阻约4kΩ)D．滑动变阻器(0-20Ω，允许最大电流1A)E.开关、导线(1)某同学采用了如图所示的部分电路测量电阻，则测量值比真实值偏________(选填“大”或“小”)。根据测量数据得到的伏安特性曲线如图所示，图中MN段向上弯曲的主要原因是下面的______(填A或B)A．随着电阻丝中的电流增大，温度升高，电阻率增大，电阻增大B．随着电阻丝中的电流增大，温度升