思维创新·游刃有余 专题1:“伏安法”测电阻专题
比较项目 |
电流表内接 |
电流表外接 |
电路 |
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误差原因 |
由于电流表内阻的影响,电压表测量值偏大,结果偏大 |
由于电压表内阻的影响,电流表测量值偏大,结果偏小 |
测量结果 |
R测==RA+Rx>Rx |
R测==RV∥Rx<Rx |
适用条件 |
Rx》RA |
Rx《RV |
【例1】(2011天津)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx,现备有下列器材: A.电流表(量程100 μA,内阻约为 2 kΩ); B.电流表(量程500 μA,内阻约为300 Ω); C.电压表(量程15 V,内阻约为100 kΩ); D.电流表(量程50 V,内阻约为500 kΩ); E.直流电源(20 V,允许最大电流1 A); F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W); G.电键和导线若干。 (1)电流表应选___,电压表应选____。(填字母代号) (2)该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题?
解析:(1)本题中,待测电阻Rx的阻值约为25kΩ,直流电源电动势为20V,经粗略计算电路中最大的电流约为,所以电流表选择B;虽然电压表C的量程不足,但是相比起来电压表D的量程超过太多,读数偏小,所以电压表选择C表。 (2)根据大内偏大,小外偏小原则可知电路图的问题为:①电流表应采用内接的方法;②滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。 点评:电学实验选择仪器的一般步骤如下:① 根据量程选择电流表和电压表,不能超过表的量程,不能量程太大导致表的读数偏小;② 根据题中关键语句,如精确测量,从零开始连续可调等等选择分压电路亦或是限流电路;分压电路滑动变阻器选择小阻值,限流电路滑动变阻器选择大阻值;③ 选择电流表的内外接法,一般的原则是“大内偏大,小外偏小”;也可以根据与之间的关系来判断,当>时,采用电流表的外接法,反之选择电流表内接法。 知识点3:关于电源电动势和内电阻的测定专题
【例2】(2009年全国卷Ⅱ)图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V。则该电路可能为( )
解析:本题考查测电源的电动势和内阻的实验。由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6V,内阻为0.5Ω。此电源与三个均为3的电阻连接成电路时测的路端电压为4.8V,A中的路端电压为4V,B中的路端电压约为4.8V。C中的路端电压约为5.7V,D中的路端电压为5.4V。正确选项:B。 答案:B 点评:利用图象法处理实验数据,并利用所得的结果逆向推断实验电路结构.侧重利用数学处理实验问题的能力和逆向思维能力的考查. |
方法实践·学练结合 变式训练 1、如图所示,用伏安法测电阻时,如果不知道待测电阻的大概值时,为了选择正确的电路以减少误差,可将电压表一个接头分别在a、b两点接触一下,如果安培表读数没有显着变化,则P应接在________处.如果伏特表读数没有显着变化,则P应接在________处.
解析:若P从a移到b时,安培表读数没有显着变化,说明伏特表的分流不明显,待测电阻R是小电阻,P应接在a处;若P从a移到b时,伏特表读数没有显着变化,说明电流表的分压不明显,待测电阻R是大电阻,P应接在b处. 点拨:在不知道电阻的大小时,用试触判断方法很有效.
2、如图所示的电路中,电压表和电流表的读数分别为10V和0.1A,那么待测电阻RX的测量值比真实值________,真实值为________.(电流表的内阻为0.2Ω)
解析:此电路为伏特表外接法,电压表的测量值偏大,据欧姆定律,测量值R偏大.测量值R=U/I=10/0.1Ω=100Ω实际上是电流表内阻和待测电阻之和,因此真实值为100Ω-0.2Ω=99.8Ω.
变式训练 3、测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)。可选用的器材是:量程为3V的理想电压表V,量程为0.5A的电流表A(有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑动变阻器R′,开关S,导线若干。 (1)画出实验电路原理图。图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。 (2)实验中,当电流表的读数为I1时,电压表的读数为U1;当电流表的读数为I2时,电压表的读数为U2,则可求出E=__________;r=__________(用I1,I2、U1,U2及R表示)。 解析:不少考生解析此题,第一理念就是沿用课本上的测电源电动势及内阻原理图,当然做不正确。少数考生想到电压表的量程3V小于电源电动势4.5V,因而电压表不能并联在电源的两端,误将电压轰并联在滑动变限器R′的两端,也做不正确。其正确解法如下: (1)实验电路原理图如图所示。
(2)根据闭合电路的欧姆定律可得 ,
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