实验十三 伏安法测量电阻-2021年高考物理必考实验专题突破

实验十三 伏安法测量电阻（原卷版） 1.常用电表的读数 　　对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可。 (1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。 (2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。 (3)对于0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A。 【最新高考真题解析】 1.（2020年全国I卷）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。 回答下列问题： （1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。 （2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小数）。 （3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。 2.（2020年全国III卷）已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。 (1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。 (2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。 (3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。 (4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。 【典例1】 (1)图甲用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　A,表针的示数是　　　　A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　A,图中表针示数为　　　　A。  甲　　　　　　　　　　乙 (2)图乙使用较小量程时,每小格表示　　　　V,图中指针的示数为　　　　V,若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示　　　V,图中表针指示的是　　　V。  2.电流表的内接法和外接法 　　(1)两种接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压U测=Ux+UA 电压表分流I测=Ix+IV 电阻测量值 R测==Rx+RA>Rx测量值大于真实值 R测==<Rx测量值小于真实值 (2)两种接法的选择 ①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法。若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。 ②临界值计算法 当Rx<时,用电流表外接法。 当Rx>时,用电流表内接法。 ③实验试探法:按图示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。 【典例2】在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验,测得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图甲所示。 甲 (1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx=　　Ω(计算结果保留2位有效数字)。  (2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图。 乙