2023届高考物理二轮专题学案：伏安法测电阻的电路设计

伏安法测电阻的电路设计 （学案版） 一、电路的选择 1．测量电路的选择 若，即＞，则用电流表内接法； 若，即＜，则用电流表外接法 2．控制电路的选择： 通常以限流式接法为主。但下列三种情况必须选用分压式接法． ①要求回路中某部分电流或电压从零开始可连续调节时或要求有尽可能高的精度（如测定导体的伏安特性），必须采用分压接法； ②若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过待测电阻Rx的额定值时或电流表（或电压表）量程时，只能采用分压接法； ③当待测电阻Rx远大于滑动变阻器的全阻值R时，必须采用分压接法。 【例1】某同学若采用伏安法测量某待测电阻(约10 Ω)，其能够使用的器材如下： 电源(电动势约6 V，内阻很小) 电压表(量程0～3 V，内阻约5 kΩ) 电流表 (量程0～0.6 A，内阻约0.5 Ω) 滑动变阻器(0～10 Ω) 开关一个、导线若干 他采用了如图所示的实验电路图，他的实验是否可行？若不可行，请你设计一个更好的实验电路图． 二、电学实验器材的选择 1．电学实验器材的选择原则 ①安全性原则：不超过电压表、电流表的量程 ②精确性原则：测量电流、电压时，电流表、电压表指针的偏角不能过小，应尽可能大，以减小误差． ③方便性原则：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节．在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到． 2．根据实验数据选择器材 【例2】某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材： 电流表（A1）量程0～50 mA，内阻约为50 Ω 电流表（A2）量程0～200 mA，内阻约为10 Ω 电压表（V1）量程0～3 V，内阻约为10 kΩ 电压表（V2）量程0～15 V，内阻约为25 kΩ 滑动变阻器（R1）阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A 滑动变阻器（R2）阻值范围0～1 kΩ，允许最大电流100 mA 直流电源（E）输出电压6 V，内阻不计 开关（S）导线若干 ①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_________； 电压表应选用_________；滑动变阻器应选用______________ （以上均填器材代号） ②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。 3．利用“替代”和“改装”思想选择实验器材 电路设计时，电压表或电流表不能直接应用于电路时，要有替代和改装的思想方法．具体如下： （1）已知内阻的电压表除当电压表使用外，还可以当小量程的电流表和定值电阻使用；已知内阻的电流表当电流表使用外，还可以当小量程的电压表和定值电阻使用． （2）已知阻值的定值电阻既可当电压表、又可当电流表使用，但必须知道其电压或电流． （3）将小量程的电表与定值电阻组合改装成大量程的电表． 【例3】从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。 器材（代号） 规 格 电流表（A1） 量程0～10mA，内阻r1，待测（约40Ω） 电流表（A2） 量程0～500μA，内阻 r2 =750Ω 电压表（V） 量程0～10V，内阻 r3=10kΩ 电阻（R1） 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器（R2） 总阻值约50Ω 电池（E） 电动势1.5V，内阻很小 开关（S）1个， 导线若干 （1）画出电路图，标明所用器材代号． （2）若选用数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为 ，式中各符号的意义是 【作业】 1．某兴趣小组的同学探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选择的器材如下： 小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”； 电流表A1，量程0～3A，内阻约为0.1Ω； 电流表A2，量程0～0.6A，内阻r2=0.2Ω； 电压表V，量程0～3V，内阻rV=9kΩ； 标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ； 滑动变阻器R，阻值范围0~10Ω； 学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。 想准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。 2．下表是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 器材 规格 待测电阻Rx 电源E 电压表V1 电压表V2 电流表A 滑动变阻器R 开关S、导线若干 阻值在900～1 000 Ω之间 具有一定内阻，电动势约9.0 V 量程0～2.0 V，内阻