电学实验基础知识专题

一、伏安法测电阻1.原理：根据部分电路欧姆定律可知，只要测出被测电阻两端的电压U和流过该电阻的电流I，就可求出电阻R的大小。即IUR2.伏安法测电阻的两种电路及电流表内外接的误差分析：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=U测/I测=Rx+RA＞Rx测量值大于真实值R测=U测/I测=RXRV/（RX+RV）＜RX测量值小于真实值二、测量电路的选择对于伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表的不同接法。图1①阻值判断法（已知Rx大约值及RA、RV）当RVRx时，采用电流表“外接法”，如图1甲所示；当RxRA时，采用电流表“内接法”，如图1乙所示。②倍率比较法（已知Rx大约值，电流表内阻RA和电压表内阻RV）a.当AxxVRRRR，即Rx＝AVRR时，既可选择电流表“内接法”，也可选择电流表“外接法”；b.当AxxVRRRR，即RxAVRR时，采用电流表外接法；c.当AxxVRRRR，即RxAVRR时，采用电流表内接法。③试触法（如图2所示，不知Rx的大约值）图2UU与II比较大小：a.若UUII，则选择电流表外接法；b.若IIUU，则选择电流表内接法。例题1先后按图中（1）（2）所示电路测同一个未知电阻阻值Rx，已知两电路的路端电压恒定不变，若按图（1）所示电路测得电压表示数为6V，电流表示数为2mA，那么按图（2）所示电路测得的结果应有（）A.电压表示数为6V，电流表示数为2mAB.电压表示数为6V，电流表示数小于2mAC.电压表示数小于6V，电流表示数小于2mAD.电压表示数小于6V，电流表示数大于2mA思路分析：图（1）中由于电流表的分压作用，所以xR两端的电压小于6V，电流表测量的是准确电流，图（2）中电压表测量的是xR两端的电压，所以示数小于6V，由于电压表的分流作用，所以电流表的示数大于2mA，故D正确。答案：D例题2用伏安法测某一电阻时，如果采用如图所示的甲电路，测量值为R1，如果采用乙电路，测量值为R2，那么R1、R2与真实值R之间满足关系（）A.R1＞R＞R2B.R＞R1＞R2C.R1＜R＜R2D.R＜R1＜R2思路分析：根据两接法的特点可知误差的来源及对结果的影响，即可得出其测量结果与真实值之间的关系。甲图中电压值是准确的，而由于电压表的分流导致电流值偏大，故测量结果将小于真实值；乙图中电流值是准确的，而由于电流表的分压导致了电压表示数偏大，故测量结果将大于真实值。答案：C例题3如图所示为测量未知电阻Rx的部分电路，当开关S合在a点时，电压表示数为8V，电流表示数为0.2A；当开关S合在b点时，电压表示数为9V，电流表示数为0.15A，则（）A.电流表示数变化相对显著B.电压表示数变化相对显著C.开关S接在b点时的测量值更准确D.开关S接在a点时的测量值更准确思路分析：当开关S合在a点时，电压表示数为8V，是真实值；当开关S合在b点时，电压表示数为9V，电压表示数变化了98188-=；当开关S合在b点时，电流表示数为0.15A，是真实值；当开关S合在a点时，电流表示数为0.2A，则电流表示数变化了0201510153...-=；故电流表示数变化比较显著，A正确，B错误；电流表示数变化明显，为了减小误差应该让电流表测真实值，即电流表内接，则S接在b点，故C正确，D错误。答案：AC【方法提炼】电表的读数规则在实验中，测量时要按照有效数字的规则来读数。而测量仪器的读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对于常用的仪器可按下述方法读数。1.十分之一估读最小分度是“1、0.1、0.01”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。2.半格估读最小分度是“2、0.2、0.02A”的电流表，测量误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读。3.五分之一估读最小分度是“5、0.5V”的电压表，测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估读五分之几小格。满分训练：如图甲、乙两图为常用的电流表和电压表的刻度盘，在甲图中如果接入电路的是“+”和“-0.6”两个接线柱，则表的示数为_____，如果接入电路的是“+”和“-3”两个接线柱，则表的示数为_____.在乙图中，若选用的量程为0～15V，则表的示数为_____，若选用的量程为0～3V，则表的示数为_____。思路分析：在甲图中，若选用的量程为0.6A，则最小分度为0.02A，读数应估读到其最小分度的1/2，不是半格的舍去，超过半格的读半格，所以读数为0.37A。若选用的量程为3A，则最小分度为0.1A，读数应估读到其最小分度的1/10，所以读数为1.86A。在乙图中，若选用的量程为15V，则最小分度为0.5V，读数应估读到其最小分度的1/5，所以读数为6.0V。若选用的量程为3V，则最小分度为0.1V，读数应估读到其最小分度的1/10，所以读数为1.20V。答案：0.37A；1.86A；6.0V；1.20V（答题时间：30分钟）1.如图所示，伏安法测电阻的电路中，电压表的量程为3V，内阻为1kΩ，测量时发现电压表的量程过小，在电压表上串联一个阻值为1kΩ的定值电阻R0，最后电压表示数为2.00V，电流表示数为0.10A，下列说法正确的是（）A.Rx略大于40ΩB.Rx略小于40ΩC.Rx略小于20ΩD.Rx略大于20Ω2.用伏安法测未知电阻Rx时，若不知Rx的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器按如图所示方法接好，只空出电压表的一个接头K，然后将K分别与a，b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，则（）A.若电流表示数有显著变化，K应接aB.若电流表示数有显著变化，K应接bC.若电压表示数有显著变化，K应接aD.若电压表示数有显著变化，K应接b3.在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由xURI=计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为1xR和2xR，则（填“1xR”或“2xR”）更接近待测电阻的真实值，且测量值1xR（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值2xR（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。4.某学校课外探究小组的同学，想通过实验测定几个未知电阻的阻值：（1）第一小组的同学用多用电表的欧姆挡测量电阻Rx，他们的实验操作步骤是：（其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮）A.将红黑表笔分别插入多用电表正负极插孔，调节定位螺丝，使指针指到电流的0刻度线B.旋转S使其尖端对准欧姆挡“×100”，将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度线，断开两表笔，将两表笔分别连接到被测电阻的两端，发现指针的偏角较小，断开两表笔C.旋转S使其尖端对准欧姆挡“×1k”，将两表笔分别连接到被测电阻的两端，发现指针的偏角在刻度盘中央附近，读出表头数值，再乘以1000，作为该电阻的测量值，断开两表笔D.旋转S使其尖端对准交流“500V”挡把你认为以上操作步骤中有错误的步骤前的字母填写在横线上：________。（2）第二小组的同学用伏安法测定一个标识不清的电阻，为了选择正确的电路以减少误差，他们将电压表一个接头分别在a、b两点接触一下，观察到安培表读数没有显著变化，而伏特表读数有较大的变化，则P应接在（填“a”或“b”）处。（3）第三小组的同学设计测量电阻的电路如图，以下分析正确的是（）A.此接法的测量值大于真实值B.此接法一般用于滑动变阻器的阻值较小，且不适于限流法时使用C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D.开始实验时滑动变阻器滑动触头P应调在最右（4）第四小组的同学用甲、乙两种电路测量同一个未知电阻Rx，若电源内阻不计，甲图中两表的读数分别为3V、4mA；乙图中两表的读数分别为4V、3.2mA，由此可知，Rx的阻值为。5.有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长约为6cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为，因该样品的内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材：A.20分度的游标卡尺B.螺旋测微器C.电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）D.电流表A1（量程50mA，内阻约20Ω）E.电流表A2（量程0.3A，内阻约1Ω）F.滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）G.直流电源E（约4V，内阻不计）H.导电材料样品RxI.开关一只，导线若干请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，并回答下列问题：（1）用游标卡尺测得该样品的长度为L；用螺旋测微器测得该样品的外径如上图所示，其示数D=mm。（2）请选择合适的仪器，设计一个合理的电路图来测量导电材料样品的电阻Rx。在方框内画出实验电路原理图，并标明所选器材的符号。这个实验电阻Rx的测量值将________（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值。（3）若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I，则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d=。6.（1）要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几kΩ，电流表内阻约1Ω，若采用甲图的电路，Rx的测量值比真实值（选择“偏大”或“偏小”），若Rx约为10Ω，则采用_________（选“甲图”或“乙图”）的电路误差较小。（2）无论是用甲图或乙图测量，都不可避免地会产生由电表内阻引起的测量误差，某个研究性学习小组设计了以下的实验方案：按如图丙所示的电路进行测量，则由电压表、电流表内阻造成的误差可以基本消除，具体的实验步骤如下：①闭合开关S1，开关S2接2，调节可变电阻RP和RW，使电压表和电流表的示数都较大，并读出此时电压表和电流表的示数U1和I1；②保持RP的阻值不变，____________。A.请你在②的横线上用简要的语言（含物理量）写出未完成的主要操作步骤。B.写出待测电阻Rx的表达式：Rx=________。7.某同学用下图所示电路测量未知电阻的阻值。S为单刀双掷开关，RX为未知电阻。①当开关S与1相连时，伏特表、安培表示数如下图甲所示，则伏特表示数为，安培表示数为。②当开关S与2相连时，伏特表、安培表示数如下图乙所示，则伏特表示数为，安培表示数为。③分析上述测量结果可知，把开关S与（填“1”或“2”）相连时测量更准确，此时测量值为（保留两位有效数字）。该测量值比真实值（填“偏大”“偏小”“相等”）。1.A解析：因为串联的电阻R0与RV相同，电压表示数为2V，则Rx两端的电压为4V；Rx的电流：201000981..xVVIIIAAk=-=-=，则440.80.098xxxUVRIA，故选项A正确。2.BC解析：（1）若K从a移到b时，安培表读数有显著变化，说明伏特表的分流明显，K应接在b处，故A错误，B正确；（2）若K从a移到b时，伏特表读数有显著变化，说明电流表的分压明显，K应接在a处，故C正确，D错误；故选BC。3.①1xR②大于③小于解析：因为V200010200xRR，而2002010xARR==，故可认为Rx＞＞RA，故应采用图（a）电路测量更准确，即1xR更接近待测电阻的真实值；因为1xURI，=RRURI真，U＞UR，I=IR，则1xRR真＞，即测量值1xR大于真实值；因为2xURI，=RRURI真，U=UR，I＞IR，则真RRx2，即测量值2xR小于真实值。4.（1）C（2）a（3）ABD（4）1000解析:（1）C错，欧姆表换挡时，要重新进行欧姆表调零，才能准确测量出电阻；（2）他们将电压表一个接头分别在a、b两点接触一下，观察到安培表读数没有显著变化，而伏特表读数有较大的变化，说明电流表分压明显，所以，为了选择正确的电路以减少误差，电流表要外接。故P应接在a处；（3）伏安法测电阻，采用电