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1、7.10 伏安法实验电路和器材的选择（两课时）恒定电流实验是高考中实验考查的重点；在恒定电流实验中，伏安法实验又是考查的热点；对伏安法实验，电路的选择、器材的选择、实物连线，又是考查的侧重点；其中滑动变阻器的分压式接法，更是考查的重中之重。伏安法实验，是指用电压表（伏特表）测出电压U，用电流表（安培表）测出电流I，然后进行分析计算的实验。现行高考要求掌握的伏安法实验主要有：伏安法测电阻R（或电阻率）：R=U/I伏安法测功率P：P=UI伏安法测电池电动势E和内电阻r：E=UIr下面，我们主要以伏安法测电阻R为例，来说明伏安法实验选择电路和器材的原则和方法。（一）伏安法实验电路的结构伏安法电路测量
2、电路电源电路控制电路RXAV内接法外接法RXVA限流式测量电路RS测量电路SR分压式（二）电路的特点及选择1测量电路当RXRA时，选内接法：（实质是测RX与RA的串联电阻）系统误差的产生原因：分压。RA越小，则误差越小。当RXRV时，选外接法：(实质是测RX与RV的并联电阻)系统误差的产生原因：分流。RV越大，则误差越小。测量电路选择内、外接法的一般标准是：当，即时，用内接法；当，即时，用外接法；当，即，或它们比较接近时，一般要根据更精确的计算或其他方面确定选用内接法还是外接法AVRbac例1用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时，可采用试接的方法。如图，让电压表的一端接在a点，另一端先后
3、接到b点和c点，注意观察两个电表的示数。若电流表的示数有显著变化，则待测电阻跟 表的内阻可以比拟，电压表应接在a、 两点；若电压表示数有显著变化，则待测电阻跟 表的内阻可以比拟，电压表应接在a、 两点。（甲）AVAV（乙）例2用一电压表和电流表测一电阻RX的阻值。若使用甲电路，、示数分别为3.0V、4.0mA；若使用乙电路，、示数分别为3.9V、3.9mA。则RX的真实值（ ）A略小于750B略大于750C略小于1000D略大于10002控制电路 （以下R表示变阻器全电阻，电源内阻不计）限流式RX上电压调节范围：； RX上电流调节范围：适用情况：R与RX差不多，且不要求RX上的电压能调到零（R
4、太大，则调节不便；R太小，则调节范围不大）（R为RX的三、四倍至十来倍，最适合用限流式）分压式RX上电压调节范围：0； RX上电流调节范围：0适用情况：R比RX小得很多，或要求RX上的电压能调到零限流式电路结构简单、节省能量、对与要求较低，一般优先考虑用限流式电路。例3有下列器材，要用伏安法较准确测定一个约几十欧的电阻(假设电阻不随温度变化)，备用器材有：A电流表(00.6A，内阻2)B电压表(015V，内阻15k)C滑动变阻器(0200)D蓄电池(12V)E开关和导线若仅为减少测量误差，可采用的电路是图中的 ，其最佳电路是 。VAVAVAVAABCD例4（1994年全国卷）如图为用伏安法测量
5、一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：（1）待测电阻RX（约100）；（2）直流毫安表（量程010mA，内阻50）；（3）直流电压表(量程03V，内阻5k)；（4）直流电源(输出电压4V，内阻不计)；（5）滑动变阻器(阻值范围015，允许最大电流1A)；（6）开关1个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线例5（2006年上海卷）表格中所列数据是测量小灯泡 U-I关系的实验数据：U（V）0.00.20.51.01.52.02.53.0I（A）0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215（1）分析上表内实验数据可知，应选用的实
6、验电路图是图 （填“甲”或“乙”）；VAS图甲AVS图乙Rab图丙00.050.100.150.20I/A0.51.01.52.02.53.0U/V（2）在方格纸内画出小灯泡的U-I曲线分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 （填“变大”、“变小”或“不变”）； （3）如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为 A。（三）器材的选择一般的原则：安全可行、准确可靠、方便可调一般的方法：先看安全因素，再看误差因素1可行性原则器材的可用性：能够根据实验要求和客观条件，使实验切实可行，达
7、到预期目的。例6除被测干电池、电键及导线外，使用下列各组器材，能测出电池电动势和内电阻的有（ ）A滑动变阻器、电压表、电流表B变阻箱、电压表、电流表C变阻箱、电压表D变阻箱、电流表2安全性原则器材的安全：注意器材的测量范围及承受能力（量程档位等），保证器材在实验中不被损坏。实验者的人身安全：如：尽量不用剧毒强腐蚀性物质，非安全电压下要用绝缘性好的器材3可靠性原则4排异性原则避免其他无关的因素产生与本实验应该出现的现象一样的现象5准确性原则应能使读数误差尽可能小。 测量仪器的最小刻度应能满足测量的精确度要求； 应使测量时在仪器的最佳位置附近读数（如：欧姆表测电阻时，应选能使指针指在中值电阻附近的
8、档位）例7用伏安法测量某电阻RX的阻值，现有实验器材如下：A待测电阻RX：范围在58，额定功率1WB电流表Al：量程00.6A(内阻0.2) C电流表A2：量程03A(内阻0.05) D电压表Vl：量程03V(内阻3k) E电压表V2：量程015V(内阻15k)F滑动变阻器R：0100 G蓄电池：电动势12V H导线，开关 为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选 ，电压表应选 ，并画出电路图。 应能使仪器电阻等自身因素引起的误差尽可能小；应使用反应灵敏的器材，使示数等跟上实验过程的节奏。例8（2006年全国）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用表示）的伏安特性曲线。
9、要求所测电压范围为0.1V4V。现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表V（量程4.5V，内阻约为4104），电流表A1（量程250mA，内阻约为2），电流表A2（量程500mA，内阻约为1），滑动变阻器R（最大阻值约为30），电键S，导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，如图两个电路应该选用的是 。AVESR甲AVESR乙6操作性原则mAV所选器材，应能使实验时器材的装配、调节、读数方便，便于操作。例9用电压表测一节干电池的电动势和内电阻（不超过几欧姆），电路如图所示。现有电流表mA（0500mA）、滑动变阻器（01k）、滑动变阻器（010）
10、。应选 的滑动变阻器；电压表有03V和015V两档，应选 V档。伏安法实验电路和器材的选择总结：选择电路和器材应彼此兼顾（选电路时考虑使用什么器材，选器材时考虑使用什么电路），综合分析各方面因素，分析的一般方法和顺序是：依量程定仪器，由指定定可选；依估算定误差，由阻值定结构。先定测量电路，再定控制电路；先看安全可行，再看准确可调。【作业】班次 座次 姓名 U/V0.600.700.800.901.001.10I/A0.180.210.250.270.300.331某同学做电学实验，通过改变滑动变阻器电阻大小，测量并记录了多组电压表和电流表的读数，根据表格中记录的数据分析，他所连接的电路可能是下
11、列电路图中的（ ）AVAVAVAVABCD2用伏安法较准确地测定一个阻值约10的电阻，所给器材如下：A电流表(00.6A，内阻0.1) B电压表(06V，内阻5k)C电池(4.5V，内阻不计) D滑动变阻器(050，1A)E开关一个，导线若干要求用图象法求RX时画图尽量准确，试画出所采用的电路图。3（2010年天津卷）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2k。实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约0.1；电压表V2，量程5V，内阻为5k；定值电阻R1，阻值30；定值电阻R2，阻值为3k；滑动变阻器R3，最大阻值100，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5；
12、开关S一个，导线若干。有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1 的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ；请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连接好），并标出所选元件的相应字母代号；由上问写出V1内阻RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。4在测定金属丝电阻率实验中，若估计金属丝电阻Rx约3，为减小误差，要求金属丝发热功率P0.75W，备有的部分仪器有：6V电池组A，电流表B(00.6A
13、，内阻0.5)，电流表C(03A，内阻0.01)，电压表D(03V，内阻lk)，电压表E(015V，内阻5k)，滑动变阻器F(0100，额定电流1A)，滑动变阻器G(020，额定电流1A)。（1）实验中用螺旋测微器测导线直径时，可估读到 mm，用毫米刻度尺测导线长度时，可估读到 mm。（2）上述器材中应选用的是 。（3）在框内画出实验电路图。（4）将如图的实物连成实验电路。5（2012年山东卷）在测量金属丝电阻率的试验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx（阻值约4，额定电流约0.5A）；电压表：V（量程3V，内阻约3k）；电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2）；A2（量程3A，内阻约0.05）；电源：E1（电动势3V，内阻不计）；E2（电动势12V，内阻不计）；滑动变阻器：R（最大阻值约20）；螺旋测微器
