2022年高考物理复习知识点难点汇总电阻测量设计与误差分析.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全难点 13 电阻测量设计与误差分析试验才能是同学终身从事学习、讨论的必备才能之一,高考考试说明对此作出过明确要求 .随着高考命题思想的转变,考题愈加突出对考生试验才能,特别是试验设计创新才能的考查 . 1.（）某电压表的内阻在20 k 50k 之间,现要测量其内阻,试验室提供以下可选用的器材：待测电压表V（量程 3 V）、电流表 A1（量程 200 A ）、电流表 A2（量程 5 mA ）、电流表 A3（量程 0.6 A ）,滑动变阻器R（最大阻值1 k ）、电源 E（电动势 4 V ）,电键 K. （1）所供应的电流表中,应选用 _

2、（填写字母代号）. （2）为了尽量减小误差,要求测量多组数据,试在图 13-1中画出符合要求的试验电路图（其中电源和电键及其连接已画出）. 2.（） （2001 全国）图 13-2（a）中 E 为电源,其电动势为 E,R1 为滑线变阻器,R2 为电阻箱, A 为电流表 .用此电 图 13-1 路经以下步骤可近似测得 A 的内阻 RA；（ 1）闭合 K 1,断开 K2,调剂 R1,使电流表读数等于其量程 I 0；（2）保持 R1不变,闭合 K 2,调剂 R2,使电流表读数等于 0I,然后读出 R2 的值,取 RAR2. 2（1）按图 13-2（a）所示电路在图（b）所给出的实物中画出连接导线 .

3、 图 13 2 （2）真实值与测量值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差,即 R A R 2 .试导出R A它与电源电动势 E、电流表量程 I0 及电流表内阻 RA 的关系式 . （3）如 I 010 mA ,真实值 RA 约为 30 ,要想使测量结果的相对误差不大于 5%,电源电动势最小应为多少伏 . 3.（） （1999 年全国）图 13-3 中,图（ a）为测量电阻的电路,Rx为待测电阻, R 的阻值已知 .R 为爱护电阻,阻值未知 掷开关 .A 为电流表,其内阻不计 . .电源 E 的电动势未知 .K1、K 2 均为单刀双名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页

4、精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全图 13 3 （1）按图（ a）所示的电路,在图（b）的实物图上连线 . （2）测量 R的步骤为：将 K 2 向 d 闭合, K 1 向_ 闭合,登记电流表读数 I1. 再将 K 2 向 c 闭合, K1 向_闭合,记电流表读数 I 2. 运算 R的公式是 R_ 案例探究例 1（）一电阻额定功率为0.01 W,阻值不详 .用欧姆表粗测其阻值约为 40 k .现有以下外表元件,试设计适当的电路,挑选合适的元件, 较精确地测定其阻值 . 电流表,量程 0300 A ,内阻 150 ；电流表,量程 01000 A,内阻 45 ；电压表,量程

5、 03 V ,内阻 6 k ；电压表,量程 015 V,内阻 30 k ；电压表,量程 050 V,内阻 100 k ；干电池两节,每节电动势为 1.5 V ；直流稳压电源,输出电压 6 V ,额定电流 3 A；直流电源,输出电压 24 V,额定电流 0.5 A；直流电源,输出电压 100 V,额定电流 0.1 A；滑动变阻器,050 ,3 W ；11 滑动变阻器, 02 k ,1 W ；12 电键一只,连接导线足量 . 命题意图：考查综合分析才能、推理才能及试验设计的创新才能,B 级要求 . 错解分析：部分考生估算出通过 Rx 的电流 Im=500 A,据此而选用量程为 01000 A的电流

6、表,而忽视了偶然误差的因素 . 解题方法与技巧：由于现有器材中有电流表和电压表,故初步确定用伏安法测定此电阻的阻值.又因待测电阻为一大电阻,其估量阻值比现有电压表的内阻大或相近,故应当采纳电流表内接法.由于现有滑动变阻器最大阻值比待测电阻小得多,因此,如用滑动变阻器调剂待测电阻的电流和电压,只能采纳分压接法,如图13-4（否就变阻器不名师归纳总结 能实现灵敏调剂）.为了确定各外表、元件的量程和规格,第一对待测I m 图 13-4 第 2 页,共 10 页电 阻 的 额 定 电 压 和 电 流 作 出 估 算 ： 最 大 电 流 为P/ R0. 01A 5 104 A500 A ；最大电压Um2

7、0 V.由于试验中的电流和电压4000- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全可以小于而不能超过待测电阻的额定电流和额定电压,现有两个电流表内阻相近,由内阻所引起的系统误差相近,而量程 引起的偶然误差较大,应选用量程为01000 A 接入电路时,只能在指针半偏转以下读数,0300 的电流表 .这样选用电流表后,待测电阻上的最大实际电压约为3 104 40 103 V12 V ,故应选用量程为15 V 的电压表, 由于在图 13-4 所示的电路中, 要实现变阻器在较大范畴内灵敏调剂,电源电压应比待测电阻的最大实际电压高,故电源应选输出电压为 24 V

8、 一种（其额定电流也远大于电路中的最大实际电流,故可用）. 关于变阻器的挑选,由于采纳分压接法,全部电源电压加在变阻器上 .如是把 050 的变阻器接入电路,其上的最小电流 （对应于待测电路断开）约为 2450 A0.5 A,最小功率约为 0.25 50 W12.5 W ,远大于其额定功率；而 02 k 的变阻器接入电路,其最大电流（对应于滑动键靠近图 13-4 中变阻器 A 端）约为并联电路总电流 0.0136 A ,小于其额定电流 0.2024 A.故应选 02 k 的变阻器 . 例 2（）量程为3 V 的电压表 V（内阻约 3 k ）,现要求测出该电压表内阻的精确值 .试验室中可供应的器

9、材有：电阻箱R （阻值范畴09999.9 ）,在本实验中,通过电阻箱的电流不会超过所答应的最大电流；滑动变阻器 R（阻值范畴 0 1000 ,答应通过的最大电流为 0.2 A）；电源 E（E 为 5 V ,内阻忽视不计） ；电键 K；导线如干 . （1）选用适当器材设计测量的电路,要求在虚线框内画出电路图并标上代号 . （2）表达操作步骤 . 命题意图：考查对电压表原理的懂得才能、学问迁移运用才能及试验创新才能,B 级要求 . 错解分析：对电压表应用原理懂得不深刻,缺乏学问应用的迁移才能,无法将V 灵活串联入电路,查找不到设计思路 . 解题方法与技巧： （1）如图 13-5 图 13 5 （2

10、）将所选器材按电路图连接好；把 R 调至最大,接通电路；调剂 R 使电压表指针指在 3.0 V 处,登记此时电阻箱的阻值 R1 ；增大 R 的阻值, 使指针指在 1.5 V 处,登记此时电阻箱的阻值 R2 ；运算 RgR2 2R1. 锦囊妙计一、电阻的测量方法名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全课本上讲解了用伏安法、欧姆表测电阻,除此以外,仍有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等 . 二、如何挑选电学仪器和试验电路在测电阻等很多电学试验中,都存在如何挑选电学试验器材,如何挑选测量电路、控制电路的问题

11、 . 正确地挑选仪器和电路的问题,有肯定的敏捷性,解决时应把握和遵循一些基本的原就,即“ 安全性”“ 精确性” “ 便利性” 原就,兼顾“ 误差小”“ 仪器少” “ 耗电少” 等各方面因素综合考虑,敏捷运用 . 1.试验仪器的挑选（1）依据不使电表受损和尽量削减误差的原就挑选电表 . 第一保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理挑选量程,务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2 左右）,以削减测读误差 3.（2）依据电路中可能显现的电流或电压范畴需挑选滑动变阻器,留意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值,对大阻值的变阻器,假如是滑动头稍有移动,使电流、电压有很大变化的,

12、不宜采纳 .（ 3）应依据试验的基本要求来挑选仪器,对于这种情形,只有熟识试验原理,才能作出恰当的挑选 .总之,最优挑选的原就是：方法误差尽可能小 .间接测定值尽可能有较多的有效数字位数,直接测定值的测量使误差尽可能小,且不超过外表的量程 .实现较大范畴的灵敏调剂 .在大功率装置（电路）中尽可能节约能量；在小功率电路里,在不超过用电器额定值的前提下,适当提高电流、电压值,以提高测试的精确度 . 2.试验电路（电流表内外接法）的挑选名师归纳总结 - - - - - - -测量未知电阻的原理是RU ,由于测量所需的电表实际上是非抱负的,I所以在测量未知电阻两端电压U 和通过的电流I 时,必定存在误

13、差,即系统误差,要在实际测量中有效地削减这种由于电表测量所引起的系统误差,必需依照以下原就：（1）如RxR V,RARx一般选电流表的内接法.如图 13-6（a）所示 .由于该电路中, 电压表的读数U 表示被测电阻R与电流表A 串联后的总电压,电流表的读数I 表示通过本身和R的电流,所以使用该电路所测电阻R 测U RRA,比真实值 IR大了 RA,相对误差 aR测xRxR A（2）RR x如RxR V,一般选电流表外接法.如图 13-6（b）所示 .由于该电路中电压表的读数U 表RAR x示R两端电压, 电流表的读数I 表示通过 R与 RV 并联电路的总电流,所以使用该电流 所 测 电 阻R测

14、 UR VRx也 比 真 实 值R略 小 些 , 相 对 误 差a IR VR x第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全R测xR xR VR VR x. R图 13 6 3.掌握电路的挑选（见难点 三、处理试验数据1.代数法12.滑动变阻两种电路接法的挑选）常见的代数法有：求平均值法和逐差法2.列表法在记录和处理数据时,把数据列成表格.数据列表可以简洁明确地表示出相关物理量之间对应关系；便于检查和发觉试验中的问题；有利于找出相关物理量之间满意的规律,等等. 3.作图法作图法的优点是可以形象、直观地反映出相关物理量之间的变化规律,找出相关物理量之间的

15、变化规律所对应的函数关系；可以依据图线直接得出试验结果.仍可以通过作图发现试验中的问题. 作图时,应当留意以下几点：名师归纳总结 a.必需使用坐标纸,并保证测量时的精确数字,在图上也是精确的. . 第 5 页,共 10 页b.图上要标明图名、坐标轴所代表的物理量及其单位、各分度对应的有效数字c.尽量使图象布满图纸. d.各数据点要标明. e.连线时,要尽量使数据点匀称分布在图线的两侧. f.明确斜率、截距的物理意义. 必要时,可通过更换坐标轴的方式,改曲线为直线. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全 消灭难点训练1.（）图13-7 所示为用伏

16、安法测电阻的部分电路图.因图 13-7 为不知道待测电阻R的大致值,所以不能确定线路的接法.为了减小误差,可在电路接好以后将电压表的一个接线端K 分别与 M、N接触,观看电压表和电流表的读数哪一个有明显变化.以下关于观察到的现象及应选用的接法的表达中,正确选项A.如电流表读数有明显变化,K 应接在 M 点B.如电流表读数有明显变化,K 应接在 N 点C.如电压表读数有明显变化,K 应接在 M 点D.如电压表读数有明显变化,K 应接在 N 点2.（）某同学欲测一未知电阻的阻值,可供挑选的器材有电流表 A1 量程 010 mA 电流表 A2 量程 00.6 A 电压表 V1 量程 03 V 电压表

17、 V2 量程 015 V 滑动变阻器一只,电源4.5 V ,电键 2 个,如图13-8,当电键K2连 a 时,两电表的指针偏转角度都在满偏的4/5 处；如将 K2 接 b时,其中一个电表的指针偏角几乎不变,另一个电表的指针偏转到满偏的 3/4 处.该同学所选用的电压表的量程为_,所用的电流表的量程为 _,该电阻的阻值为_. 图 13-8 3.（）在用伏安法测电阻的试验中,所用电压表的内阻约为 20 k ,电流表的内阻约为10 ,挑选能够尽量削减误差的电路图接线进行试验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如 图 13-9 所示：（1）依据各点表示的数据描出I-U 图线, 由此求得该电阻的阻值

18、R_ （保留两位有效数字）. 图 13-9 （2）画出此试验的电路原理图. 4.（）在测定电流表的内阻的试验中备用的器材有A.电流表（量程 0100 mA ）B.标准电压表（量程 05 V ）C.电阻箱（阻值范畴 09999 ）D.电阻箱（阻值范畴 099999 ）E.电源（电动势 2 V ,有内阻）F.电源（电动势 6 V,有内阻）G.滑动变阻器（阻值范畴 050 ,额定电流 1.5 A）,仍有如干开关和导线 . 名师归纳总结 （1）假如采纳图13-10 所示的电路测定电流表G 的内阻,并且要图 13-10 第 6 页,共 10 页想得到较高的精确度,那么从以上备用的器件中,可变电阻R1 应

19、选用_,可变电阻R2应选用 _,电源 E 应选用 _（用- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全字母代号填写）（2）假如试验时要进行的步骤有：A.合上 S1. B.合上 S2. C.观看 R1的阻值是否最大,假如不是,将 R1的阻值调至最大 . . D.调剂 R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度 E.调剂 R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半 . F.登记 R2的阻值 . 把以上步骤的字母代号按试验的合理次序填写在下面横线上：_ （3）假如在步骤F 中所得 R2 的阻值为600 ,就被测电流表的内阻r g 的测量值为_ . （4）电流表内阻的

20、测量值r 测与其真实值r 真的大小关系是测_r 真.（填“ ”“ ” 或“ ”）5.（）现有一阻值为10.0 的定值电阻、一个电键,如干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源内阻的试验方案 .（已知电压表内阻很大,电压表量程大于电源电动势,电源内阻约为几欧）要求：（1）在所示方框中画出试验电路图. . （2）简要写出完成接线后的试验步骤（3）写出用测得的量运算电源内阻的表达式 r=_. 6.（） （1997 年上海）某同学用以下器材测量电阻：电流计电阻箱单刀双掷电键（这种电键在掷刀a 倒向 b 时 ab 接通,倒向c 时 ac 接通）待测电阻电源限流电阻,

21、 如图 13-11 所示 .试验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路,用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值 . 图 1311 （1）在图中完成电路的连接（其中有二条导线已连接好）. （2）本试验中电键应先接通的是含有_（填“ 待测电阻” 或“ 电阻名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全箱” ）的电路 .用电键变换电路,调剂电阻箱时,应使两次测量的 这时待测电阻的值可以从 _ 上读出 . _大小相同,7.（）（2001 年上海） 要求测量由两节干电池串联而成的电池组的电动势 E和内阻

22、r（约几欧）,供应以下器材：电压表 V1（量程 3 V ,内阻 1 k ）、电压表 V2（量程15 V,内阻 2 k ）、电阻箱（ 09999 ）、电键、导线如干 . 某同学用量程为 15 V 的电压表连接成如图 13-12 所示的电路 .实际步骤如下：图 1312 （1）合上电键（2）将电阻箱由方程 U 1=E1-S,将电阻箱R 阻值调到 R1=10 ,读得电压表的读数为U1. R 阻值调到 R2=20 ,读得电压表的读数为U2. U1r、U 2=E-U2r 解出 E、r ,为了削减试验误差,上述试验在挑选器R 1R2材和试验步骤中,应做哪些改进？_. 名师归纳总结 - - - - - -

23、-第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全参考答案：难点磁场 1.（1）A1（2）见图 13 1 图 13 1 图 13 2 2.（1）连线如图 13 2 所示（ 2）由步骤连成电路应用全电路欧姆定律得：EI0= 由步骤连成电路,依据电路串、并联关系得：R 1 R A0I E R 2 式联立解得 R A R 2 I 0R A 2 R 1 R A R 2 R A R 2 R A ER A R 2（3）由式代入数据得 E=I0RA/5%=6 V 3.（1）见图 13-3（2）a;b;I 2R/I 1消灭难点训练1.BC 2.03 V ,010 mA,32

24、00 3.（1）见图 13 4 2.4 10 3 （2）见图 13 5 图 13 3 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学问点大全图 13 4 图 13 5 解析： I=0.8 mA 的点偏离较大,舍去,将其余各点连成直线,得到过坐标原点 U-I 图线.从图线上读取 U、I 值,如取 I=1.0 mA, U=2.4 V ,算得 R= U= 2 . 43 =2.4 10 3 . I 1 0. 10由于待测电阻较大,Rx RA,测量时应取电流表内接法,滑线变阻器取分压接法 . 4.（1） D,C,F （2）CADBEF

25、 （3）600 （4）5.（1）见图 13-6 图 13 6 （2）步骤： a.断开电键,登记电压表偏转格数N1 b.合上电键,登记电压表偏转格数N2（3）r=RN1N2N26.（1）见图 13-7 图 13 7 （2）待测电阻,电流,电阻箱解析：先将电池、电流表、限流电阻、电键组成串联电路,然后将电阻箱一端接Rx不接电键的一端,另一端接电键余下的C 接线柱 . 先接通 Rx,登记电流表示数,把电键掷向另一端,接入电阻箱,调整电阻箱,使电名师归纳总结 - - - - - - -流表示数与接入Rx 时相同,就电阻箱的阻值与Rx 阻值相同,读出其数值即Rx 的阻值 . 7.应选用量程为3 V 的电压表, 转变电阻箱阻值R,读取如干个U 的值,由 I=U 运算 R出电流的值,然后作出U-I 图线,由图线求得E、 r 值. 第 10 页,共 10 页