2022年高考物理复习知识点难点汇总13电阻测量设计与误差分析 .pdf

《2022年高考物理复习知识点难点汇总13电阻测量设计与误差分析 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理复习知识点难点汇总13电阻测量设计与误差分析 .pdf（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、知识点大全难点 13 电阻测量设计与误差分析实验能力是学生终身从事学习、研究的必备能力之一，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实验能力，尤其是实验设计创新能力的考查 . 1.（）某电压表的内阻在20 k50k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：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）所提供的电流表中，应选用_（填写字母代号）. （2）为了尽量减小误差，要求测量多组

2、数据，试在图13-1中画出符合要求的实验电路图（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 .用此电路经以下步骤可近似测得A 的内阻 RA； （ 1）闭合 K1，断开 K2，调节 R1，使电流表读数等于其量程I0； （2）保持 R1不变，闭合K2，调节 R2，使电流表读数等于20I，然后读出R2的值，取RAR2. （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. 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AARRR2.试导出它与

3、电源电动势E、电流表量程I0及电流表内阻RA的关系式 . （3）若 I010 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为保护电阻，阻值未知.电源 E 的电动势未知.K1、K2均为单刀双掷开关 .A 为电流表，其内阻不计. 图 13-1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页知识点大全图 13 3 （1）按图（ a）所示的电路，在图（b）的实物图上连线.

4、（2）测量 R的步骤为：将K2向 d 闭合， K1向_闭合，记下电流表读数I1. 再将 K2向 c 闭合， K1向_闭合，记电流表读数I2. 计算 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.现有下列仪表元件，试设计适当的电路，选择合适的元件， 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

5、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：考查综合分析能力、推理能力及实验设计的创新能力，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，其估计阻值比现有电压表的内阻大或相近，故应该采用电流表内接法.由于现有滑动变阻器最

6、大阻值比待测电阻小得多，因此，若用滑动变阻器调节待测电阻的电流和电压，只能采用分压接法，如图13-4（否则变阻器不能实现灵敏调节）.为了确定各仪表、元件的量程和规格，首先对待测电 阻 的 额 定 电 压 和 电 流 作 出 估 算 ： 最 大 电 流 为Im400001.0/ RPA5104 A500A；最大电压Um20 V.由于实验中的电流和电压图 13-4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页知识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010

7、00 A 接入电路时，只能在指针半偏转以下读数，引起的偶然误差较大，故选用量程为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310440103 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围内灵敏调节，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 一种（其额定电流也远大于电路中的最大实际电流，故可用）. 关于变阻器的选择，由于采用分压接法，全部电源电压加在变阻器上.若是把 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0.255

8、0 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.实验室中可提供的器材有：电阻箱R（阻值范围09999.9 ） ，在本实验中，通过电阻箱的电流不会超过所允许的最大电流；滑动变阻器 R （阻值范围 0 1000 ，允许通过的最大电流为0.2 A） ；电源 E（E 为 5 V，内阻忽略不计） ；电键 K；导线若干 . （1）选用适当器材设

9、计测量的电路，要求在虚线框内画出电路图并标上代号. （2）叙述操作步骤. 命题意图：考查对电压表原理的理解能力、知识迁移运用能力及实验创新能力，B 级要求 . 错解分析：对电压表应用原理理解不深刻，缺乏知识应用的迁移能力，无法将V 灵活串联入电路，寻找不到设计思路. 解题方法与技巧： （1）如图 13-5 图 13 5 （2）将所选器材按电路图连接好；把R调至最大，接通电路；调节R使电压表指针指在3.0 V 处，记下此时电阻箱的阻值R1；增大 R的阻值， 使指针指在1.5 V 处，记下此时电阻箱的阻值R2；计算RgR2 2R1. 锦囊妙计一、电阻的测量方法精选学习资料 - - - - - -

10、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页知识点大全课本上讲解了用伏安法、欧姆表测电阻，除此以外，还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等. 二、如何选择电学仪器和实验电路在测电阻等许多电学实验中，都存在如何选择电学实验器材，如何选择测量电路、控制电路的问题. 正确地选择仪器和电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性” “精确性”“方便性”原则，兼顾“误差小”“仪器少”“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用. 1.实验仪器的选择（1）根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表. 首先保证流过电流表的电流和加在电压表上

11、的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的32左右），以减少测读误差.（2）根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动变阻器，注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，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用 .（ 3）应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择.总之，最优选择的原则是：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，且不超过仪表的量程.实现较大范围的灵敏调节.在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器

12、额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度. 2.实验电路（电流表内外接法）的选择测量未知电阻的原理是RIU，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压U 和通过的电流I 时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，必须依照以下原则：（1）若AxRRxVRR，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IURRA， 比真实值R大了 RA， 相对误差axAxxRRRRR测（2）

13、若AxRRxVRR，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xVxVRRRRIU也 比 真 实 值R略 小 些 ， 相 对 误 差a 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页知识点大全xVVxxRRRRRR测. 图 13 6 3.控制电路的选择（见难点12.滑动变阻两种电路接法的选择）三、处理实验数据1.代数法常见的代数法有：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

14、表格.数据列表可以简单明确地表示出相关物理量之间对应关系；便于检查和发现实验中的问题；有利于找出相关物理量之间满足的规律，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变化规律所对应的函数关系；可以根据图线直接得出实验结果.还可以通过作图发现实验中的问题. 作图时，应该注意以下几点：a.必须使用坐标纸，并保证测量时的准确数字，在图上也是准确的. 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.尽量使图象充满图纸. d.各数据点要标明. e.连线时，要尽量使数据点均匀分布在图线的两侧. f.明确斜率、截距的物理意

15、义. 必要时，可通过更改坐标轴的方式，改曲线为直线. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页知识点大全歼灭难点训练1.（）图13-7 所示为用伏安法测电阻的部分电路图.因为不知道待测电阻R的大概值，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，观察电压表和电流表的读数哪一个有明显变化.下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中，正确的是A.若电流表读数有明显变化，K 应接在 M 点B.若电流表读数有明显变化，K 应接在 N 点C.若电压表读数有明显变化，K 应接在 M

16、 点D.若电压表读数有明显变化，K 应接在 N 点2.（）某学生欲测一未知电阻的阻值，可供选择的器材有电流表 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 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；若将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.该学生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_. 3.（）在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为 20 k，电流表的内阻约为1

17、0 ，选择能够尽量减少误差的电路图接线进行实验，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）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R_（保留两位有效数字）. （2）画出此实验的电路原理图. 4.（）在测定电流表的内阻的实验中备用的器材有A.电流表（量程0100 mA ）B.标准电压表（量程05 V）C.电阻箱（阻值范围09999 ）D.电阻箱（阻值范围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（阻值范围050 ，额定电流1.5 A） ，还有若干开关和导线 . （1）如果采用图13-10 所示的电路测定

18、电流表G 的内阻，并且要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应选用_，可变电阻R2应选用 _，电源E 应选用 _（用图 13-7 图 13-8 图 13-9 图 13-10 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页知识点大全字母代号填写）（2）如果实验时要进行的步骤有：A.合上 S1. B.合上 S2. C.观察 R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大. D.调节 R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度. E.调节 R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半. F.记下 R2的阻值 . 把以

19、上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上：_ （3）如果在步骤F 中所得R2的阻值为600 ，则被测电流表的内阻rg的测量值为_. （4）电流表内阻的测量值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，若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实验方案.（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）在所示方框中画出实验电路图. （2）简要写出完成接线后的实验步骤. （3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_. 6.（） （1997 年上海）

20、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， 如图 13-11 所示 .实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）本实验中电键应先接通的是含有_（填“待测电阻”或“电阻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页知识点大全箱” ）的电路 .用电键变换电路，调节电阻箱时，应使两次测量的_大小

21、相同，这时待测电阻的值可以从_上读出 . 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 r（约几欧），提供下列器材：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、导线若干. 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S，将电阻箱R 阻值调到R1=10 ,读得电压表的读数为U1. （2）将电阻箱R 阻值调到R2=20 ,读得电压表的读数为U2. 由方程 U1=E1-11RUr、U2=E-22RUr 解出 E、r ，为

22、了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？_. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页知识点大全参考答案：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：I0=ARRE1由步骤连成电路，根据电路串、并联关系得：20I22221RRRRRRRREAAA式联立解得AAAREIRRR02（3）由式代入数据得E=I0RA/5%=6 V 3.（1）见图 13-3（2）a;b;I2R/I1歼灭难点训练1.BC

23、2.03 V，010 mA,3200 3.（1）见图 13 4 2.4103 （2）见图 13 5 图 13 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页知识点大全图 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=IU=3100 .14.2=2.4103. 由于待测电阻较大，RxRA,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）CADBE

24、F （3）600 （4）5.（1）见图 13-6 图 13 6 （2）步骤： a.断开电键，记下电压表偏转格数N1 b.合上电键，记下电压表偏转格数N2（3）r=R221NNN6.（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，记下电流表示数，把电键掷向另一端，接入电阻箱，调整电阻箱，使电流表示数与接入Rx时相同，则电阻箱的阻值与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， 改变电阻箱阻值R，读取若干个U 的值，由 I=RU计算出电流的值，然后作出U-I 图线，由图线求得E、 r 值. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页