[推荐学习]高中物理上学期期末复习六 描绘小灯泡的伏安特性曲线和测定金属的电阻率学案 新人教版选修3

描绘小灯泡的伏安特性曲线和测定金属的电阻率
一、仪器的读数
【例1】（1）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，则金属丝的直径是________mm.
(2)①图2所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.
②图3所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________ V.
图1 图2 图3
二、描绘小灯泡的伏安特性曲线
【例2】有一个小电珠上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小电珠的U－I 图线，有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)
B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，内阻1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)
E．滑动变阻器(5 Ω，10 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________．(用字母表示)
(2)为使实验误差尽量减小，要求小电珠两端的电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________(用字母表示)．
(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．
三、测定金属的电阻率
【例3】为检测一滑动变阻器的总电阻，现可供使用的器材如下：
A．待测滑动变阻器，电阻R x，总电阻约5 Ω
B．电流表A1，量程0.6 A，内阻约0.6 Ω
C．电流表A2，量程3 A，内阻约0.12 Ω
D．电压表V1，量程15 V，内阻约15 kΩ
E．电压表V2，量程3 V，内阻约3 kΩ
F．滑动变阻器R，总电阻约20 Ω
G．直流电源E，电动势3 V，内阻不计
H．电键S、导线若干
(1)为了尽可能精确测定R x的总电阻值，所选电流表为________(填“A1”或“A2”)，所选电压表为________(填“V1”或“V2”)．
(2)请根据实验原理图甲，完成图乙未完成的实物连接，使其成为测量电路．
(3)如图丙所示是用螺旋测微器测量待测滑动变阻器所采用的电阻丝的直径的读数，则该电阻丝的直径为________．
四、用替代法金属的电阻
【例4】为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路．图中A0是标准电流表，R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：
(1)将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测微安表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I；
(2)然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时R N的读数；
(3)多次重复上述过程，计算R N读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．
课时训练
1．图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5 V.
(1)完成下列实验步骤：
①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，______________；
②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，__________；
③断开开关，根据实验数据作出小灯泡的伏安特性曲线．
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图．
2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
小灯泡L，“3.8 V,0.3A”
电压表V，量程0～5 V，内阻5 kΩ
电流表A1，量程0～100 mA，内阻4 Ω
电流表A2，量程0～500 mA，内阻0.4 Ω
滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A
滑动变阻器R2，最大阻值5 Ω，额定电流0.5 A
直流电源E，电动势约为6 V，内阻约为0.5 Ω
(1)在上述器材中，滑动变阻器应选____________；电流表应选__________________．
(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号．
(3)
的功率)( )
3. “测定金属的电阻率”实验中，关于误差的下列说法中错误的是( )
A.电流表采用外接法，将会使ρ测<ρ真
B.电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差
C.由ρ＝
2
4
d U
Il
π
可知，I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起ρ的测量误差
D.由ρ＝
2
4
d U
Il
π
可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量
4．某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻R x，现备有下列器材：
A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ)；
B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω)；
C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)；
D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ)；
E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；
G．开关和导线若干．
电流表应选________，电压表应选________．(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
答案精析
【例1】
【答案】(1)2.150 (2)①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5
【解析】(1)固定刻度示数为2.0 mm ，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：2.0 mm ＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
(2)①电流表使用0.6 A 量程时，刻度盘上的每一小格表示0.02 A ，表针示数为0.44 A ；当使用3 A 量程时，每一小格表示0.1 A ，表针示数为2.20 A.
②电压表使用3 V 量程时，每小格表示0.1 V ，表针示数为1.70 V ；使用15 V 量程时，每小格表示0.5 V ，表针示数为8.5 V. 【例2】
【答案】(1)A D (2)E (3)见解析
【解析】(1)因小电珠的额定电压为4 V ，为了保证安全，选用的电压表量程应稍大于4 V ，但不能大太多，量程太大则示数不准确，故只能选用0～5 V 的电压表，故选A.由P ＝UI 得，小电珠的额定电流I ＝P
U
＝0.5 A ，故应选择0～0.6 A 量程的电流表，故选D.
(2)由题意可知，小电珠两端的电压要从零开始变化且多取几组数据，故只能采用滑动变阻器的分压式接法，而分压式接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E.
(3)小电珠内阻R ＝U 2
P
＝8 Ω，小于R 0＝R V R A ，故采用电流表外接法，故电路图和实物电路
图如图所示．
【例3】
【答案】(1)A 1 V 2 (2)如图所示 (3)1.205(1.203～1.207均可)
【例4】
【答案】(1)R0标准电流表(或A0)
(2)R N标准电流表(或A0)的读数仍为I(3)平均值
【解析】本题方法为等效替代法．当S接1与接2时通过电路的电流I相同时，可知待测微安表头的内阻与R N的电阻相同．
课时训练
1．【答案】(1)①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱②增加小灯泡两端的电压，记录多组电流表和电压表的读数，直至电压达到其额定电压(2)见解析图
【解析】(1)滑动变阻器为分压式接法，闭合开关前，应使小灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱．闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录多组电流表和电压表的读数，直至电压达到小灯泡的额定电压．
(2)与实物电路相应的电路图如图所示．
2．【答案】(1)R1A2(2)见解析图 (3)BD
【解析】(1)本题变压器采用分压接法，通常应当选用最大阻值小的滑动变阻器，但本题中如果选用R2，则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流，故滑动变阻器应当选择R1.电流表A1的量程太小，故电流表应当选择A2.
(2)电路如图所示，由于电压要从0开始调，滑动变阻器用分压接法；因为灯泡的内阻比较小，电流表用外接法．
(3)随着通过小灯泡电流的增大，小灯泡消耗的功率增大，小灯泡的电阻也增大，由P＝
2 U R
知B图正确，由P＝I2R知D图正确．3.【答案】B
【解析】由于外接法，将导致R测<R真，由ρ＝RS
l
可知ρ测<ρ真，A对；虽然电压表的并
联引起电阻丝分得电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系，只
是由于电压表的分流会使电流I 的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差，B 错；由ρ＝
24d U
Il
π可知每一个物理量测量都会引起ρ的误差，但由于直径的指数为2，所以对结果影
响最大的是d 的测量，C 、D 对。

4．【答案】 B C ①电流表应采用内接法 ②滑动变阻器应采用分压式接法
【解析】直流电源的电压为20 V ，为了提高读数准确度应该选择电压表C ，因此待测电阻两端电压不得超过15 V ，则通过的电流不超过I ＝
15V
25k x U R =Ω
=600 μA ，电流表应该选B.为了减小误差电流表应采用内接法，因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，若串联，限流效果不明显，应该采用分压接法接入电路．。