2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)方法之伏阻法學(xué)案 新人教版

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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)方法之伏阻法學(xué)案 新人教版 所謂“伏阻法”，就是用伏特表和電阻箱兩個(gè)測量工具測量某一物理量，主要是測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 伏阻法測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻 例1.在測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于所用的電壓表（視為理想電壓表）的量程較小，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)物電路。 （1）試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到 （選填“最大值”、“最小值”或“任意值”） （2）改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R0=10Ω的定值電阻兩端的電壓U，下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是 （選填1或2） 方案編號 電阻箱的阻值R/Ω 1 400.0 3

2、50.0 300.0 250.0 200.0 2 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 （3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的圖像是一條直線。若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動(dòng)勢E= ，內(nèi)阻r= （用k、b和R0表示） 10. 【解析】（1）為了安全。（2）若,電流約，若,電流約，后者電流讀數(shù)大，誤差小，所以填2。 (3) 電流，，得，圖象的斜率，截距，所以電動(dòng)勢，內(nèi)阻－R0 【答案】（1）最大值 （2）2 （3）;－R0 【點(diǎn)評】本題考查測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻及圖象的物理意義，根據(jù)圖象求物理量，這

3、是傳承。難度：較難。 創(chuàng)新點(diǎn)在于在兩組R的阻值方案中選擇一個(gè)。此問隱含著誤差分析，電流表讀數(shù)較大時(shí)誤差小，因?yàn)橄鄬φ`差的分母大。一般要求電流表指針偏轉(zhuǎn)角在一半以上。 例2．某同學(xué)利用DIS、定值電阻R0、電阻箱R1等實(shí)驗(yàn)器材測量電池a的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變電阻箱的阻值，記錄外電路的總電阻阻值R，用電壓傳感器測得端電壓U，并在計(jì)算機(jī)上顯示出如圖2所示的1/U-1/R關(guān)系圖線a。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)方法測量電池b的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，得到圖2中的圖線b。 （1）由圖線a可知電池a的電動(dòng)勢Ea＝ V，內(nèi)阻ra＝ W。 （2）若用同一個(gè)電阻

4、R先后與電池a及電池b連接，則兩電池的輸出功率Pa Pb（填“大于”、“等于”或“小于”）效率 。（填“大于”、“等于”或“小于”） 【解析】（1）根據(jù)，得,圖象，截距,斜率,所以電動(dòng)勢,內(nèi)阻。 （2）根據(jù)（1）中電動(dòng)勢為圖象在縱軸上的截距的倒數(shù)，所以。又根據(jù)，得，在圖象中，內(nèi)阻為橫軸上的截距的絕對值的倒數(shù)，所以得。 圖b中，圖象在縱軸上的截距約為，所以電動(dòng)勢約為;圖象在橫軸上的截距的絕對值約為，所以內(nèi)阻約為。用以上數(shù)據(jù)做的關(guān)系圖象如下 從圖象可以看出小于。 電池的效率，因?yàn)?，所以大于? 【答案】（1）2, 0.5 （2）小于，大于 【點(diǎn)評】本題考

5、查用伏阻法（電壓表和電阻箱）測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，圖象法處理數(shù)據(jù)，以及電源的輸出功率及效率。難度：難。 本題的創(chuàng)新之處：在圖象中，內(nèi)阻為橫軸上的截距的絕對值的倒數(shù)，這點(diǎn)，在其他題目中未曾見過。 例3.某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻（R0=5Ω）一個(gè)，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖14(a). ①在圖14（b）的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接。 ②請完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟； A、檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖14（c）所示，讀得電阻值是 ； B、將

6、開關(guān)s1閉合，開關(guān)s2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49V； C、將開關(guān)s2 ,電壓表的示數(shù)是1.16V；斷開開關(guān)s1 。 ③使用測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的內(nèi)阻是 （計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。 ④由于所有電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動(dòng)勢比實(shí)際值偏 (填“大”或“小”)。 【解析】②從圖c讀出，R=20Ω；閉合后電阻箱才工作； ③S1閉合、S2斷開時(shí)：RV很大，認(rèn)為： ① S1、S2都閉合時(shí)： ② 由①、②得 ④誤差分析 忽略電壓表對電路的影響時(shí)求得的電動(dòng)勢為測量值，根據(jù)①

7、式，， 考慮電壓表對電路的影響時(shí)求得的電動(dòng)勢為真實(shí)值，設(shè)電壓表的電阻為RV，則①式變?yōu)椋?，顯然，即測得的電動(dòng)勢比實(shí)際值偏小。 【擴(kuò)展】求測得的內(nèi)阻比實(shí)際值偏大還是偏??？ 根據(jù)①②兩式求得的是內(nèi)阻的測量值，即- 考慮電壓表對電路的影響時(shí)①②兩式變?yōu)? + ③ ④ 根據(jù)③④兩式解得的內(nèi)阻為真實(shí)值，得 這里要注意：由于 ,所以 是負(fù)值，所以 式中的分母比 式中的分母小，所以，即測得的內(nèi)阻比實(shí)際值也是偏小 。這個(gè)問題，歷來是物理研究問題的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。 【答案】 (2)①如圖所示；②20Ω；閉合

8、；③0.69Ω④小 【點(diǎn)評】本題是用一個(gè)電壓表測電動(dòng)勢，用伏阻法測內(nèi)阻?？疾榱藢?shí)物電路的連接和電阻箱的讀數(shù)法。難度：較容易。 用伏阻法測量電壓表內(nèi)阻 例3. 利用圖中給定的器材測量電壓表V的內(nèi)阻Rv。圖中B 為電源（內(nèi)阻可忽略不計(jì)）, R 為電阻箱，K 為電鍵。 ① 將圖中實(shí)物連接為測量所用的電路。 ② 寫出實(shí)驗(yàn)中必須記錄的數(shù)據(jù)（用符號表示）, 并指出各符號的意義： ③ 用② 中記錄的數(shù)據(jù)表示RV的公式為RV= 。 解析：.①.連線如

9、圖所示。 ②改變電阻箱的阻值（至少2次），測出相應(yīng)的電壓，R1、R2是電阻箱的兩次讀數(shù)；U1、U2,是相應(yīng)的電壓表的兩次讀數(shù)。 ③根據(jù)全電路歐姆定律，有，解得： RV=。 點(diǎn)評：本題考查用伏阻法（用電阻箱和電壓表）測電壓表的內(nèi)阻。本題具體考查了實(shí)物圖的連線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法（考公式的推導(dǎo)，不考實(shí)際數(shù)字的計(jì)算）。 伏阻法測電阻 例4.一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻（R0=20.0 Ω）；可視為理想電壓表。S1為單刀開關(guān)，S2位單刀雙擲開關(guān)，E為電源，R為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn)： （1）按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖（a），將圖

10、（b）中實(shí)物連線； （2）將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)位置，閉合S1； （3）將開關(guān)S2擲于1端，改變滑動(dòng)變阻器動(dòng)端的位置，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U2； （4）待測電阻阻值的表達(dá)式Rx= （用R0、U1、U2表示）； （5）重復(fù)步驟（3），得到如下數(shù)據(jù)： 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 （6）利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx= Ω。（保留1位小數(shù)） 【解析】實(shí)驗(yàn)原理： ，其中，代入得Rx= 【答案】23．（1） （4） （6）48.2 【考查】(1)根據(jù)電原理圖畫實(shí)物連接圖 （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理計(jì)算Rx表達(dá)式 （3）根據(jù)數(shù)據(jù)表求平均值然后求Rx值。