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(共34張PPT)
(1)導體的伏安特性曲線不是過坐標原點的直線時，其斜率不再是導體電阻的倒數(shù)。某一狀態(tài)的電阻應是圖線上該點與坐標原點連線斜率的倒數(shù)。
(2)隨著電壓的升高，圖線上各點與坐標原點連線的斜率變小，電阻變大，所以該導體的電阻不是一個固定的值，其電阻隨電壓的升高逐漸變大。
【集訓提能】
1．某同學對四個電阻各進行了一次測量，把每個電阻兩端的電壓和通過它的電流在U I坐標系中描點如圖所示，分別用Ra、Rb、Rc、Rd代表電阻的阻值，則 (　　)
A．Ra>Rd B．Rd>Ra
C．Rc>Rb D．Rb>Rc
解析：連接aO、bO、cO、dO，U- I圖線的斜率表示電阻的大小，故Ra>Rd，A正確，B錯誤，又因為O、b、c三點在一條直線上，故Rb＝Rc，故C、D錯誤。
答案：A　
2.如圖所示是某導體的伏安特性曲線，下列說法正確的是 (　　)
A．當導體兩端的電壓是4 V時，導體的電阻是10 Ω
B．當導體兩端的電壓是4 V時，導體的電阻是0.1 Ω
C．當導體兩端的電壓是8 V時，導體的電阻是10 Ω
D．當導體兩端的電壓是2 V時，通過導體的電流是0.2 A
2．電流表的兩種接法
(1)內、外接法的區(qū)別
比較項目 內接法 外接法
誤差來源 電流表的分壓作用 電壓表的分流作用
兩種電路選擇條件 R越大UR越接近UV，R測越接近R真，該電路適合測大電阻R RA R越小，IR越接近IA，R測越接近R真，該電路適合測小電阻R RV
③試觸法：如圖所示，把電壓表的接線端分別接b、c兩點，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表的示數(shù)變化明顯，說明電壓表的分流對電路影響大，應選用內接法，若電壓表的示數(shù)有明顯變化，說明電流表的分壓作用對電路影響大，應選用外接法。
[解析]　題圖甲中電壓表測量值為真實值，由于電壓表分流作用，導致電流表測量值偏大，故電阻測量值偏小；題圖乙中電流表測量值為真實值，由于電流表分壓作用，導致電壓表測量值偏大，故電阻測量值偏大，所以有R1R真，這種誤差屬于系統(tǒng)誤差。
[答案]　<　>　系統(tǒng)
【集訓提能】
3．某同學用如圖甲所示電路測量電阻Rx，Rx的測量值比真實值________(填“偏大”或“偏小”)；若被測電阻Rx的阻值約為1 Ω，應采用圖________(填“甲”或“乙”)所示電路，誤差會比較小。
解析：電流表采用外接法時，電壓表測量的電壓為電阻兩端的電壓，考慮到電壓表的內阻，電流表測量的電流為電壓表和電阻的電流之和，即測得的電流偏大，根據(jù)歐姆定律，知測得的電阻偏小。若被測電阻Rx的阻值約為1 Ω，該電阻遠小于電壓表內阻，屬于小電阻，故用電流表外接法測量誤差較小，應采用題圖甲所示電路。
答案：偏小　甲
4．在測金屬絲電阻率的實驗中，回答下列問題。
(1)測得某金屬絲的有效長度為L，直徑為d，兩端的電壓為U，通過它的電流為I，可以得到該金屬絲的電阻率ρ＝________(用題中所給的物理量符號表示)。
(2)若金屬絲的電阻約為5 Ω，電流表內阻約為1 Ω，電壓表內阻約為1 kΩ，則實驗中應該將電流表______(填“內接”或“外接”)。
(3)若實驗中采取電流表內接法，則金屬絲電阻率實際測量值________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
2．替代法
(1)替代思想：測電壓表或電流表的內阻時可以使用替代法，即用一個電阻箱來替代原電表，當調節(jié)電阻箱使電路效果與替換之前相同時，電阻箱的讀數(shù)即為被替換的電表的內阻。
(2)實驗原理圖如圖所示，實驗中，閉合開關S1，開關S2接a，調節(jié)R′，使兩電表均有適當?shù)氖緮?shù)，并記下電流表A的示數(shù)I；開關S2接b，保持R′不變，調節(jié)R使電流表A的示數(shù)仍為I，記下此時電阻箱的阻值R0，則待測電流表Ax的內阻r＝R0。若測電壓表的內阻，把圖中待測電流表換成待測電壓表即可，實驗步驟同上。
(3)替代法：如果測量某個物理量比較困難或不方便時，可以用比較容易測量或可以直接測量的物理量等效替代被測量的物理量。
以上兩種實驗中，常用電阻箱來替代待測電表(當然也可以是待測電阻)。待測電表被替代后，圖中的R′要保持不變，其中電流表A起顯示電路工作狀態(tài)的作用。
3．半偏法
(1)“半偏法”測電流表的內阻
電路如圖甲所示。閉合開關S1，調節(jié)R1使電流表A的指針滿偏；再閉合開關S2，調節(jié)電阻箱R2，使A的指針半偏，讀出R2的值，則RA＝R2。
器材(代號) 規(guī)格
電流表(A1) 量程0～10 mA，內阻r1待測(約40 Ω)
電流表(A2) 量程0～500 μA，內阻r2＝750 Ω
電壓表(V) 量程0～10 V，內阻r3＝10 kΩ
電阻(R1) 阻值約100 Ω，做保護電阻用
滑動變阻器(R2) 總阻值約50 Ω
電池(E) 電動勢1.5 V，內阻很小(不計)
開關(S)導線若干

(1)畫出電路圖，標明所用器材的代號。
(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達式為r1＝________，式中各符號的意義是______________________________________________。
[解析]　(1)電壓表量程太大不能用于測電流表A1兩端的電壓。由于電流表A2的內阻r2＝750 Ω是準確的，滿偏時其兩端電壓為500×10－6×750 V＝0.375 V，與電流表A1的滿偏電壓差不多，所以可以將電流表A2與電流表A1并聯(lián)，根據(jù)A2的讀數(shù)I2求出A1兩端的電壓等于I2r2，即把A2當電壓表使用。
此題易誤認為只能用電壓表來測定電流表A1兩端的電壓，其實，由于電壓表量程較大，而r1兩端的電壓很小，測量誤差太大，故不符合“有盡可能高的測量精度”的實驗要求。
【集訓提能】
5．某實驗小組要測量定值電阻Rx的阻值，實驗室提供的器材規(guī)格如下：
A．待測電阻Rx(阻值約為100 Ω)
B．電流表G1(量程為10 mA，內阻RG1未知)
C．電流表G2(量程為30 mA，內阻RG2未知)
D．電阻箱R(最大阻值為9 999.99 Ω)
E．電池組(2節(jié)干電池)
F．開關一只，導線若干
該小組根據(jù)現(xiàn)有的器材設計了如圖甲所示的電路，實驗過程如下：
甲
a．根據(jù)電路圖，連接實驗器材。
b．先將電阻箱的阻值調到最大，然后閉合開關S，調節(jié)電阻箱的阻值，記錄電流表G1的示數(shù)I1和電流表G2的示數(shù)I2，及對應的電阻箱的阻值b。
c．多次調節(jié)電阻箱的阻值，改變兩個電流表的示數(shù)，并記錄。PAGE
課時跟蹤檢測(十六) 伏安特性曲線與電表內阻的測定
A組—重基礎·體現(xiàn)綜合
1．用伏安法測電阻有兩種連接方式，現(xiàn)測量阻值約為10 Ω的電阻。使用的電流表內阻約為100 Ω，使用的電壓表內阻約為10 kΩ。關于測量電路的選擇，下列說法正確的是(　　)
A．應采用電流表內接法測量，且測量值大于真實值
B．應采用電流表內接法測量，且測量值小于真實值
C．應采用電流表外接法測量，且測量值大于真實值
D．應采用電流表外接法測量，且測量值小于真實值
解析：選D　由題意可知，電壓表內阻遠大于待測電阻，若采用電流表內接法，誤差很大，故應采用電流表外接法，此種接法由于電壓表的分流而使電流測量值偏大，則由歐姆定律可知，電阻測量值小于真實值，選項D正確。
2．金屬鉑的電阻值對溫度的高低非常“敏感”，如圖所示的四個圖像中可能表示金屬鉑電阻的U I圖像的是(　　)
解析：選B　金屬鉑導體的電阻對溫度的變化很敏感，電阻隨溫度的升高而增大，在電流逐漸增大時，溫度升高，其電阻逐漸增大，其U I圖線是非線性的，且圖線的斜率越來越大，B正確、A、C、D錯誤。故選B。
3．(多選)一只標有“220 V、60 W”的白熾燈泡，加上電壓U由零逐漸增大到220 V。在此過程中，電壓U和電流I的關系可用圖線表示。在如圖所示的四個圖線中，肯定不符合實際的是(　　)
解析：選ACD　燈泡的電阻受溫度的影響，不同電壓下溫度不同，其電阻也不同，隨溫度的升高電阻增大，圖像斜率變大。故選A、C、D。
4．分別用如圖所示的甲、乙兩種電路測量同一待測電阻，圖甲中兩電表的示數(shù)分別為3 V、4 mA；圖乙中兩電表的示數(shù)分別為4 V、3.8 mA，則待測電阻Rx的真實值(　　)
A．略小于1 kΩ B．略小于750 Ω
C．略大于1 kΩ D．略大于750 Ω
解析：選D　由題給數(shù)據(jù)分析可知電流表的分壓效果較大，故應采用電流表外接法，采用題圖甲電路，電流表示數(shù)含電壓表的分流，故電流的測量值比真實值大，則待測電阻的測量值R測＝＝ Ω＝750 Ω5.某種材料的導體的I U圖像如圖所示，圖像上A點和坐標原點的連線與橫軸正半軸成α角，A點的切線與橫軸正半軸成β角。下列關于導體的說法正確的是(　　)
A．導體的電功率隨電壓U的增大而增大
B．導體的電阻隨電壓U的增大而增大
C．在A點，導體的電阻在數(shù)值上等于
D．在A點，導體的電阻在數(shù)值上等于
解析：選A　由題圖知，電壓U增大，電流I增大，則電功率增大，故A正確；由歐姆定律知，電阻R＝，可知隨U增大，I增大得更快，故導體的電阻隨U的增大而減小，故B錯誤；在物理圖像上，圖像的傾角決定于標度的選取，不能用傾角的正切求斜率，且彎曲的伏安特性曲線本身誤差較大，故不能用正切值的倒數(shù)來表示電阻，只能用坐標的比值和歐姆定律求解，因標度可能不同，故也不能用求解電阻，故C、D錯誤。
6．如圖所示是某晶體二極管的伏安特性曲線，下列說法正確的是(　　)
A．加正向電壓時，二極管電阻較小，且隨著電壓的增大而增大
B．加反向電壓時，二極管電阻較大，無論加多大電壓，電流都很小
C．無論是加正向電壓還是加反向電壓，電壓和電流都不成正比，所以二極管是非線性元件
D．二極管加正向電壓時，電流隨電壓變化是一條直線
解析：選C　由題圖可知，二極管加正向電壓時電流較大，電阻較小，且隨電壓的增大，圖線與原點連線的斜率在增大，故電阻在減小，加反向電壓時開始電流很小，但當反向電壓很大時，二極管被擊穿，電流劇增，故C正確，A、B、D錯誤。
7.在用伏安法測電阻的實驗中，所用電壓表的內阻約為20 kΩ，電流表的內阻約為10 Ω，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進行實驗，讀得的各組數(shù)據(jù)用實心圓點標于坐標圖上(如圖所示)。
(1)根據(jù)各點表示的數(shù)據(jù)描出I U圖線，由此求得該電阻的阻值Rx＝______ Ω(保留兩位有效數(shù)字)。
(2)畫出此實驗的電路原理圖。
解析：(1)描出的I U圖線如圖所示；直線的斜率代表電阻Rx的倒數(shù)，
則Rx＝ Ω＝2.4×103 Ω。
(2)所測電阻阻值與電壓表內阻值接近，且遠大于電流表內阻，應采用電流表內接法；根據(jù)題圖知電壓的調節(jié)范圍比較大，故應采用分壓式接法，電路圖如圖所示。
答案：(1)見解析圖　2.4×103
(2)見解析圖
8．在“測定金屬的電阻率”的實驗中
(1)某同學測量金屬絲的直徑時螺旋測微器如圖甲所示，則該金屬絲的直徑為d＝________ mm。
(2)金屬絲的電阻Rx大約是3 Ω，實驗室提供的電流表A(量程2.5 mA，內阻約30 Ω)、電壓表V(量程3 V，內阻約3 kΩ)。則金屬絲、電流表和電壓表的連接方式應該采用圖乙、丙中的________圖。
解析：(1)由題圖甲所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為1.5 mm，可動刻度示數(shù)為22.2×0.01 mm＝0.222 mm，螺旋測微器的示數(shù)為1.5 mm＋0.222 mm＝1.722 mm。
(2)由題意可知，＝＝0.1，＝＝1 000，>，則電流表應采用外接法，應選題圖丙所示電路圖。
答案：(1)1.722(1.721 mm～1.723 mm都正確)　(2)丙
9.如圖所示，有一未知電阻Rx，為了較準確地測出其電阻值，某同學通過以下兩組測量數(shù)據(jù)，判斷電壓表S端是接a點還是接b點。當電壓表的S端接a點時，兩個電表的示數(shù)分別為11 V、1.9 A；當電壓表的S端接b點時，兩個電表的示數(shù)分別為10 V、2.0 A，那么該電阻的測量值較為準確的數(shù)值應等于________ Ω，測量值與真實值的偏差情況是________(填“偏大”或“偏小”)。
解析：分析題意可知，當電壓表S端分別接a、b點的過程中，電壓表示數(shù)變化率為×100%＝9.1%，電流表示數(shù)變化率為×100%＝5.3%，比較可知，電壓表示數(shù)變化明顯，即電流表分壓作用明顯，電流表外接連接時，電阻測量較準確，電阻的測量值Rx＝＝5.0 Ω，由于電壓表的分流作用，故測量值偏小。
答案：5.0　偏小
10．用伏安法測量某電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：
A．待測電阻Rx：范圍在5～8 Ω，額定電流0.45 A
B．電流表A1：量程0～0.6 A(內阻0.2 Ω)
C．電流表A2：量程0～3 A(內阻0.05 Ω)
D．電壓表V1：量程0～3 V(內阻3 kΩ)
E．電壓表V2：量程0～15 V(內阻15 kΩ)
F．滑動變阻器R：0～100 Ω
G．蓄電池：電動勢12 V
H．導線，開關
為了較準確地測量，并保證器材安全，電流表應選________，電壓表應選________。
解析：待測電阻Rx的額定電流為0.45 A，應選電流表A1，額定電壓Umax＝0.45×8 V＝3.6 V，應選電壓表V1。
答案：B　D
組—重應用·體現(xiàn)創(chuàng)新
11．某同學為了較精確的測量一阻值約為20 Ω的電阻Rx的阻值。
(1)在以下備選器材中電流表應選__________，電壓表應選________，變阻器應選________。(只填寫器材對應的字母代號)
電源E (電動勢3 V、內阻可忽略不計)
電流表A1(量程50 mA，內阻約12 Ω)
電流表A2(量程3 A，內阻約0.12 Ω)
電壓表V1(量程3 V，內阻約3 kΩ)
電壓表V2(量程15 V，內阻約15 kΩ)
滑動變阻器R1(0～10 Ω，允許最大電流2.0 A)
滑動變阻器R2(0～1 000 Ω，允許最大電流0.5 A)
定值電阻R(30 Ω，允許最大電流1.0 A)
開關及導線若干
(2)請在虛線框中畫出實驗電路圖。(要求直接測量量的變化范圍盡可能大一些，所選器材用對應符號標出)
(3)若某次測量中，電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則計算待測電阻的阻值表達式為Rx＝________。
解析：(1)測量電阻的阻值一般利用伏安法，電壓表顯然應選量程為3 V的V1；根據(jù)歐姆定律容易求得電路中的最大電流I＝＝150 mA，顯然超過了電流表A1的量程，但電流表A2的量程又太大，故我們可以將定值電阻R(30 Ω)與待測電阻Rx相串聯(lián)，此時電路中的最大電流I＝＝60 mA，利用電流表A1測量電流即可。由于要求直接測量量的變化范圍盡可能大一些，故只能采用分壓電路，且滑動變阻器使用電阻較小的R1。
(2)最后我們確定電流表的接法，由于此時電路的臨界電阻R0＝＝ Ω＝190 Ω>Rx＋R，則應該利用電流表的外接法，由此得到實驗電路圖如圖所示。
(3)當電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則計算待測電阻的阻值表達式Rx＝－R。
答案：(1)A1　V1　R1　(2)見解析圖　(3)－R
12．現(xiàn)要測量某未知電阻Rx(阻值約20 Ω)的阻值，實驗室有如下實驗器材：
A．電流表A1(量程為0～150 mA，電阻R1約為10 Ω)
B．電流表A2(量程為0～20 mA，電阻R2＝30 Ω)
C．定值電阻R0(100 Ω)
D．滑動變阻器R(0～10 Ω)
E．直流電源E(電動勢約6 V，內阻較小)
F．開關S與導線若干
(1)請在虛線框中畫出測量電阻Rx的電路圖，并標上相應元件的符號，要求電表的示數(shù)大于其總量程的三分之一。
(2)寫出電阻Rx的表達式：Rx＝________(用已知量和一組直接測得的量的字母表示)。
解析：(1)由于A2內阻已知，將A2與定值電阻串聯(lián)，相當于電壓表，測量待測電阻兩端電壓，由于待測電阻阻值較小，采用電流表的外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，電路如圖所示。
(2)流過Rx的電流I＝I1－I2
加在待測電阻兩端的電壓U＝I2(R2＋R0)
因此，待測電阻的阻值
Rx＝＝。
答案：(1)見解析圖　(2)
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