2025届高考物理专题复习--伏安法的应用 课件（共22张PPT）

(共22张PPT)
伏安法的应用
6个电学课内实验：
1．探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
2．练习使用多用电表
3．测定电池的电动势和内阻
4．探究电磁感应的产生条件
5．探究感应电流方向的规律
6．探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
经常考、但只设1--2个小问！
轮流出题、每次必考！
核心任务:
电阻测量
可能会考查
部分课外实验：研究小灯炮的伏安特性曲线
回顾：
K接1时，测量值 ；
K接2时，测量值 ；
(填“偏大”或“偏小”)
伏安法测电阻
存在系统误差
任务一：伏安法测电阻——内接外接的选择
（精确原则：减小误差、提高精度）（21.06高考）
偏大
偏小
作业点评：21.06高考小李在实验室测量一电阻Rx的阻值.
因电表内阻未知,用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置.单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数U1=1.65 V,电流表的示数如图乙所示,其读数I1=　　　A;将K掷到2,电压表和电流表的读数分别为U2=1.75 V,I2=0.33 A.由此可知应采用电流表　　　(填“内”或“外”)接法.
选合适的方法，减小误差、提高精度。
0.34
外
关注：伏安法测电阻的内外接的比较及选择（系统误差和偶然误差）
1
2
3
甲
乙
电表内阻已知
小电阻
电压表内阻已知
电压表理想
1.大电阻
2.电流表内阻已知
3.电流表理想
检测：电阻Rx的阻值在3– 5 kΩ间，现要测量其电阻，实验室提供了下列器材：
电压表V(量程3 V，内阻约为30 kΩ) 电流表A1(量程100 μA，内阻约为100 Ω)
电流表A2(量程1 mA，内阻约为10 Ω) 滑动变阻器R(最大电阻500 Ω)
电源E(电动势4 V) 开关S及导线若干
某课外活动小组设计了如图甲所示的测量电路进行了实验，请回答下列问题：
(1)电路中电流表应选用上述器材中的______(填写字母代号)；
(2)闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头P应在____(选填“a”或“b”)端；
(3)请根据图甲所示的电路图，在图乙中将实物图连接补充完整；
(4)实验中得到的I－U图线如图丙中的实线d所示，电阻Rx的测量值为_____ kΩ；
(5)本实验存在误差，电阻Rx的真实图线应为图丙中图线_____(选填“c” 或“e”)；
(6)某同学对图甲中虚线框内的电路进行修改，并从上述器材中选用适当的器材，设计出了测量电压表V内阻的电路，请画出方框内该同学修改部分的电路，并在图中标出所选用的器材.
A2
a
4.0
C
作业点评：小明用电学方法测量电线的长度，首先小明测得电线铜芯的直径为1.00mm，估计其长度不超过50m，（已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω m），现有如下实验器材：
①量程为3V、内阻约为3KΩ的电压表；
②量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表；
③阻值为0-2Ω的滑动变阻器；
④内阻可忽略，输出电压为5V的电源；
⑤阻值为R0=4.30Ω的定值电阻，开关和导线若干，
小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，
电流表的示数从0开始增加，当示数为0.5A时，电压表示数如图1所示读数为 V，根据小明测量的信息，P点应该接 （选填“接b”或“接c”）Q点应该_____（选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”）。
任务二：伏安法测电阻——控制电路的选择
什么时候选择分压式：
a.要求待测电路的U、I从0变化.
b
a
2.50
b.选用限流式，Ux、Ix过大(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等).
以中控小
以小控大
Rx
Rx
v
v
RX
RX
RX
检测：某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：
A.电流表A1：量程为0–3 mA，内阻r1约为15 Ω
B.电流表A2：量程为0–1.5 mA，内阻r2为25 Ω
C.定值电阻R1：R1＝9 975 Ω
D.定值电阻R2：R2＝1 975 Ω
E.滑动变阻器R3：最大阻值为10 Ω或最大阻值为100 Ω
F.电源E，电动势为3 V，内阻很小但不可忽略
G.开关S及导线若干
(1)该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于____(填“最左端”或“最右端”)，最大阻值选 .（填10Ω或100Ω）
(2)实验中需要量程为0–3 V的电压表，则电路图中的电流表①应选择______，定值电阻R应选择____(均填器材前面的字母)进行改装.
(3)调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻Rx＝ __ _ (用物理量的符号表示).
左端
B
D
10Ω
例 某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材:
A.电流表(量程100uA，内阻约2kΩ) ;
B.电流表(量程500uA，内阻约300Ω);
C.电压表(量程15V，内阻约100kΩ) ;
D.电压表(量程50V，内阻约5OOkΩ) ;
E.直流电源(20V，允许最大电流1A) ;
F.滑动变阻器(最大阻值500Ω ,额定功率1w);
G.电键和导线若干。
请设计合理设计出测量Rx电阻的电路图。
控制电路：分压式还是限流式？
测量电路：电流表内接还是外接？
电表的选择：
内接外接、分压限流和仪器的选择原则：安全性、准确性、操作性
估算最大电流
作业点评：某学习小组要描绘一个标有“3.6 V,1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,还有下列器材可供选择:
直流电源E(电动势为4.5 V,内阻不计)
电压表 V(量程0–5 V,内阻约为5 kΩ)
电流表A1(量程0–350 mA,内阻约为1 Ω)
电流表A2(量程0–150 mA,内阻约为2 Ω)
滑动变阻器R1(阻值0–200 Ω)
滑动变阻器R2(阻值0–10 Ω)
(1)实验中电流表应选　　　　　,滑动变阻器应选　　　　　.(均填器材代号)
(2)如图所示的四个电路中应选用　　　　　进行实验.
A1
R2
A
伏安特性曲线
电阻随电流增大，存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同。
第一区间电流很小时，电阻变化不大；
第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；
第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢。
I/mA 2.7 5.4 12.4 19.5 27.8 36.4 47.1 56.1 69.6 81.7 93.2
U/V 0.04 0.08 0.21 0.54 1.30 2.20 3.52 4.77 6.90 9.12 11.46
案例：小灯泡伏安特性图线：在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流－电压的数据如表所示：
U/V 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11
I/A 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11
R/Ω 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
U/V 0.12 0.14 0.17 0.21 0.30 0.48 0.61 0.71 0.82 0.94 1.03 1.14
I/A 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23
R/Ω 1.00 1.08 1.21 1.40 1.88 2.82 3.39 3.74 4.10 4.48 4.68 4.96
U/V 1.27 1.39 1.51 1.63 1.79 1.92 2.05 2.20 2.35 2.50 2.68 2.82
I/A 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35
R/Ω 5.29 5.56 5.81 6.04 6.39 6.62 6.83 7.10 7.34 7.58 7.88 8.06
作业点评：将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V．可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5 V、额定电流为0.3 A的手电筒上的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3mA.为了较精确地测定该水果电池的电动势和内阻，提供的实验器材有：
A．电流表A1(量程0–3 mA，内阻约为0.5 Ω)
B．电流表A2(量程0–0.6 A，内阻约为0.1 Ω)
C．电压表V(量程0–1.5 V，内阻约为3 kΩ)
D．滑动变阻器R1(阻值0–10 Ω，额定电流为1 A)
E．滑动变阻器R2(阻值0–3 kΩ，额定电流为1 A)
F．电键，导线若干
G．水果电池
请设计电路，并说明理由。
（1）应选 （选“a”或“b”）电路图实验。
（2）实验中滑动变阻器应选用 （填器材代号）。
（3）根据实验记录的数据，经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U-I图像如图所示，由图可知，水果电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
任务三：伏安法测电阻——测电池电动势和内阻
a
E
1.35
450
任务三：伏安法测电阻——测电池电动势和内阻
小电阻
电压表内阻已知
电压表理想
1.大电阻 r>>rA
2.电流表内阻已知 r测=r+rA
3.电流表理想
在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中
(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接成电路如图甲所示。图中未接导线的A端应接在__________ (选填“B”“C”“D”或“E”)点。
(2)实验得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅰ所示,则电池组的电动势为__________V,内电阻阻值为__________Ω。
(3)为了测量定值电阻的阻值,应在图甲中将“A”端重新连接到________点(选填“B”“C”“D”或“E”),所得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅱ所示,则定值电阻的阻值为__________Ω。
C
2.80
2.0
D
3.0
多用电表直测法
粗略测量
任务四：多用电表测电阻
作业点评：某实验小组设计了如图(a)所示的欧姆表电路，仅用一节干电池通过控制开关S，就可使“欧姆表”具有“×10”和“×100”两种倍率.电路中使用的实验器材如下：
干电池：电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω；
毫安表：满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝125 Ω；
滑动变阻器R0，阻值调节范围足够大；
定值电阻R1、R2和R3，其中R1＝1 000 Ω；
开关S，红、黑表笔各一支，导线若干.
(1)当开关S断开时，将两表笔短接，调节滑动变阻器R0, 使电流表达到满偏，此时R0＝____Ω，“欧姆表”的倍率是______(选填“×10”或“×100”).
374
×100
(2)闭合开关S使“欧姆表”倍率改变，电阻R2＝____ Ω.将两表笔短接，调节滑动变阻器R0，使电流表达到满偏.
125
(3)保持开关闭合，在表笔间接入电阻R3(图中未画出)，电流表指针指向图(b)所示的位置时，电阻R3＝_____ Ω.
225
E
Rg
+ r + R
Ig=
E
Rg
+ r + R
Rx
+
Ix=
I=0
原理:闭合电路欧姆定律(电阻测量转换为电流测量)
改变Rx ,电流Ix随之改变,Rx与Ix一一对应. 表头刻度Ix
Rx
R内=Rg+r+R=R中
欧姆表:内阻
中值电阻
(1)零刻度在右边，左边为无限大。
(2)刻度不均匀,左边密、右边稀。
(3) 刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反.
Ix =
E
Rg+r+R+Rx
E
=
R内+Rx
Rx= -R内
E
Ix
E
E
A
B
1
2
3
4
5
6
检测：某学习小组在学习有关电学知识后,将一电流表改装成能测量电阻的欧姆表,如图甲所示。实验器材如下:
A.待改装电流表一个:量程为0–3 mA,内电阻100 Ω,其面板如图乙所示;
B.干电池一节:电动势E=1.5 V,内电阻r=0.5 Ω;
C.电阻箱R:阻值范围0–999.9 Ω。
(1)测量电阻前,先进行欧姆调零。将电阻箱R调至最大,将红、
黑两表笔直接接触,调节电阻箱R使电流表指针指到最大刻度
3 mA,此时电阻箱R的阻值应为R=______Ω;
(2)欧姆表正确调零后,将红、黑表笔分别接触待测电阻的两端,
若电流表的示数为1.5 mA,则待测电阻的阻值Rx=__________Ω;
(3)若将电流表示数范围限制在0.5–3 mA之间,则欧姆表可测量
的电阻范围为__________ Ω;
(4)如果将R0=25 Ω的电阻与图甲电路图中的电流表并联,重新调零,电流表中央1.5 mA刻度线处应标示为__________Ω。
399.5
500
2500–0
100
核心内容:测电阻——伏安法
测得U、I
绘U-I 线
测 R
R=U/I
多用电表测电阻
闭合电路欧姆定律
测ρ、l、S
R=ρl/S
测E、r
E=U+Ir
测U、I