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

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗方法之伏阻法學(xué)案 新人教版所謂“伏阻法”，就是用伏特表和電阻箱兩個測量工具測量某一物理量，主要是測電源電動勢和內(nèi)阻。伏阻法測電源電動勢和內(nèi)阻例1.在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗中，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)計了如圖所示的實(shí)物電路。（1）試驗時，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=10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/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0（3）根據(jù)實(shí)驗數(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勢和內(nèi)阻及圖象的物理意義，根據(jù)圖象求物理量，這是傳承。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。此問隱含著誤差分析，電流表讀數(shù)較大時誤差小，因為相對誤差的分母大。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)驗器材測量電池a的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗裝置如圖1所示。實(shí)驗時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)驗方法測量電池b的電動勢和內(nèi)阻，得到圖2中的圖線b。（1）由圖線a可知電池a的電動勢Ea V，內(nèi)阻ra W。（2）若用同一個電阻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,所以電動勢,內(nèi)阻。（2）根據(jù)（1）中電動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，因為，所以大于。【答案】（1）2, 0.5 （2）小于，大于【點(diǎn)評】本題考查用伏阻法（電壓表和電阻箱）測電源的電動勢和內(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勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻（R0=5）一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實(shí)驗原理圖如圖14(a). 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。 請完成下列主要實(shí)驗步驟；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 。 使用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的內(nèi)阻是 （計算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。 由于所有電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動勢比實(shí)際值偏 (填“大”或“小”)。【解析】從圖c讀出，R=20；閉合后電阻箱才工作；S1閉合、S2斷開時：RV很大，認(rèn)為： S1、S2都閉合時： 由、得 誤差分析 忽略電壓表對電路的影響時求得的電動勢為測量值，根據(jù)式，考慮電壓表對電路的影響時求得的電動勢為真實(shí)值，設(shè)電壓表的電阻為RV，則式變?yōu)椋?，顯然，即測得的電動勢比實(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?。扛鶕?jù)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兩式變?yōu)?+ 根據(jù)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 。這個問題，歷來是物理研究問題的難點(diǎn)和易錯點(diǎn)。 【答案】(2)如圖所示；20；閉合；0.69小【點(diǎn)評】本題是用一個電壓表測電動勢，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）, R 為電阻箱，K 為電鍵。 將圖中實(shí)物連接為測量所用的電路。 寫出實(shí)驗中必須記錄的數(shù)據(jù)（用符號表示）, 并指出各符號的意義： 用 中記錄的數(shù)據(jù)表示RV的公式為RV= 。 解析：.連線如圖所示。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)。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)字的計算）。伏阻法測電阻例4.一課外實(shí)驗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 ）；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為滑動變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗：（1）按照實(shí)驗原理線路圖（a），將圖（b）中實(shí)物連線；（2）將滑動變阻器滑動端置于適當(dāng)位置，閉合S1；（3）將開關(guān)S2擲于1端，改變滑動變阻器動端的位置，記下此時電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數(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)：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39（6）利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx= 。（保留1位小數(shù)）【解析】實(shí)驗原理：，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)驗原理計算Rx表達(dá)式（3）根據(jù)數(shù)據(jù)表求平均值然后求Rx值。