【物理】2019届一轮复习人教版高中物理实验方法之安阻法学案

【物理】2019届一轮复习人教版高中物理实验方法之安阻法学案

高中物理实验方法之安阻法 所谓“安阻法”，就是用安培表和电阻箱（或已知电阻）两个测量工具测量某一物理量，主要是测电源电动势和内阻。‎ 安阻法测电源电动势和内阻 例1．一同学测量某干电池的电动势和内阻．‎ ‎（1）题10-1图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处．‎ 学 ]‎ ‎（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表:‎ 根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出关系图象．由图象可计算出该干电池的电动势为 V；内阻为 Ω．‎ R/Ω ‎8.0‎ ‎7.0‎ ‎6.0‎ ‎5.0‎ ‎4.0‎ I/A ‎0.15‎ ‎0.17‎ ‎0.19‎ ‎0.22‎ ‎0.26‎ ‎/A–1‎ ‎6.7‎ ‎6.0‎ ‎5.3‎ ‎4.5‎ ‎3.8‎ ‎（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如题10-2 图所示，则该干电池的电动势应为 V；内阻应为 ‎ Ω．‎ ‎【解析】（2）推导：根据闭合电路欧姆定律，，变形为，所以电动势为图象的斜率，内阻为图象在轴上的的截距，根据图象可求出斜率和截距，从而求出E和，见答案。‎ ‎（3）电压表读数为66,根据已知条件，电流表内阻 因为安阻法测电源电动势和内阻实验中，电动势E，内阻，所以，第（3）问中，电动势同第（2）问，内阻比第（2）问少.‎ ‎【答案】10．（1）①开关未断开 ②电阻箱阻值为零 ‎（2）（见下图） 1.4（1.30 1.44都算对） 1.2（1.0 1.4都算对）‎ ‎（3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致） 1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2）‎ ‎【点评】本题隐含考查一个知识：在安阻法测量电源电动势和内阻实验中，电动势的测量值等于真实值，而内阻的测量值大于真实值，实验在第(3)问中，内阻的结果比（2）问第二个空格小0.2（电流表内阻）。推导如下：‎ 不考虑电流表内阻的影响时，所得结果为测量值，根据，，解得，.‎ 考虑电流表内阻的影响时，所得结果为真实值，根据，，解得，.‎ 例2.某同学利用图（a）中的电路测量电流表的内阻RA（约为5Ω）和直流电源的电动势E （约为10V）。 图中R1和R2为电阻箱，S1和S2为开关。已知电流表的量程为100mA，直流电源的内阻为r。‎ ‎（1）断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为4.8时的示数为48.0mA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，经计算得RA= Ω；（保留2位有效数字）‎ ‎（2）保持S1闭合，断开S2，多次改变R1的阻值，并记录电流表的相应示数。若某次R1的示数如图（b）所示，则此次R1的阻值为 Ω；‎ ‎（3）利用记录的R1的阻值和相应的电流表示数，作出图线，如图（c）所示。用电池的电动势E、内阻r和电流表内阻RA表示随变化的关系式为= 。 利用图（c）可求得E= V。 （保留2位有效数字）‎ ‎【解析】（1）并联电路电流与电阻成反比，解得 ‎(2)‎ ‎（3）根据全电路欧姆定律有，变形得。‎ 从图（c）可求图线的斜率，则电源电动势.‎ ‎【答案】（1）5.2 （2）148.2 （3），9.1（8.9-9.4）‎ ‎【点评】本题在测电源电动势和内阻的实验中嵌入了另一个实验：用半偏法测电流表内阻。‎ 例3.利用如图(a)所示电路，可以测量电源电动势和内阻，所利用的实验器材有：‎ 待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表A(量程为200mA，内阻为RA=6.0Ω)，开关S。‎ ‎ ‎ 实验步骤如下：‎ ‎①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；‎ ‎②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;‎ ‎③以为纵坐标，R为横坐标，作图线（用直线拟合）‎ ‎④求出直线的斜率k，和在纵坐标的截距b。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1/I与R的关系式为 。‎ ‎(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.0Ω时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表。答：① ，② 。‎ ‎(3)在答题卡图(c)的坐标纸上所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k= ，截距b= 。‎ ‎(4)根据图线求得电源电动势E= V，内阻r= Ω。‎ R/Ω ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎6.0‎ ‎7.0‎ I/A ‎0.143‎ ‎0.125‎ ‎①‎ ‎0.100‎ ‎0.091‎ ‎0.084‎ ‎0.077‎ I-1/A-1‎ ‎6.99‎ ‎8.00‎ ‎②‎ ‎10.0‎ ‎11.0‎ ‎11.9‎ ‎13.0‎ ‎【解析】（1）电流表和电阻并联以扩大量程，因为，，所以，此即为扩大量程后的电流表内阻。电流表读数为时，干路电流为，则 ‎，所以.‎ 根据全电路欧姆定律，，即化成关系式为，即，将和代入得。‎ ‎（2）从图（b）可得，电流表读数 ‎，所以 ‎(3) 描点作图，见下图，‎ 从图得斜率，截距 ‎（4）因为，所以电动势，‎ 根据，解得 ‎【答案】 (1)=R+(5.0+r)或 ‎(2)①0.110 ②9.09‎ ‎(3)见图(c)答 ‎(4)3.0(或在2.7 3.3之间)‎ ‎1.0(或在0.6 1.4之间)‎ ‎【点评】本题继承传统的是根据，得出，然后描点作图，从图象求斜率和截距，从而求电动势和内阻.‎ 本题创新在于把电流表扩大量程与测电源电动势和内阻整合在一起，而把上式中的改为，从而把改为即，因而电动势为，内阻为 ‎。‎ 本题表面上看是安阻法，因为是图象，实际上是伏阻法，因为电流表测的实际上是两端的电压。所以可以说是伏阻法和安阻法的综合法。‎ 安阻法测电流表内阻 例5．利用图1所示的电路测量电流表mA的内阻RA。图中R1、R2为电阻，K1、K2为电键，B是电源（内阻可忽略）。‎ ① 根据图1所给出的电路原理图，在图2的实物图上连线。‎ ‎ ②已知R1=140Ω，R2=60Ω。当电键K1闭合、K2断开时，电流表读数为6.4mA；当K1、K2均闭合时，电流表读数为8.5mA。由此可以求出RA= Ω。（保留2位有效数字）‎ ‎【解析】(1)图略 ‎(2)根据电路欧姆定律和电路分析，有，解得RA=43.‎ 点评：本题考查用安阻法（用电流表和两个电阻）测电流表的内阻。也具体考查了实物图的连线和实验数据的处理方法（考实际数字的计算），还考查了电路的分析。‎