2021年高二物理伏安特性曲线与电表内阻的测定

测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较在中学物理实验室里,测定电源电动势和内阻的方法有多种，可以用一只电压表和一只电流表，也可以用一只电流表和一只电阻箱,或者用一只电压表和一只电阻箱，它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。

这在《普通高中课程标准实验教科书物理》（选修3-1)中都提到。

但由于电表有内阻，以上方法都存在一定的系统误差，但是误差的情况不一样,下面就这几种测定方法的误差进行分析和比较.1．电流表外接法这是课本上的学生实验电路图，只要测出两组U、I 的值，就能算出电动势和内阻。

对电路的接法可以这样理解：因为要测电源的内阻，所以对电源来说用的是电流表外接法。

X【分析方法1】计算法：根据闭合电路欧姆定律，其测量的原理方程为：U=E—Ir其中U、I分别是电压表和电流表的示数，通过调节滑动变阻器，改变路端电压和电流，这样就得到多组数据，每两组数据就可以求出电动势和内阻。

设某两组U、I的值的大小关系为：U1〉U2，I1<<I>I2。

由于电压表的分流作用，电流表的示数I不是流过电源的电流I0，有I〈I0，那么测得的电动势E和内阻r与真实值比较是偏大还是偏小呢？设电压表的内阻为RV ，用E0表示电动势的真实值,r0表示内阻的真实值，则方程应修正为：可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。

【分析方法2】图像法：以上是定量计算分析，还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。

如图2所示,直线①是根据U、I的测量值所作出的U-I 图线,由于I<I0，而且U越大，I 和I0之间的误差就越大，而电压表的示数U就是电源的路端电压的真实值U0，除了读数会有误差外，可以认为U＝U0,经过修正后，直线②就是电源真实值反映的伏安特性曲线，由图线可以很直观的看出E<E0，r〈r0.【分析方法3】等效法：把电压表和电源等效为一新电源，如图1虚线框所示，这个等效电源的内阻r为r0和RV的并联电阻,也就是测量值,即等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压，也就是测量值，即【实验方法拓展】教科书上介绍了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻，电路如图3所示.调节R，测出两组U、R的值，就能算出电动势和内阻,其测量的原理方程为：其中U 是电压表示数,R是电阻箱示数。

2021届高考物理必考实验十三：伏安法测量电阻1.常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可。

(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。

(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。

(3)对于0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A。

【最新高考真题解析】1.（2020年全国I卷）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。

该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。

测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。

回答下列问题：（1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。

（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小数）。

（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。

【答案】 (1). O 、P (2). I (3). 50.5 (4). 50.0【解析】【详解】(1)[1]若将电压表接在O 、P 之间，V U U I R Rx=+ 则 x V x VR R U I R R =⋅+ 根据一次函数关系可知对应斜率为x V x VR R R R +。

若将电压表接在O 、Q 之间，电流表分压为 A A U IR =根据欧姆定律变形可知A U IR R I-=解得 A ()U I R R =+根据一次函数可知对应斜率为A ()R R +，对比图像的斜率可知I II k k >所以II 图线是采用电压表跨接在O 、P 之间。

高二物理描绘伏安曲线、伏安法测电阻、测定电阻率、期末综合复习人教版【同步教育信息】一. 本周教学内容：描绘伏安曲线、伏安法测电阻、测定电阻率、期末综合复习二. 知识要点：三个实验的原理、电路的选择 期末综合复习1. 伏安法测电阻伏安法测电阻有a 、b 两种接法，a 叫（安培计）外接法，b 叫（安培计）内接法。

外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。

如果被测电阻阻值为R x ，伏特表和安培表的内阻分别为R V 、R A ，若x R <用外接法。

若x R >如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a 点，而将右端第一次接b 点，第二次接c 点，观察电流表和电压表示数的变化。

若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。

（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I 和ΔU/U ）。

[例1] 用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。

按下图所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。

（1）该实验的第一步是：闭合电键S 1，将电键S 2接2，调节滑动变阻器R P 和r ，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U 1、I 1；请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：_________________________。

（2）由以上记录数据计算被测电阻R X 的表达式是R X =___________。

（3）将下图中给出的仪器按照电路图的要求连接起来。

解：（1）将电键S 2接1，读出这时电压表和电流表的示数U 2、I 2。

（2）2211I U I U -（3）图略。

2. 描绘小电珠的伏安特性曲线因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10Ω左右）所以应该选用安培表外接法。

恒定电流 电阻测量办法归纳电阻测量始终是高中物理电学实验中重头戏，高中物理教材中编排电学实验对电阻测量仅仅给出了一种大概框架，事实上电阻测量办法诸多，理解并掌握电阻测量办法可以使学生对电学知识理解更加深刻和透彻。

一、基本办法-----伏安法（V-A 法）伏安法测量电阻重要涉及测量电路选取，控制电路选取和实验器材选取。

1、原理：依照某些电路欧姆定律。

2、控制电路选取控制电路有两种：一种是限流电路（如图1）；另一种是分压电路。

（如图2）（1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过变化电阻阻值，以达到变化电路电流，但电流变化是有一定范畴。

其长处是节约能量；普通在两种控制电路都可以选取时候，优先考虑限流电路。

（2）分压电路是将电源和可变电阻总值串联起来，再从可变电阻两个接线柱引出导线。

如图2，其输出电压由ap 之间电阻决定，这样其输出电压范畴可以从零开始变化到接近于电源电动势。

在下列三种状况下，一定要使用分压电路：① 规定测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。

② 滑动变阻器总值比待测电阻阻值小得多。

③ 电流表和电压表量程比电路中电压和电流小。

3、测量电路由于伏特表、安培表存在电阻，因此测量电路有两种：即电流表内接和电流表外接。

（1）电流表内接和电流表外接电路图分别见图3、图4（2）电流表内、外接法选取，①、已知R V 、R A 及待测电阻R X 大体阻值时可以运用相对误差判断 若A X R R ＞X V R R ，选用内接法，A X R R ＜X V R R，选用外接法 图1图2图3图4②不知R V 、R A 及待测电阻R X ，采用尝试法，见图5，当电压表一端分别接在a 、b 两点时，如电流表达数有明显变化，用内接法；电压表达数有明显变化，用外接法。

（3）误差分析：内接时误差是由于电流表分压引起，其测量值偏大，即R 测 ＞R 真(R 测=R A +R X );外接时误差是由于电压表分流引起，其测量值偏小，即R 测＜R 真(VX V X R R R R R +=测) 4、伏安法测电阻电路改进如图6、图7两个测电阻电路可以消除电表内阻带来误差，为什么？如何测量？二、由伏安法演变而来其她测量定值电阻办法归纳（一）电压表和定值电阻代替法（V-R 法）【例1】有一种阻值已看不清晰电阻器R ，咱们要测出它阻值，但手边只有一种电池组，一种电压表，一种已知阻值电阻器R 0和几根导线，你有办法测出R 阻值吗？说出你办法和理由。