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    专题强化:电阻的测量 学案-2021年粤教版(新教材)物理必修第三册

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    专题强化:电阻的测量 学案-2021年粤教版(新教材)物理必修第三册

    1、 学习目标 1.进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法. 2.了解替代法和半偏法测电阻的思想,能进行简单应用 一、伏安法测电阻 1电流表的内接法和外接法 (1)电路图(如图 1 所示) 图 1 (2)误差分析 内接法:U测URx,R测R真,适合测量大电阻 外接法:I测IRx,R测R真,适合测量小电阻 (3)电流表内、外接法的选择 当RV Rx Rx RA,即 Rx RARV时,用电流表外接法 当Rx RA RV Rx,即 Rx RARV时,用电流表内接法 2滑动变阻器的限流式与分压式接法 (1)电路图(如图 2 所示) 图 2 (2)分压式和限流式电路的选择原则 若

    2、实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一 端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电路 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或 电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则此时必须选用分压式电路 说明 两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式电路,因为限流式接法电路简单,能耗低 (2020 德州市高一下期末)为了精确测量某待测电阻 Rx的阻值(大约 60 ),有以下器材可供选择: 电流表:

    3、A1(量程 050 mA,内阻约 6 ) 电流表:A2(量程 03 A,内阻约 0.6 ) 电压表:V1(量程 03 V,内阻约 3 000 ) 电压表:V2(量程 015 V,内阻很大) 滑动变阻器:R1(05 ,允许最大电流 2.0 A) 滑动变阻器:R2(01 k,允许最大电流 0.5 A) 电源:E(约为 3 V,内阻不计) 单刀单掷开关 S 一个,导线若干; (1)电流表应选_,电压表应选_,滑动变阻器应选_;(均填器材代号) (2)请在虚线框中画出测量电阻 Rx的实验电路图(要求测量值的范围尽可能大一些) (3)通过分析,在本实验中 Rx的测量值_真实值(选填“大于”“等于”或“小

    4、于”) 答案 (1)A1 V1 R1 (2)如图所示 (3)小于 针对训练 (2020 北京十一学校期末)某同学通过实验测定一个阻值约为 5 的电阻 Rx的阻值 (1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(050 ,额定电流 2 A)、开关和导线若干,以及下列电表: A电流表(03 A,内阻约 0.025 ) B电流表(00.6 A,内阻约 0.125 ) C电压表(03 V,内阻约 3 k) D电压表(015 V,内阻约 15 k) 为减小测量误差,在实验中,电流表应选用_,电压表应选用_(选填器材前的字母),实验电 路应采用图 3 中的_(选填“甲”或“乙”) 图 3 (2)图 4

    5、是测量 Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图 中实物间的连线 图 4 (3)接通开关,改变滑动变阻器滑片 P 的位置,并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U.某次两电表示数 如图 5 所示,可得该电阻的测量值 Rx_ (保留 2 位有效数字) 图 5 (4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是_;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要 原因是_(均选填选项前的字母) A电流表测量值小于流经 Rx的电流值 B电流表测量值大于流经 Rx的电流值 C电压表测量值小于 Rx两端的电压值 D电压表测量值大于 Rx两端的电压值 答案 (1)B

    6、 C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D 解析 (1)因电源的电压为 4 V,因此电压表选择 3 V 量程的 C;由于电阻 Rx的阻值约为 5 ,根据欧姆定律 可知,电流的最大值为 0.8 A,从精确角度来说,电流表选择 0.6 A 量程的 B;根据待测电阻的阻值与电压 表及电流表的阻值关系,可知应选择电流表外接法,故选择题图中的甲电路 (2)连接的实物图如图所示 (3)电压表的示数为 U2.60 V,电流表的示数为 I0.50 A,该电阻的测量值 RxU I 2.60 V 0.50 A5.2 . (4)题图甲中电路采用的是电流表外接法,实际上电压表并不是理想电表,所以电压表也有电

    7、流通过,电流 表测量的电流是流经 Rx和电压表的电流之和,所以产生误差的主要原因是电压表的分流,电流表测量值大 于流经 Rx的电流值,选 B;题图乙中电路采用的是电流表内接法,电压表测量的电压是 Rx和电流表两端的 电压之和,所以产生误差的主要原因是电流表的分压,电压表测量值大于 Rx两端的电压值,选 D. 二、替代法测电阻 实验原理如图 6 所示,实验中,闭合 S1,S2接 a,调节 R,使两电表均有适当的示数,并记下电流表 A 的示数 I;S2接 b,保持 R不变,调节 R 使电流表 A 的示数仍为 I,记下此时电阻箱的阻值 R0,则待测电 流表 Ax的电阻 rR0.若测电压表的内阻,把图

    8、中待测电流表换成待测电压表即可,实验步骤同上 图 6 为了测定电流表 A1的内阻,采用如图 7 所示的电路其中 A1是待测电流表,量程为 300 A,内阻 约为 100 ;A2是标准电流表,量程是 200 A. 图 7 R1是电阻箱,阻值范围 0999.9 ; R2是滑动变阻器; R3是保护电阻; E 是电池组,4 V; S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关 (1)根据电路图,请在实物图(图 8)中画出连线,将器材连接成实验电路 图 8 图 9 (2)连接好电路,将开关 S2扳到接点 a 处,接通开关 S1,调整滑动变阻器 R2使电流表 A2的读数是 150 A; 然后将开关 S2扳到接点

    9、b 处,保持 R2不变,调节电阻箱 R1,使 A2的读数仍为 150 A.若此时电阻箱各旋钮 的位置如图 9 所示,电阻箱 R1的阻值是_ ,则待测电流表 A1的内阻 Rg_ . 答案 (1)见解析图 (2)86.3 86.3 解析 (1)根据原理图从电源的正极出发,逐步连接实物如图: (2)电阻箱的读数为:(10 00001 00001000108160.13) 86.3 . 电阻箱的阻值等于被测电流表 A1的内阻,所以电流表 A1的内阻为 86.3 . 三、半偏法测电表内阻 1“半偏法”测电流表的内阻 测量原理:实验电路如图 10 所示 图 10 (1)闭合开关 S1前,将滑动变阻器 R1

    10、、电阻箱 R2的阻值调到最大; (2)闭合开关 S1,调节 R1使电流表 A 的指针满偏; (3)再闭合开关 S2,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱 R2的阻值,使电流表 A 的指针半偏; (4)读取电阻箱的阻值 R2,则 RAR2. 2“半偏法”测电压表的内阻 测量原理:实验电路如图 11 所示 图 11 (1)闭合开关 S 之前,电阻箱 R 的阻值调到零,滑动变阻器 R的滑片 P 滑到左端; (2)闭合开关 S,调节滑片 P 的位置使电压表 V 的指针满偏; (3)保持滑动变阻器滑片位置不变,再调节电阻箱的阻值,使电压表 V 的指针半偏; (4)读取电阻箱的阻值 R,则有 RVR.

    11、 某物理兴趣小组要将一个内阻未知的电流表改装成量程为 3 V 的电压表, 为此他们用图 12 所示电路 测定该电流表的内阻,实验室可提供的器材如下: 图 12 A电流表 G:满偏电流为 300 A; B干电池 E:3 V; C滑动变阻器 R1:最大阻值为 5 k,额定电流为 1 A D滑动变阻器 R2:最大阻值为 16 k,额定电流为 0.5 A E电阻箱 R0:阻值范围 09 999.9 F开关两个,导线若干 (1)滑动变阻器 R 应选用_(选填“C”或“D”),将开关 S1、S2都断开,连接好实物图,使滑动变阻 器接入电路的电阻达到最大后,闭合开关 S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表 G

    12、 的示数为 200 A. (2)闭合开关S2, 调节电阻箱R0的阻值为100 时电流表G的示数为100 A, 则电流表G的内阻Rg_ . (3)将该电流表改装成量程为 3 V 的电压表,需串联电阻的阻值为_ . 答案 (1)D (2)100 (3)9 900 解析 (1)本实验采用半偏法测定电流表内阻,干路中电流最大时,电阻约为 10 k,滑动变阻器应选择总阻 值较大的 (2)闭合开关 S2,调节电阻箱 R0的阻值为 100 时,电流表示数减为原来的一半,说明电流表 G 的内阻为 100 . (3)由电压表改装原理:Ig(RgR)U,代入数据解得:R9 900 . 1(伏安法测电阻)用伏安法测

    13、量某电阻 Rx的阻值,现有实验器材如下: A待测电阻 Rx:范围为 58 ,额定电流 0.45 A B电流表 A1:量程 00.6 A,内阻 0.2 C电流表 A2:量程 03 A,内阻 0.05 D电压表 V1:量程 03 V,内阻 3 k E电压表 V2:量程 015 V,内阻 15 k F滑动变阻器 R:0100 G蓄电池:12 V H导线,开关 为了较准确地测量,并保证器材安全,电流表应选_,电压表应选_,(均填器材代号)请在下 面的虚线框内画出电路图 答案 A1 V1 见解析图 解析 待测电阻 Rx的额定电流为 0.45 A,应选电流表 A1; 额定电压 Umax0.458 V3.6

    14、 V,应选电压表 V1; 由于 RVRA 3 0000.2 10 6 ,Rx RVRA,因此选用电流表外接法测电阻;因为电压表 V1量程为 03 V,且要较准确地测量,故滑动变阻器 R 应选择限流式接法,其电路图如图所示 2(伏安法测电阻)某同学想测量“3 V 0.5 A”的小灯泡正常发光时的电阻,请回答下面几个问题: (1)下列实验器材中应选择_(填入器材序号) A电流表(量程 00.6 A, 内阻 1 ) B电流表(量程 03 A,内阻 1 ) C电压表(量程 015 V,内阻约 10 k) D电压表(03 V,内阻约 2 k) E滑动变阻器(阻值 0100 ) F滑动变阻器(阻值 010

    15、 ) G电源 E6 V H开关 S,导线若干 (2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化, 滑动变阻器应采用_(选填“分压”或“限流”)式接法, 电流表应采用_(选填“内”或“外”)接法 (3)在虚线框中画出实验电路图,并用实线代替导线,将图 13 中的器材连接成可供实验的电路 图 13 (4)小灯泡为额定电压时,电流表指针如图 14 所示,则电流表的示数为_ A,小灯泡此时电阻为 _ . 图 14 答案 (1)ADFGH (2)分压 外 (3)见解析图甲 见解析图乙 (4)0.48 6.25 解析 (1)灯泡额定电流为 0.5 A,电流表选择 A;灯泡额定电压为 3 V,电压表选择 D;为方

    16、便实验操作滑 动变阻器应选择 F;实验还需要电源、开关与导线,故需要的实验器材为:ADFGH; (2)本实验要求电压与电流从零开始变化, 滑动变阻器应采用分压式接法; 由于灯泡电阻远小于电压表内阻, 电流表应采用外接法; (3)滑动变阻器采用分压式接法,电流表采用外接法,电路图如图甲所示 根据电路图连接实物,实物连接图如图乙所示 (4)电流表读数为 0.48 A 小灯泡此时电阻为 RU I 3 0.48 6.25 . 3.(半偏法测电阻)某学习兴趣小组欲采用如图15所示电路测量电压表的内阻RV, 待测电压表的量程为 1 V, 内阻约为 1 000 . 图 15 (1)在备选的甲、乙两个滑动变阻

    17、器的铭牌上分别标有(200 1 A)、(10 2 A),为尽可能提高测量精度且 便于调节,滑动变阻器 R1应选用_(选填“甲”或“乙”) (2)同学们的实验步骤如下,请将步骤补充完整: 正确连接好电路后, 在闭合开关之前, 将滑动变阻器 R1的滑片移到_(选填“左端”或“右端”) 闭合开关 S1和 S2,调节 R1,使电压表指针指到 1 V 刻度处 保持 S1闭合、滑动变阻器 R1的滑片位置不变,断开 S2,调整电阻箱 R2的阻值,使电压表的指针指到 0.5 V 刻度处,此时电阻箱 R2的示数为 990 . (3)该电压表内阻的测量值为_ . 答案 (1)乙 (2)左端 (3)990 解析 (1)由题图可知,滑动变阻器乙的最大阻值较小,额定电流较大,滑动变阻器选择分压式接法,为保 证实验操作安全方便,滑动变阻器应选择乙 (2)由题图电路图可知,滑动变阻器采用分压式接法,为保护电路,在闭合开关之前,将滑动变阻器 R1的滑 片移到左端,使待测支路电流为零 (3)断开开关 S2后认为分压电路分压不变,仍为 1 V,电压表示数为 0.5 V,说明电阻箱两端电压为 0.5 V, 电压表与电阻箱串联,它们两端电压相等,由串联电路特点可知,它们的阻值相等,则电压表内阻的测量 值等于电阻箱阻值 990 .


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