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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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
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