高中物理二輪總復(fù)習(xí)電表電阻的測(cè)量教案

第二十一講電表、電阻的丈量近5年來(lái)對(duì)多用電表的使用、伏安法測(cè)電阻、電流表內(nèi)阻的丈量屢次考察，這些知識(shí)點(diǎn)是10本單元的要點(diǎn)，也是此后高考的熱點(diǎn).重視對(duì)電壓表、電流表、多用電表量程的選擇、讀數(shù)和正年確使用的考察，重視對(duì)實(shí)質(zhì)操作能力的考察，照實(shí)物圖連線；重視對(duì)實(shí)驗(yàn)器械的選擇，實(shí)驗(yàn)數(shù)命據(jù)辦理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考察，試題設(shè)計(jì)靈巧、考察范圍廣，充分表現(xiàn)了“出活題、考能力”題的思想.特電表的改半裝為新教材增添的內(nèi)容，可能成為此后高考的命題點(diǎn).非理想電表對(duì)電路的影點(diǎn)響，也是高考的熱點(diǎn).以演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)為背景與實(shí)質(zhì)應(yīng)用相聯(lián)合的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)成為高考的一個(gè)新趨向.應(yīng)實(shí)質(zhì)電表的靈巧應(yīng)用是高考取的能點(diǎn)：用電流表測(cè)電壓，用電壓表測(cè)電流.試高分瓶頸命題點(diǎn)1伏安法測(cè)電阻命題點(diǎn)2電表的改裝及電表內(nèi)阻的丈量命題點(diǎn)3多用電表、探測(cè)黑箱內(nèi)電學(xué)元件及傳感器簡(jiǎn)單應(yīng)用命題點(diǎn)1伏安法測(cè)電阻本類考題解答錦囊解答“伏安法測(cè)電阻”一類試題，主要掌握以下幾點(diǎn)：．伏安法測(cè)電阻的兩種接法將待測(cè)電阻的粗約值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較若Rx》RA或Rv<Rx，電流表用內(nèi)接法；若RxRARv》Rx或Rv>Rx，電流表用外接法．RxRA．滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法一般狀況下，若待測(cè)電阻小于變阻器最大阻值且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍不太大時(shí)，選擇限流式接法．以下狀況一定選擇分壓式接法：(1)若采納限流電路，電路中的最小電流仍超出用電器額定電流或電表的量程時(shí)．(2)變阻器電阻遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻或電路中串連的其余電阻阻值，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大時(shí)(3)實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開始連續(xù)變化時(shí)．高考最新熱點(diǎn)題1(

典型例題

)用以下器械丈量一待測(cè)電阻

Rx的阻值(900～1000

)：電源

E，擁有必定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為

9.0V；電壓表

V1，量程為

1.5V

，內(nèi)阻

r1=750

；電壓表

V2，量程為

5V，內(nèi)阻

r2=2500

；滑線變阻器

R，最大阻值約為

100單刀單擲開關(guān)

K導(dǎo)線若干．(1)丈量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的

1，試畫出丈量電阻3

Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖

(原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)明

)．(2)依據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實(shí)物圖

21-1-1

上畫出連線．(3)若電壓表

V1的讀數(shù)用

U1表示，電壓表

V2的讀數(shù)用

U2表示，則由已知量和測(cè)得量表示

Rx的公式為Rx_________.命題目的與解題技巧

：因?yàn)殡妷罕淼淖柚狄阎钥捎蓺W姆定律得

I=

U

可知，電壓表的示數(shù)能夠Rv表示電流；并據(jù)此靈巧辦理內(nèi)、外接法．此題是設(shè)計(jì)、丈量操作的綜合性實(shí)驗(yàn)；考察考生設(shè)計(jì)一種用兩個(gè)電壓表測(cè)電阻電路的能力；考察實(shí)物圖的連線以及剖析辦理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力．[分析](1)依據(jù)題意電源E電動(dòng)勢(shì)約為9.0V，電壓表V1量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750，電壓表V2量程為5V內(nèi)阻r2=2500，滑線變阻器R最大阻值約為100；決定了丈量

900～1000

待測(cè)電阻

Rx的阻值丈量電路，一定設(shè)計(jì)成滑線變阻器分壓式接法的電路．為了知足丈量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的

1

，所以電壓表

V1不可以作為分壓電路3的路端電壓表，而電壓表V2作為分壓電路的路端電壓表是能夠知足丈量要求的．以以下圖．(2)實(shí)驗(yàn)圖上連線以以下圖示：(3)對(duì)第一種狀況有：I2=U2,I1U1因此Ixi2i1U2U1;所以RxUxUU1RrRrIx2Ur2121r2U2r1U1r2對(duì)第；種狀況有：U2=U1+Ux，即Ux=U2-U1，Rx中的電流IxU1所以有RUxU2U1rr1IxU1[答案](1)同分析(2)同分析(4)Rx的公式為Rx=U1r1r2或R(U2U1)rU2r1U1r2xU112(典型例題)用伏安法丈量電阻阻值R，并求出電阻率P給定電壓表(內(nèi)阻約為50k)、電流表(內(nèi)阻約為40)、滑線變阻器、電源、電鍵、待測(cè)電阻(約為)及導(dǎo)線若干.畫出丈量R的電路圖；(2)圖21-1-2(a)中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值，試寫出依據(jù)此圖求R值的步驟：___________求出的電阻值R=_________(保存3位有效數(shù)字)(3)待測(cè)電阻是一平均資料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺丈量其長(zhǎng)度與直徑，結(jié)果分別如圖21-1-2(b)、圖21-1-2(c)所示．由-圖可知其長(zhǎng)度為_________，直徑為__________.由以上數(shù)據(jù)可求出p=___________.(保存3位有效數(shù)字)實(shí)驗(yàn)電路圖D21-1所示(選畫兩個(gè)電路之一)①作U-1直線，舍去左起第2點(diǎn)，其余5個(gè)點(diǎn)盡量湊近直線且平均散布在直線雙側(cè)，②求該直張的斜率K，則R=K=229ll(221～237ll)均為正確)(3)0．800cm0．194cm(4)8．46×10-2ll·m(8．1610-2～8．76×10-2ll·m)均為正確)指導(dǎo)：此題幾乎包含了伏安法測(cè)電阻的所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，綜合考察考生基本儀器的使用、電中的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)的辦理等實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ祟}所給電阻的阻值約250ll，與電壓表內(nèi)阻50kll對(duì)比仍屬于小電阻，所以采納“外接法”丈量；因?yàn)轭}中沒有限制條件，實(shí)驗(yàn)電路采納“分壓接法”、“限流接法”都能夠．(2)實(shí)驗(yàn)中作圖線的一般要求是：依照所描出的點(diǎn)作一條光滑的曲線或直線，盡可能讓數(shù)據(jù)點(diǎn)平均散布在它的雙側(cè)．此題U-Ⅰ圖線應(yīng)當(dāng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，顯然看出第二個(gè)點(diǎn)偏移較大，應(yīng)當(dāng)舍棄不用，用另外5個(gè)點(diǎn)和原點(diǎn)作出直線．計(jì)算作出直線的斜率就等于待測(cè)電阻的阻值，即R=K能夠從直線上取一組數(shù)據(jù)(4．6V，20mA)，R=4．6／0．02=230ll(3)由圖21-1-2a、圖21-1-2b讀圓柱長(zhǎng)度L=0．800cm，直徑d=1mm+47×0．02mm=1．94cm．要特別注意有效數(shù)字的位數(shù)，用cm為單位應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后的第三位．3(典型例題)圖21-1-3．圖甲、乙是兩組相同的器械實(shí)物圖，用來(lái)丈量待測(cè)電阻R的阻值，每組器材中包含：電池、電鍵、變阻器、電壓表、電流表、待測(cè)電阻R、若干導(dǎo)線．(1)假如待測(cè)電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻不是小好多，但R的阻值比電流表的內(nèi)阻大好多，試在圖甲中連線使之成為丈量電路；假如待測(cè)電阻只的阻值比電流表的內(nèi)阻不是大好多，但R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小好多，試在圖乙中連線使之成為丈量電路．假如已知上述電壓表的內(nèi)阻Rv，和電流表的內(nèi)阻RA，對(duì)圖甲和圖乙中連成的丈量電路，分別寫出計(jì)算待測(cè)電阻的公式(用測(cè)得的量和給出的電表內(nèi)阻來(lái)表示)．答案:(1)如圖021-2所示(2)用圖甲線路時(shí)，R=UIRA①；用圖乙線中時(shí)，R=U②．IU1R指導(dǎo)：此題考察“伏安法”測(cè)電阻的“內(nèi)接法”與“外接法”電路，為減小系統(tǒng)偏差正確選擇實(shí)驗(yàn)電路與接線操作的能力．實(shí)驗(yàn)中因?yàn)樵O(shè)計(jì)自己或丈量工具對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響而產(chǎn)生的偏差稱為系統(tǒng)偏差．“伏安法”測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中因?yàn)殡娏鞅砗碗妷罕泶嬖趦?nèi)阻，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)偏差就屬于這一類偏差．(1)R的阻值比電流表的內(nèi)阻大好多，采納“內(nèi)接法”電路時(shí)，電流表的分壓將很小，惹起的系統(tǒng)偏差較??；R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多，采納“外接法”電路時(shí)電壓表的分流將很小，惹起的系統(tǒng)偏差較?。?2)假如已知電表的內(nèi)阻，把電表的分壓或分流要素考慮在內(nèi)計(jì)算，算出的電阻值能夠更精準(zhǔn)些．用甲圖線路時(shí)，減去電流分壓，計(jì)算公式為R=UIRA；用乙圖線路時(shí)，減去電壓表的分流，計(jì)算公式為R=U．IUIRv(典型例題)在測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，用伏安法丈量電阻．將實(shí)驗(yàn)電路圖畫在方框中．為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，除你在電路中已畫出的器械外，還需要用哪些儀器?用這些儀器丈量哪些量?答：________；_______.計(jì)算電阻率p的公式是p=________.答案:毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器；d，l；ioUd指導(dǎo)：金屬絲電阻值較小，因此電流表要外接．4Ie伏安法測(cè)電阻的電路圖如圖D21-3，用螺旋測(cè)微器丈量金屬絲的直徑d，用米尺測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度l．R1,RU,Sd2.SI4Ⅱ題點(diǎn)經(jīng)典種類題1(典型例題)某同學(xué)用伏安法測(cè)電阻Rx兩丈量電路圖電流表分別為內(nèi)接和外接，其余條件都相同．若用21-1-5(甲)電路，兩表讀分別為2.00V和0.30A；若用21-1-5(乙)圖電路，兩表讀數(shù)為1-51V和0-31A為了使測(cè)出的電阻值偏差較小，實(shí)驗(yàn)應(yīng)采納圖________所示電路．采納此電路的丈量值比真切值_______(偏大或偏小)．(2)21-1-6給出了丈量Rx所用的所有器械．請(qǐng)依照選好的電路用導(dǎo)線把所給器械連結(jié)起來(lái)，使之成為丈量電路．注意兩個(gè)電表要采納適合量程．請(qǐng)?jiān)谧鶚?biāo)圖中畫出U-I圖線，并求出Rx=______.這位同學(xué)選好的電路進(jìn)行丈量，數(shù)據(jù)記錄以下：次數(shù)1234567U(V)0.811.211.511.701.792.312.51I(A)0.160.240.300.330.400.420.50命題目的與解題技巧：這是一道全面考察伏安法測(cè)電阻的題目，它既考了原理，也考了操作和數(shù)據(jù)處理．[分析](1)兩種方案對(duì)比較，電壓表讀數(shù)的相對(duì)變化為,U2.001.510.295;電流表讀數(shù)的相對(duì)U2.00變化為I0.310.300.033;兩者對(duì)比電壓表讀數(shù)變化大，說(shuō)明電流表在電路中分壓不行I0.30忽視，因此應(yīng)選電路乙．在此圖中，因?yàn)榉乇矸至?，所以丈量值小于真切?2)因每節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)為1.5V，所以伏特表量只要3V；限于電池自己同意經(jīng)過(guò)的電流，聯(lián)合第(3)問(wèn)題表中數(shù)據(jù)，電流表選0.6A量程，電路圖略．圖線略[答案](1)乙，偏小(2)電流表選0.6A量程，電壓表選3V量程(3)Rx=0.5.2(典型例題)(1)用游標(biāo)為50分度的卡尺測(cè)定某圓筒的內(nèi)徑時(shí)，卡尺上的示數(shù)如圖21-1-7，可讀出圓筒的內(nèi)徑為________mm．(2)圖21-1-8(甲)甲所示是用伏安法丈量電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，不過(guò)電壓表未接人電路中．圖2l-1-8(乙)是相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器械，此中待丈量的未知電阻Rx阻值約為1k，電流表量程20mA、內(nèi)阻小于1，電壓表量程15V、內(nèi)阻約1.5k，電源輸出電壓約12V，滑動(dòng)變阻器甲的最大阻值為200，滑動(dòng)變阻器乙的最大阻值為20．①在圖甲的電路圖中把電壓表連結(jié)到正確的地點(diǎn)上．②依據(jù)圖甲的電路圖把圖乙的實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路．③說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)滑變阻器起什么作用以及有何不一樣答案:(1)11．14mm(2)①安培表內(nèi)接(圖略)②略(3)滑動(dòng)變阻器作分壓器，R甲粗調(diào)，R乙，微調(diào)指導(dǎo)：(1)游標(biāo)尺讀數(shù)時(shí)先據(jù)游標(biāo)尺“0”刻線讀整數(shù)(單位mm)，再找游標(biāo)尺對(duì)齊地點(diǎn)(第七條劃線)，因此讀數(shù)為11+7×=11．14mm(2)考察電流表的內(nèi)接或外接；滑動(dòng)變阻器的靈巧使用及實(shí)物連結(jié)．①略②因Rx>>RA，故安培表內(nèi)接；③如題中圖使用滑動(dòng)變阻器，=個(gè)滑動(dòng)變阻器串接在電路中地位平等，但R甲顯然大于R乙，所以R甲是粗調(diào)，R乙細(xì)調(diào)．(典型例題)一般狀況下，導(dǎo)體的電阻會(huì)跟著溫度的改變，某同學(xué)研究了一白熾燈兩頭的電壓與電流的關(guān)系，得出以下一組數(shù)據(jù)：I/A00.0400.0720.0940.1160.1560.182U/V00.751.381.802.303.204.30I/A0.1960.2100.2200.2300.2480.2640.280U/N5.006.107.208.3010.3012.3014.50在21-1-9(甲)的方格紙中畫出了電流和電壓的關(guān)系圖線．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)過(guò)程頂用到了以下器列：直流電源、滑動(dòng)變阻器(最大值為30)、電壓表(內(nèi)阻約104)、電流表(內(nèi)阻約0.01)，以及開關(guān)一只，導(dǎo)線若干．請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)要求：①在21-1-9(乙)中畫出電路②在21-1-9(丙)中給實(shí)物連線；(2)從圖線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均可看出，當(dāng)該燈炮兩頭的電壓大于3.2V時(shí)，燈炮的阻值會(huì)發(fā)生顯然的改變．往常我們把小于3.2V的圖線地區(qū)叫做線性地區(qū)，大于3.2V的圖線地區(qū)叫做非線性地區(qū)，當(dāng)該燈炮正常發(fā)光時(shí)，其電壓值是在線性地區(qū)，仍是在非線性地區(qū)?為何?答案:略指導(dǎo)：從列表和圖象中可知被測(cè)電阻在電流小(溫度低)時(shí)和電流大(溫度高)時(shí)的電阻值，從而可確立電流表內(nèi)接仍是外接；又電流(電壓)值從“0”開始，所以滑動(dòng)變阻器就接成分壓式．(1)如圖D21-4所示U1I1(2)非線性地區(qū)，因?yàn)樵诜蔷€性地區(qū)內(nèi)，燈絲電阻隨電壓變化顯然，可保持電燈功率基本不變，亮度穩(wěn)定．(典型例題)如圖21-1-10甲所示是丈量待測(cè)電阻Rx的電路圖，因?yàn)殡妷罕?、電流表有?nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，使測(cè)值出現(xiàn)偏差，為使丈量更正確，按以下操作分別測(cè)有兩組數(shù)據(jù)：S(S為單刀雙擲開關(guān))接a時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)分別為U1、I1；S接b時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)分別為U2、I2．在圖乙所示實(shí)物圖上用導(dǎo)線連結(jié)好電路；假如電壓表示數(shù)變化很小，電流表示數(shù)變化較大，待測(cè)電阻Rx_________，該值較真切值偏__________(“大”或“小”)；(3)假如電流表示數(shù)變化很小，電壓表示數(shù)變化較大，待測(cè)電阻Rx__________，該值較真切值偏_______(“大”或“小”)．答案:(1)略(2)RxU2，大(3)R3U1，小I2I1此題考察實(shí)驗(yàn)原理及操作．(2)電壓表示數(shù)變化小，表示電流表分壓小，內(nèi)阻可不計(jì)；而電流表示數(shù)變化大，意味著電壓表分流顯然，內(nèi)阻不夠大，所以電流表應(yīng)內(nèi)接S應(yīng)接b：Rx=U2，此值實(shí)質(zhì)含電流表內(nèi)阻，所以偏大．2(3)對(duì)照第(2)項(xiàng)可知，S應(yīng)接a：Rx=U1，小I1Ⅲ新高考命題方向展望有一待測(cè)的電阻器Rx,其阻值約在40～50之間，如21-1-11表所示是一些準(zhǔn)備用來(lái)丈量待測(cè)電阻阻值的實(shí)驗(yàn)器械．器械代號(hào)規(guī)格電壓表V量程0～10V，內(nèi)電阻約20k電流表A1量程0～50Ma,內(nèi)電阻約20電流表A2量程0～300mA,內(nèi)電阻約4滑動(dòng)變阻器1最大阻值為10額定電流為1AR滑動(dòng)變阻器2最大電阻為3000額定電流顯0.1AR直流電源E電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)電阻約0.5開關(guān)So和導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)要求從零開始，多測(cè)出幾組電流、電壓值，以便畫出I-U圖線，為了實(shí)驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行并減少丈量誤差，還要求滑動(dòng)變阻器便于調(diào)理.采納適合的器械設(shè)計(jì)一個(gè)切合要求的丈量電路，在答題卷的方框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出所用器械的代號(hào)．依照電路圖在實(shí)物圖34上連線．答案:電路圖如圖D21-5實(shí)物圖連線如圖D2l-6．指導(dǎo)：(1)電路中最小電流E9Imin=A180mA，故電流表Rx50選A2，因RVRx，所以電流表用外接法，實(shí)驗(yàn)要求從零開RxRA如多測(cè)出幾組電流、電壓值，故滑動(dòng)變阻和分壓式接法選R1，電路圖如圖D21-5所示．(2)實(shí)物圖連線如圖D21-5所示．要用伏安法來(lái)測(cè)定一個(gè)阻值在25k左右的電阻Rx的較正確值，備用的器械以下表：器械代號(hào)規(guī)格直流電流表A10～100μA、內(nèi)阻為2kA20～500μA、內(nèi)阻為0.3k直流電壓表V10～10V、內(nèi)阻為100kV21～50V、內(nèi)阻為500k直流穩(wěn)壓電源U輸出電壓15V、額定電流1A滑動(dòng)變阻器R0～1k、額定功率1W為使丈量的結(jié)果達(dá)到較高的正確度，則：(1)丈量電路應(yīng)選擇______(電流表內(nèi)接仍是外接)控制電路應(yīng)采納_____(限流電路或分壓電路)電流表應(yīng)采納______電壓表應(yīng)采納______.別的，還有電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干．答案:(1)電流表內(nèi)接法(2)分壓電路(3)A2；V1指導(dǎo)：丈量電路、供電電路，先分開考慮，而后畫出電路圖．為提升丈量的精準(zhǔn)度，待測(cè)電阻兩頭電壓變化范圍要大些，故控制電路應(yīng)接成