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1、习题课一电阻的测量关键能力探究学习知识点一伏安法测电阻1.电流表的两种接法:电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值R测=Rx+RARx测量值大于真实值R测=(或)时,视为大电阻,用内接法;当Rx(或,待测电阻为小电阻,故应采用电流表外接法,选择(a)。【典例】用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:待测电阻Rx:范围在58 ,额定电流0.45 A电流表A1:量程00.6 A(内阻0.2 )电流表A2:量程03 A(内阻0.05 )电压表V1:量程03 V(内阻3 k)电压表V2:量程015 V(内阻15 k)滑动变阻器R:0
2、100 蓄电池:电动势12 V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_,并画出电路图。【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Umax=0.458 V=3.6 V,应选电压表V1;由于= = ,Rx,因此选用电流表的外接法测电阻;因为电压表V1量程小于3.6 V,且要较准确地测量,故变阻器R应选择分压式接法,其电路如图所示。答案:A1V1见解析图解决伏安法测电阻问题的基本思路(1)根据题意算出电路中可能出现的最大电流,从而确定电流表量程。(2)根据待测电阻两端最大电压值,结合电源电动势确定电压表量程。(3)由Rx、RV、RA的大小关系
3、确定电流表的内外接法。(4)根据Rx与变阻器的阻值关系及题目要求确定滑动变阻器的分压或限流接法。1.有一待测电阻Rx,其阻值在1 0001 100 之间,实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有:电压表V(量程015 V,内电阻约20 k)电流表A1(量程030 mA,内电阻约20 )电流表A2(量程0300 mA,内电阻约40 )滑动变阻器R1(最大阻值为20 ,额定电流为1 A)滑动变阻器R2(最大阻值为300 ,额定电流为0.1 A)直流电源E(电动势为9 V、内电阻约为0.5 )开关及导线若干实验要求电表读数从零开始变化,并能多测几组电流、电压值,以便画出电流电压的关系图线,为了实验能正
4、常进行,减小测量误差,还要求滑动变阻器便于调节。(1)电流表应选用_(填实验器材的代号)。(2)滑动变阻器应选用_(填实验器材的代号)。(3)甲、乙、丙、丁四个电路图中符合要求的电路图是_图。【解析】本题考查了电阻的测量实验。(1)本实验中的电流不会超过I= A=9 mA,为了测量的精确,电流表应选择A1。(2)为方便调节,滑动变阻器应选阻值小的,选R1。(3)本实验要求电流表读数从零开始变化,所以滑动变阻器应选用分压接法;=20,=50,所以,故采用电流表的内接法。故选择丙图。答案:(1)A1(2)R1(3)丙2.用伏安法测电阻,可采用如图所示的甲、乙两种接法,若所用电压表内阻为5 000
5、,电流表内阻为0.5 。(1)当测量100 左右的电阻时,宜采用_(选填“甲”或“乙”)电路。(2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时,两电表的读数分别为10 V、0.5 A,则此电阻的测量值为_,真实值为_。【解析】(1)= =50 Rx,Rx为大电阻,故电流表采用内接法误差较小,应采用甲电路。(2)采用乙电路,则有:R测= =20 ,+=I解得Rx20.1 。答案:(1)甲(2)2020.1知识点二伏伏法和安安法测电阻1.伏伏法测电阻:根据伏安法测电阻的基本原理可知,无电流表时只要找到能够等效替代电流表的其他器材即可,比如:(1)用已知内阻的电压表替代电流表(如图1)(2)用电压表与电阻箱并联
6、改装电流表(如图2)2.安安法测电阻:根据伏安法测电阻的基本原理可知,无电压表时只要找到能够等效替代电压表的其他器材即可,比如:(1)用已知内阻的电流表替代电压表(如图1) (2)用电流表与电阻箱串联改装电压表(如图2)如图所示为电压表和电流表,它们只有测电压和电流这一种用途吗?提示:不是的。在知道内阻的情况下,电压表可以当电流表使用,电流表可以当电压表使用,二者本身也可以当电阻使用,电阻值即为其内阻。【典例】某电压表的内阻在20 k50 k之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可供选用的器材:待测电压表V(量程3 V)电流表A1(量程200 A)电流表A2(量程5 mA)电流表A3(量程0.6
7、 A)滑动变阻器R(最大值1 k)电源E(电动势4 V),开关S。(1)所提供的电流表中,应选用_。(2)为了减小误差,要求测量多组数据,试画出符合要求的电路图。(3)写出待测电压表内阻的表达式。【解题探究】(1)如何选择电流表?提示:先根据电压表量程及其内阻确定其通过的电流范围,然后结合所给电流表确定。(2)如何确定滑动变阻器的接法?提示:根据实验“减小误差,测量多组数据”的要求及滑动变阻器自身的阻值大小确定。(3)如何确定待测电阻内阻的表达式?提示:根据实验电路确定。【解析】(1)由于电压表内阻在20 k50 k之间,可算得通过电压表的最大电流为=150 A,故电流表应选A1。 (2)因为
8、通过电压表的电流必须由电流表测定,所以电流表与电压表应串联,又由于实验要求测量多组数据,故滑动变阻器要用分压式接法,电路图如下:(3)由电路图可知,分别读出电压表和电流表的读数U和I,即可求得电压表内阻RV=。答案:(1)A1(2)见解析(3)RV=1.用以下器材测量待测电阻Rx的阻值。待测电阻Rx,阻值约为100 ;电源E,电动势约为6.0 V,内阻可忽略不计;电流表A1,量程为050 mA,内阻R1约为20 ;电流表A2,量程为0300 mA,内阻R2约为4 ;定值电阻R0,阻值为20 ;滑动变阻器R,最大阻值为10 ;单刀单掷开关S,导线若干。(1)测量中要求两电流表的读数都不小于其量程
9、的,且要求测量多组数据,试在方框中画出测量电阻Rx的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注)。(2)若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2,则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx=_。【解析】(1)在尝试设计电路中,很容易设计出图甲所示的测量电路,通过代入已知数据估算可得,此时电流表A2的最大电流值只能是70 mA,远小于其量程的三分之一,所以不满足实验要求。另一种测量电路如图乙所示,电流表A1和待测电阻的串联阻值约是120 ,和定值电阻R0的比是61,通过电流表A2的最大电流值接近量程最大值,所以这个电路符合要求,由于实验要测量多组数据,故滑动变阻器应
10、用分压式,最终的电路图如图丙所示。(2)用字母表示待测电阻阻值可得Rx=R0-R1。答案:(1)见解析图丙(2)R0-R12.实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下:待测电流表G1(05 mA,内阻约300 ),电流表G2(010 mA,内阻约100 ),定值电阻R1(300 ),定值电阻R2(10 ),滑动变阻器R3(01 000 ),滑动变阻器R4(020 ),干电池(1.5 V),开关S及导线若干。(1)定值电阻应选_,滑动变阻器应选_。(在空格内填写序号)(2)用连线连接实物图。(3)补全实验步骤:按电路图连接电路,
11、_;闭合开关S,移动滑动触头至某一位置,记录G1、G2的读数I1、I2;_;以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图所示。(4)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式_。【解析】(1)定值电阻R1阻值与待测电流表内阻大约相同,实验中两电流表可同时达到满偏,读数误差较小;滑动变阻器为分压式接法,R4阻值小,调节方便。(2)如图所示。(3)为保证开关S闭合前待测电流表的电压为零,应将滑动变阻器滑动触头移至最左端;实验中要多次测量,减小偶然误差。(4)由串并联规律:I2=I1+=I1(1+),I2-I1图线斜率k=1+,r1=(k-1)R1。答案:(1)(2)见解析图(3)将滑动触头移至最左端多次移动滑动触头,记录相应的G1、G2的读数I1、I2(4)r1=(k-1)R1知识点三测电阻的其他方案1.
