新教材高中物理第三章恒定電流習(xí)題課電路的設(shè)計(jì)和電表內(nèi)阻的測(cè)定課件粵教必修第三冊(cè)

1、習(xí)題課電路的設(shè)計(jì)和電表內(nèi)阻的測(cè)定第三章2022課堂篇 探究學(xué)習(xí)探究一伏安法測(cè)電阻和滑動(dòng)變阻器的連接【知識(shí)歸納】1.伏安法測(cè)電阻原理由歐姆定律 可知,用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓,用電流表測(cè)出通過(guò)電阻的電流,就可求出待測(cè)電阻的阻值.(1)內(nèi)、外接法的比較比較項(xiàng)內(nèi)接法外接法誤差來(lái)源電流表的分壓作用電壓表的分流作用兩種電路選擇條件R越大UR越接近UV,R測(cè)越接近R真,該電路適合測(cè)大電阻RRAR越小,IR越接近IA,R測(cè)越接近R真,該電路適合測(cè)小電阻RRV(2)選擇內(nèi)、外接的判斷方法直接比較法:當(dāng)RxRA時(shí),采用內(nèi)接法,當(dāng)RxRV時(shí),采用外接法.公式計(jì)算法:試觸法:如以下圖,把電壓表的接線端分別接b、c

2、兩點(diǎn),觀察兩電表的示數(shù)變化,假設(shè)電流表的示數(shù)變化明顯,說(shuō)明電壓表的分流對(duì)電路影響大,應(yīng)選用內(nèi)接法,假設(shè)電壓表的示數(shù)有明顯變化,說(shuō)明電流表的分壓作用對(duì)電路影響大,應(yīng)選用外接法.(1)兩種接法的比較(2)兩種接法的一般適用條件限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小).分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大).(3)必須采用分壓法的三種情況假設(shè)采用限流式接法不能使電流滿足實(shí)驗(yàn)要求,即假設(shè)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí),待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過(guò)電流表(或電壓表)的量程,或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流(或電壓),那么必須選用分壓式接法.

3、假設(shè)待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí),待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時(shí),應(yīng)改用分壓式接法.假設(shè)實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié),那么必須采用分壓式接法.(4)兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法,因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低.【典例剖析】例1(2021全國(guó)卷)某同學(xué)用伏安法測(cè)量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx,所用電壓表的內(nèi)阻為1 k,電流表內(nèi)阻為0.5 .該同學(xué)采用兩種測(cè)量方案,一種是將電壓表跨接在圖甲所示電路的O、P兩點(diǎn)之間,另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間.測(cè)量得到如圖乙所示的兩條U-I圖線,其中U與I分別為電壓表和電流表

4、的示數(shù).答復(fù)以下問(wèn)題:甲 (1)圖乙中標(biāo)記為的圖線是采用電壓表跨接在(選填“O、P或“O、Q)兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的.乙 (2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖乙可判斷,由圖線(選填“或“)得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值,結(jié)果為 (保存1位小數(shù)).(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響,需對(duì)(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正,修正后待測(cè)電阻的阻值為 (保存1位小數(shù)).解析 找清楚誤差產(chǎn)生的原因,在電流相等的情況下,跨接在“O、Q兩點(diǎn)間的電壓表的示數(shù)比跨接在“O、P兩點(diǎn)間的電壓表的示數(shù)大.(1)在電流相等的情況下,跨接在“O、P兩點(diǎn)間的電壓表的示數(shù)比跨接在“O、Q兩點(diǎn)間的電壓表的示數(shù)小,所以題圖乙中標(biāo)記為的圖線是采用電壓

5、表跨接在“O、P兩點(diǎn)間的方案測(cè)量得到的.(2)由 根據(jù)圖線,可知電阻阻值為50.5 ,該電阻為大電阻,電流表采取內(nèi)接法得到的測(cè)量值更接近真實(shí)值.即由圖線得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值.所以其結(jié)果為50.5 .(3)因?yàn)闇y(cè)量值為待測(cè)電阻和電流表串聯(lián)的阻值,修正后的待測(cè)電阻的值為50.5 -0.5 =50.0 .變式訓(xùn)練 1某同學(xué)用如圖甲所示電路測(cè)量電阻Rx,Rx的測(cè)量值比真實(shí)值(選填“偏大或“偏小);假設(shè)被測(cè)電阻Rx的阻值約為1 (遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻),采用圖(選填“甲或“乙)所示電路,誤差會(huì)比較小.解析 電流表采用外接法時(shí),電壓表測(cè)量的電壓為電阻兩端的電壓,考慮到電壓表的內(nèi)阻,電流表測(cè)量的電流

6、為電壓表和電阻的電流之和,即測(cè)得的電流偏大,根據(jù)歐姆定律,知測(cè)得的電阻偏小;假設(shè)被測(cè)電阻Rx的阻值約為1 ,該電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,屬于小電阻,故用電流表外接法測(cè)量誤差較小,應(yīng)采用題圖甲所示電路.答案 偏小甲探究二電表內(nèi)阻的三種測(cè)量方法【知識(shí)歸納】用一個(gè)小量程的電壓表測(cè)出電流表兩端的電壓U,由歐姆定律可求出如圖(a)所示;沒(méi)有小量程的電壓表時(shí)可以用內(nèi)阻的電流表當(dāng)電壓表使用,電路如圖(b)所示,(1)替代思想:測(cè)電壓表或電流表的內(nèi)阻時(shí)可以使用替代法,即用一個(gè)電阻箱來(lái)替代原電表,當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱使電路效果與替換之前相同時(shí),電阻箱的讀數(shù)即為被替換的電表的內(nèi)阻.(2)實(shí)驗(yàn)原理圖如以下圖,實(shí)驗(yàn)中,閉合開(kāi)關(guān)S

7、1,開(kāi)關(guān)S2接a,調(diào)節(jié)R,使兩電表均有適當(dāng)?shù)氖緮?shù),并記下電流表A的示數(shù)I;開(kāi)關(guān)S2接b,保持R不變,調(diào)節(jié)R使電流表A的示數(shù)仍為I,記下此時(shí)電阻箱的阻值R0,那么待測(cè)電流表Ax的內(nèi)阻r=R0.假設(shè)測(cè)電壓表的內(nèi)阻,把圖中待測(cè)電流表?yè)Q成待測(cè)電壓表再把電流表A換成小量程的電流表即可,實(shí)驗(yàn)步驟同上.(1)“半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻電路如圖甲所示.閉合開(kāi)關(guān)S1,調(diào)節(jié)R1使電流表A的指針滿偏;再閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R2,使A的指針半偏,讀出R2的值,那么RA=R2.(2)“半偏法測(cè)電壓表的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示,閉合開(kāi)關(guān)S之前,電阻箱R的阻值調(diào)到零,滑動(dòng)變阻器R的滑片P滑到左端.閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑片P的位置

8、使電壓表V的示數(shù)為滿刻度值U0;保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變,再調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表V的示數(shù)變?yōu)?U0,讀取電阻箱的阻值R,那么RV=R.【典例剖析】例2從表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)一電路來(lái)測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1,要求有盡可能高的測(cè)量精度,并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)(有較大的調(diào)節(jié)范圍).器材(代號(hào))規(guī)格電流表(A1)量程010 mA,內(nèi)阻r1待測(cè)(約40 )電流表(A2)量程0500 A,內(nèi)阻r2=750 電壓表(V)量程010 V,內(nèi)阻r3=10 k電阻(R1)阻值約100 ,做保護(hù)電阻用滑動(dòng)變阻器(R2)總阻值約50 電池(E)電壓1.5 V,內(nèi)阻很小(不計(jì))開(kāi)關(guān)(S)導(dǎo)線若干(1)在方框中

9、畫(huà)出電路圖,標(biāo)明所用器材的代號(hào).(2)假設(shè)選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算r1,那么所用的表達(dá)式為r1=,式中各符號(hào)的意義是.式接法的調(diào)節(jié)范圍小,根據(jù)題目中“能測(cè)得多組數(shù)據(jù)(有較所示.(2)計(jì)算r1的表達(dá)式為 ,式中I2為通過(guò)電流表A2的電流,r2為電流表A2的內(nèi)阻,I1為通過(guò)電流表A1的電流.答案 (1)見(jiàn)解析(2) I2為通過(guò)電流表A2的電流,r2為電流表A2的內(nèi)阻,I1為通過(guò)電流表A1的電流規(guī)律方法 此題易誤認(rèn)為只能用電壓表來(lái)測(cè)定電流表A1兩端的電壓,其實(shí),由于電壓表量程較大,而r1兩端的電壓很小,測(cè)量誤差太大,故不符合“有盡可能高的測(cè)量精度的實(shí)驗(yàn)要求.變式訓(xùn)練 2某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量定值電阻Rx的

10、阻值,實(shí)驗(yàn)室提供的器材規(guī)格如下:A.待測(cè)電阻Rx(阻值約為100 )B.電流表G1(量程為10 mA,內(nèi)阻RG1未知)C.電流表G2(量程為30 mA,內(nèi)阻RG2未知)D.電阻箱R(最大阻值為9 999.99 )E.電池組(2節(jié)干電池)F.開(kāi)關(guān)一只,導(dǎo)線假設(shè)干該小組根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:a.根據(jù)電路圖,連接實(shí)驗(yàn)器材.b.先將電阻箱的阻值調(diào)到最大,然后閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,記錄電流表G1的示數(shù)I1和電流表G2的示數(shù)I2,及對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值b.甲 c.屢次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,改變兩個(gè)電流表的示數(shù),并記錄.d.數(shù)據(jù)處理:以 為縱坐標(biāo),以對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值R為橫坐

11、標(biāo),描點(diǎn)連線得到如圖乙所示的傾斜直線.乙(1)待測(cè)電阻Rx= .電流表G1的內(nèi)阻RG1= .(2)假設(shè)將電流表G1與電阻箱串聯(lián)改裝成量程為3 V的電壓表,應(yīng)將電阻箱的阻值調(diào)為 .答案 (1)10020(2)280 隨堂訓(xùn)練1.用伏安法測(cè)電阻有兩種連接方式,現(xiàn)測(cè)量阻值約為10 的電阻.使用的電流表內(nèi)阻約為100 ,使用的電壓表內(nèi)阻約為10 k.關(guān)于測(cè)量電路的選擇,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.應(yīng)采用電流表內(nèi)接法測(cè)量,且測(cè)量值大于真實(shí)值B.應(yīng)采用電流表內(nèi)接法測(cè)量,且測(cè)量值小于真實(shí)值C.應(yīng)采用電流表外接法測(cè)量,且測(cè)量值大于真實(shí)值D.應(yīng)采用電流表外接法測(cè)量,且測(cè)量值小于真實(shí)值解析 由題意可知,電壓表內(nèi)阻

12、遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻,假設(shè)采用電流表內(nèi)接法,誤差很大,故應(yīng)采用電流表外接法,此種接法由于電壓表的分流而使電流測(cè)量值偏大,那么由歐姆定律可知,電阻測(cè)量值小于真實(shí)值,選項(xiàng)D正確.答案 D2.分別用如以下圖的甲、乙兩種電路測(cè)量同一待測(cè)電阻,圖甲中兩電表的示數(shù)分別為3 V、4 mA;圖乙中兩電表的示數(shù)分別為4 V、3.8 mA,那么待測(cè)電阻Rx的真實(shí)值()A.略小于1 kB.略小于750 C.略大于1 kD.略大于750 解析 由題給數(shù)據(jù)分析可知電流表的分壓效果較大,故應(yīng)采用電流表外接法,采用題圖甲電路,電流表示數(shù)含電壓表的分流,故電流的測(cè)量值比真實(shí)值大,那么待測(cè)電阻的測(cè)量值 ,即真實(shí)值略大于750 ,選項(xiàng)

13、D正確.答案 D3.(2021廣東惠州檢測(cè))用伏安法測(cè)某一電阻:電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,電阻測(cè)量值 .如果采用如圖甲所示的電路,測(cè)量值為R1,如果采用如圖乙所示電路,測(cè)量值為R2,電阻的真實(shí)值為R真,它們之間的關(guān)系是:R1R真、R2R真(選填“=或“),這種誤差屬于誤差.解析 題圖甲中電壓表測(cè)量值為真實(shí)值,電壓表的分流作用導(dǎo)致電流表測(cè)量值偏大,故電阻測(cè)量值偏小;題圖乙中電流表測(cè)量值為真實(shí)值,電流表的分壓作用導(dǎo)致電壓表測(cè)量值偏大,故電阻測(cè)量值偏大,所以有R1R真,這種誤差屬于系統(tǒng)誤差.答案 系統(tǒng)4.(2021廣東東莞三校聯(lián)考)在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,答復(fù)以下問(wèn)題.(1)測(cè)得某金屬絲的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng),直徑為d,兩端的電壓為U,通過(guò)它的電流為I,可以得到該金屬絲的電阻率=(用題中所給的物理量符號(hào)表示).(2)假設(shè)金屬絲的電阻約為5 ,電流表內(nèi)阻約為1 ,電壓表內(nèi)阻約為1 k,那么實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該將電流表(選填“內(nèi)接或“外接).(3)假設(shè)實(shí)驗(yàn)中采取電流表內(nèi)接法,那么金屬絲電阻率實(shí)際測(cè)量值(選填“偏大“偏小或“不變).5.在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中,所用電壓表的內(nèi)阻約為20 k,電流表