驕子之路專題4電學(xué)實驗基礎(chǔ)、伏安法測電阻綜述

2017高三一輪總復(fù)習(xí)物理選修3-1第七章恒定電流專題四電學(xué)實驗基礎(chǔ)伏安法測電阻欄目導(dǎo)航123基礎(chǔ)知識整合熱門考點研析方法技巧歸納基礎(chǔ)知識整合常用的電壓表其實是由小量程的電流表G(簡稱表頭)改裝而成的．從電路的角度看，表頭就是一個電阻，同樣遵循歐姆定律．表頭與其他電阻的不同僅在于通過表頭的電流可從刻度盤上讀出來．(1)如圖是某一表頭G的刻度盤，其量程為0～3mA，內(nèi)阻(即表頭自身電阻)是10Ω.使用時，指針指著某一電流刻度，表示流過表頭的電流為某一數(shù)值，也意味著表頭兩端具有一定大小的電壓．若指針指在2mA刻度時，對應(yīng)的電壓為________V.(2)將表頭改裝成電壓表就是給表頭串聯(lián)一定值電阻，串聯(lián)好的表頭和定值電阻即為改裝后的電壓表，這樣改裝的電壓表兩端可加的電壓范圍擴大．現(xiàn)需將(1)中表頭改裝成量程為3V的電壓表，則需串聯(lián)的電阻阻值為________Ω，改裝后的電壓表內(nèi)阻為________Ω.(3)若指針指在表盤刻度為1mA處，即表示加在電壓表兩端的電壓為________V.【思路引導(dǎo)】

1.內(nèi)阻已知的電流表可以作為電壓表使用嗎？刻度如何轉(zhuǎn)換？2．電表改裝后，原刻度與改裝后的刻度之間具有什么關(guān)系？已知原刻度，如何求解改裝后的刻度？【解析】本題屬于教材“思考與討論”內(nèi)容的擴展，理解電表的原理，在內(nèi)阻已知的情況下，電流表和電壓表可以互換使用，如果量程不合適的情況下，可以改裝電表．(1)根據(jù)歐姆定律可知，指針指到2mA時，對應(yīng)的電壓值U＝IRg＝2×10－3A×10Ω＝0.02V.(3)指針指在表盤刻度為1mA處，表示加在電壓表兩端的電壓U′＝I′R＝1×10－3A×1000Ω＝1V.電表的改裝1．改裝原理：串聯(lián)電路中的______分壓和并聯(lián)電路中的______分流是電壓表和電流表的改裝原理．2．靈敏電流計的參數(shù)：內(nèi)阻Rg、______________、______________.3．電表的改裝(1)靈敏電流計改裝成電壓表將靈敏電流計改裝成電壓表時，需要把電阻和靈敏電流計______起來．(2)靈敏電流計改裝成電流表將靈敏電流計改裝成電流表時，需要把電阻和靈敏電流計______起來．知識點1

串聯(lián)并聯(lián)滿偏電流Ig滿偏電壓Ug串聯(lián)并聯(lián)伏安法測電阻1．伏安法測電阻的原理：_______________________．2．測量電路的選擇測量電路指的是電壓表、電流表、被測電阻三者間的組合關(guān)系，分為電流表內(nèi)接接法和電流表外接接法兩種．3．供電電路的選擇供電電路指的是滑動變阻器、被測電阻、電源三者間的組合關(guān)系，分為滑動變阻器限流連接和滑動變阻器分壓連接兩種．知識點2部分電路的歐姆定律特別提醒無論靈敏電流計改裝成電壓表還是電流表，它的三個特征量Rg、Ig、Ug是不變的.熱門考點研析1.小量程的電流表改裝成電壓表(1)原理：將電流表串聯(lián)一電阻，如圖所示：(3)改裝后的電壓表量程為U，內(nèi)阻為Rg＋R＝nRg.電表的改裝考點

12．小量程的電流表改裝成大量程電流表(1)原理：將小量程的電流表并聯(lián)一電阻，如圖所示：(2015年新課標卷Ⅰ)圖(a)為某同學(xué)改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路.(1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流為1mA；R1和R2為阻值固定的電阻．若使用a和b兩個接線柱，電表量程為3mA；若使用a和c兩個接線柱，電表量程為10mA.由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.例1

(2)現(xiàn)用一量程為3mA、內(nèi)阻為150Ω的標準電流表A對改裝電表的3mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA.電池的電動勢為1.5V，內(nèi)阻忽略不計；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300Ω和1000Ω；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750Ω和3000Ω.則R0應(yīng)選用阻值為________Ω的電阻，R應(yīng)選用最大阻值為________Ω的滑動變阻器．(3)若電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖(b)的電路可以判斷出損壞的電阻．圖(b)中的R′為保護電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)虛線框的電路．則圖中的d點應(yīng)和接線柱________(填“b”或“c”)相連．判斷依據(jù)是________________________．【思路引導(dǎo)】

1.毫安表改裝的原理是什么？為什么出現(xiàn)了兩個量程？2．定值電阻R0在電路中起到什么作用？如何求解其阻值？(3)分析圖示電路圖可知，圖中的d點與接線柱c相連時，閉合開關(guān)時，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1，若電表指針不動，則損壞的電阻是R2.【答案】(1)1535(2)3003000(3)c閉合開關(guān)時，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1，若電表指針不動，則損壞的電阻是R2【總結(jié)提升】處理電流表改裝問題的關(guān)鍵是搞清電路原理圖，抓住靈敏電流計改裝前后Rg、Ig、Ug不變的特點，靈活運用串、并聯(lián)電路的知識求解．某同學(xué)用量程為1mA、內(nèi)阻為120Ω的表頭按圖(a)所示電路改裝成量程分別為1V和1A的多用電表．圖中R1和R2為定值電阻，S為開關(guān)．回答下列問題：(1)根據(jù)圖(a)所示的電路，在圖(b)所示的實物圖上連線．針對訓(xùn)練1(2)開關(guān)S閉合時，多用電表用于測量________(填“電流”、“電壓”或“電阻”)；開關(guān)S斷開時，多用電表用于測量________(填“電流”、“電壓”或“電阻”)．(3)表筆A應(yīng)為________色(填“紅”或“黑”)．(4)定值電阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω.(結(jié)果取3位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)電路圖連線實物圖，注意正負接線柱，如圖所示.

(2)開關(guān)S閉合時，表頭并聯(lián)分流電阻，擴大電流量程，測量電流；開關(guān)S斷開時，表頭串聯(lián)分壓電阻，擴大電壓量程，測量電壓．(3)表筆A連接表頭的負接線柱，電流必須從表筆A流出多用電表，故表筆A應(yīng)為黑色．答案：(1)見解析(2)電流電壓(3)黑(4)1.00880電壓表和電流表的讀數(shù)問題，總結(jié)起來就是九個字——看量程、數(shù)格數(shù)、算精度．首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流，然后數(shù)清表盤總的刻度數(shù)，再根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可．(1)0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.電表的讀數(shù)考點

2(2)0～3V的電壓表，精確度是0.1V，找到指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位.(3)0～3A的電流表，精確度是0.1A，找到指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位．(4)0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1V.(2016屆合肥二模)某同學(xué)將量程為200μA，內(nèi)阻為500Ω的表頭改裝成量程為1mA和10mA的雙量程電流表，設(shè)計電路如圖1所示．定值電阻R1＝500Ω，R2＝250Ω，S為單刀雙擲開關(guān)，A、B為接線柱．回答下列問題：(1)將開關(guān)S置于“1”擋時，量程為________mA.(2)定值電阻的阻值R3＝________Ω.(結(jié)果取3位有效數(shù)字)(3)利用改裝的電流表進行某次測量時，S置于“2”擋，表頭指示如圖2所示，則所測量電流的值為________mA.例2

【思路引導(dǎo)】

1.將開關(guān)S置于“1”擋時，電路是如何連接的？如何判斷新改裝電流表的量程？2．電流表如何讀數(shù)？是否估讀？【解析】(1)將開關(guān)S置于“1”擋時，表頭與電阻R1和R2串聯(lián)后，再和電阻R3并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可知，并聯(lián)電阻分流越大，改裝后電流表量程越大，故量程為10mA.(2)將開關(guān)S置于“1”擋時，根據(jù)歐姆定律得，Ig(Rg＋R1＋R2)＝(I1－Ig)R3，將開關(guān)S置于“2”擋時，Ig(Rg＋R1)＝(I2－Ig)(R2＋R3)，其中I1＝10mA，I2＝1mA，聯(lián)立解得R3＝25.0Ω.(3)將開關(guān)S置于“2”擋時，電流表量程為1mA，由圖示電流表可知，其精度值為0.02mA，電流表示數(shù)為0.68mA.【答案】(1)10(2)25.0(3)0.68【總結(jié)提升】電表的讀數(shù)需要估讀圖1為某同學(xué)利用伏安法測電阻的電路圖.(1)請根據(jù)電路圖，連接好實物．針對訓(xùn)練2(2)電壓表和電流表讀數(shù)如圖所示，已知電壓表選用的是0～3V的量程，電流表選用的是0～0.6A的量程，則電阻兩端的電壓為________V，流過電阻的電流為________A；則該電阻的阻值為________Ω(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．解析：(1)根據(jù)電路圖連接實物圖，如圖所示：答案：(1)見解析(2)0.500.501.01.電流表接法的選擇利用伏安法測電阻時，如圖所示，甲圖為電流表內(nèi)接法；乙圖為電流表外接法.伏安法測電阻考點

3(1)兩種方法的比較(2)電流表內(nèi)接、外接方法的選取方法①計算法②試觸法不知道被測電阻大概阻值情況下，可以采用試觸法，如圖所示：電壓表分別如甲乙兩圖連接，當電流表的相對示數(shù)變化明顯時，說明電壓表分流明顯，即應(yīng)用電流表內(nèi)接法；當電壓表的相對示數(shù)變化明顯時，說明電流表分壓明顯，即應(yīng)用電流表外接法．2．滑動變阻器接法的選擇所謂滑動變阻器兩種接法指的是電路連接的方式——分壓法、限流法的選擇，如圖所示：(1)負載上電壓的調(diào)節(jié)范圍分壓接法：0≤U≤E，調(diào)節(jié)范圍大．(2)負載上電流的調(diào)節(jié)范圍(3)兩種接法的選擇①選擇不同接法的原則安全性：不超出電表的量程，電表接線柱不反接．方便性：便于調(diào)節(jié)，便于讀數(shù)．經(jīng)濟性：損耗能量最?。谕ǔ；瑒幼冏杵骺梢允褂孟蘖鞣ǎ@樣可以提高電能的利用率，但以下三種情況必須選擇分壓接法：題目提供的電壓表、電流表量程較小，電路通過的電流比較大．要求回路中某部分電路的電流或電壓實現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時．當用電器的電阻遠大于滑動變阻器的最大值，且實驗要求的電壓變化范圍較大或要求測量多組數(shù)據(jù)時．(2014年浙江高考)小明對2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣，于是用伏安法測量其電阻值．(1)圖1是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖1中畫出．(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U－I圖上，如圖2.在圖中，由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用________(填“○”或“×”)表示的．(3)請你選擇一組數(shù)據(jù)點，在圖2上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為________Ω.例3

【思路引導(dǎo)】

1.根據(jù)電路圖連接實物圖的注意點有哪些？電流表外接法如何連接？2．電流表外接接法和內(nèi)接接法有什么區(qū)別？U－I圖象的物理含義是什么？【解析】(1)根據(jù)電路圖連接實物圖，應(yīng)先串后并，先連控制電路后連測量電路，如圖所示：(2)電流表外接時，對應(yīng)同一電壓值，電流值偏大，故由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用×表示的．(3)連線如圖所示：【答案】(1)見解析(2)×(3)圖見解析1.2【總結(jié)提升】電流表內(nèi)接法適用于測量大阻值的電阻，電流表外接法適用于測量小阻值的電阻．連接電路前，現(xiàn)將待測電阻的估計值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進行比較，如果待測電阻阻值遠小于電壓表的阻值，宜采用電流表外接法，測量結(jié)果偏小．如果待測電阻阻值遠大于電流表的阻值，宜采用電流表內(nèi)接法，測量結(jié)果偏大．某同學(xué)通過實驗測定一個阻值約為5Ω的電阻的阻值Rx.(1)現(xiàn)有電源(4V，內(nèi)阻可不計)，開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及下列電表：A．電流表(0～3.0A，內(nèi)阻約0.025Ω)B．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)C．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)D．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)E．滑動變阻器(0～20Ω，額定電流1A)F．滑動變阻器(0～100Ω，額定電流1A)針對訓(xùn)練3為了減小測量誤差，在實驗中，電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________，滑動變阻器選用________(選填器材前的字母)；實驗電路應(yīng)采用圖1中的________(選填“甲”或“乙”)．(2)圖2是測量Rx實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線．請你根據(jù)在(1)問中所選的電路圖，補充完成圖2中實物間的連線.(4)若在(1)問中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是________(選填選項前的字母)；若在(1)問中選用乙電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是________．(選填選項前的字母)A．電流表測量值小于流經(jīng)Rx的電流值B．電流表測量值大于流經(jīng)Rx的電流值C．電壓表測量值小于兩端Rx的電壓值D．電壓表測量值大于兩端Rx的電壓值(2)根據(jù)電路圖連接實物圖，如圖所示：(4)根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路的規(guī)律可知，采用甲電路時由于電壓表A的分流作用，導(dǎo)致電流表的測量值大于流經(jīng)Rx的電流，所以產(chǎn)生誤差的主要原因是B；若采用乙電路，由于電流表的分壓作用，導(dǎo)致電壓表的測量值大于Rx兩端的電壓值，所以造成誤差的主要原因是D.答案：(1)BCE甲(2)見解析(3)5.2(4)BD方法技巧歸納測電阻方法的改進測電阻的原理是歐姆定律，已知電壓和電流，就可以求解電阻，電壓表本質(zhì)上就是自身電壓值已知的電阻，電流表本質(zhì)上就是自身電流值已知的電阻，在內(nèi)阻已知的情況下，電壓表和電流表可以互換使用．1．伏伏法測電阻如果電壓表的內(nèi)阻已知，則電壓表可以當作電流表使用，如圖所示：2．安安法測電阻如果電流表的內(nèi)阻已知，則電流表可以當作電壓表使用，如圖所示：伏伏法和安安法的好處是不會出現(xiàn)由于電表內(nèi)阻未知，內(nèi)接或外接導(dǎo)致電阻測量值的偏大或偏小的系統(tǒng)誤差．(2014年四川高考)如圖甲是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖，圖中R0是保護電阻(10Ω)，R1是電阻箱(0～99.9Ω)，R是滑動變阻器，A1和A2是電流表，E是電源(電動勢10V，內(nèi)阻很小)．在保證安全和滿足要求的情況下，使測量范圍盡可能大．實驗具體步驟如下：(Ⅰ)連接好電路、將滑動變阻器R調(diào)到最大；(Ⅱ)閉合S，從最大值開始調(diào)節(jié)電阻箱R1，先調(diào)R1為適當值，再調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使A1示數(shù)I1＝0.15A，記下此時電阻箱的阻值R1和A2的示數(shù)I2；例4

(Ⅲ)重復(fù)步驟(Ⅱ)，再測量6組R1和I2的值；(Ⅳ)將實驗測得的7組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點．根據(jù)實驗回答以下問題：(1)現(xiàn)有四只供選用的電流表：A．電流表(0～3mA，內(nèi)阻為2.0Ω)B．電流表(0～3mA，內(nèi)阻未知)C．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻為5.0Ω)D．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻未知)A1應(yīng)選用________，A2應(yīng)選用________．(2)測得一組R1和I2值后，調(diào)整電阻箱R1，使其阻值變小，要使A1示數(shù)I1＝0.15A，應(yīng)讓滑動變阻器R接入電路的阻值________(“不變”、“變大”或“變小”)．(3)在坐標紙上畫出R1與I2的關(guān)系圖.(4)根據(jù)以上實驗得出Rx＝________Ω.【思路引導(dǎo)】

1.A1示數(shù)I1＝0.15A，據(jù)此可知判斷選擇哪一電流表嗎？電流表的內(nèi)阻需要知道嗎？2．如何通過描點連線確定圖象？圖象的物理含義是什么？