高中物理課件第09章電路及其應(yīng)用專題強(qiáng)化十三測(cè)電阻的電路設(shè)計(jì)和測(cè)量方法

高中物理課件專題強(qiáng)化十三測(cè)電阻的電路設(shè)計(jì)和測(cè)量方法第九章電路及其應(yīng)用命題點(diǎn)目錄CONTENTS///////提升素養(yǎng)能力///////命題點(diǎn)二電阻測(cè)量的“三種”方法命題點(diǎn)一測(cè)量電路與控制電路的選擇命題點(diǎn)三電表改裝問題命題點(diǎn)一測(cè)量電路與控制電路的選擇1.電壓表和電流表的內(nèi)、外接法 (1)兩種接法比較

內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V(2)電流表兩種接法選擇圖1③實(shí)驗(yàn)試觸法：按圖1所示接好電路，讓連接電壓表的導(dǎo)線P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，說明電流表分壓更明顯，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，說明電壓表分流更明顯，則可采用電流表內(nèi)接法。2.滑動(dòng)變阻器兩種連接方式(1)滑動(dòng)變阻器兩種接法的對(duì)比

限流接法分壓接法對(duì)比說明電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同(2)滑動(dòng)變阻器必須接成分壓電路的幾種情況①要求電壓表能從零開始讀數(shù)。②當(dāng)待測(cè)電阻Rx?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí)。③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流。(3)滑動(dòng)變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開始變化，通常情況下，由于限流式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少，優(yōu)先使用限接法。圖2【例1】

在設(shè)計(jì)“伏安法測(cè)小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，要思考以下兩個(gè)問題：(1)電流表內(nèi)接還是外接？如圖2所示，某同學(xué)采用試接的方法，讓電壓表的一端接在A點(diǎn)，另一端先后接到B點(diǎn)和C點(diǎn)。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)無明顯變化，說明小燈泡的阻值與________(填寫“電流表”或“電壓表”)的阻值接近，應(yīng)選擇電流表__________(填寫“內(nèi)接”或“外接”)的電路。圖3(2)如何選擇滑動(dòng)變阻器？有三種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，它們的最大阻值分別是R1＝20Ω，R2＝200Ω，R3＝1750Ω。將它們分別接入圖3所示電路。保持M、N間電壓恒定，從左向右移動(dòng)滑片P，研究小燈泡兩端的電壓U與滑片的滑動(dòng)距離L(滑片從左向右滑動(dòng)的最大距離為L(zhǎng)0)的關(guān)系，如圖4所示中“×”為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出的點(diǎn)，請(qǐng)你結(jié)合如圖4所示判斷該實(shí)驗(yàn)中選擇哪一種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器最合適______，并簡(jiǎn)要說明理由。圖4解析

(1)如圖2所示，讓電壓表的一端接在A點(diǎn)，另一端先后接到B點(diǎn)和C點(diǎn)，觀察兩次電表的示數(shù)變化，電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)無明顯變化，說明小燈泡的阻值與電流表的阻值接近，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇電流表外接的電路。(2)由圖示圖線可知，滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)相等長(zhǎng)度，圖甲所示圖線電壓變化范圍小，方便實(shí)驗(yàn)操作，另外兩圖線電壓變化范圍大，不方便操作，因此應(yīng)選擇電阻R1。答案(1)電流表外接(2)R1理由見解析題干命題點(diǎn)二電阻測(cè)量的“三種”方法“伏安法”測(cè)電阻1.電路圖：外接法、內(nèi)接法。2.特點(diǎn)：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測(cè)量值偏大，測(cè)大電阻時(shí)應(yīng)用內(nèi)接法測(cè)量，外接法測(cè)量值偏小，測(cè)小電阻時(shí)應(yīng)采用外接法測(cè)量)。圖7【真題示例2】

(2021·浙江6月選考，19)小李在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量一電阻Rx的阻值。 (1)因電表內(nèi)阻未知，用如圖5所示的電路來判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線后，合上開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關(guān)K擲到1，電壓表的讀數(shù)U1＝1.65V，電流表的示數(shù)如圖6所示，其讀數(shù)I1＝________A；將K擲到2，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U2＝1.75V，I2＝0.33A。由此可知應(yīng)采用電流表______(填“內(nèi)”或“外”)接法。(2)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小李進(jìn)一步嘗試用其他方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①器材與連線如圖7所示，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出對(duì)應(yīng)的電路圖；②先將單刀雙擲開關(guān)擲到左邊，記錄電流表讀數(shù)，再將單刀雙擲開關(guān)擲到右邊，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)與前一次盡量相同，電阻箱的示數(shù)如圖7所示。則待測(cè)電阻Rx＝______Ω。此方法______(填“有”或“無”)明顯的實(shí)驗(yàn)誤差，其理由是______________________________________________________________________________________________________________________。

(2)①電路圖如圖所示題干答案

(1)0.34(0.33～0.34)外(2)①見解析圖②5有電阻箱的最小分度與待測(cè)電阻比較接近(或其他合理解釋)題干“半偏法”測(cè)電阻【真題示例3】

(2021·山東卷，14)熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件，某學(xué)習(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律?？晒┻x擇的器材有：圖8待測(cè)熱敏電阻RT(實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐)；電源E(電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻r約為0.5Ω)；電阻箱R(阻值范圍0～9999.99Ω)；滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值2000Ω)；微安表(量程100μA，內(nèi)阻等于2500Ω)；開關(guān)兩個(gè)，溫控裝置一套，導(dǎo)線若干。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖8所示的測(cè)量電路，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按圖示連接電路；②閉合S1、S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，使微安表指針滿偏；③保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱，使微安表指針半偏；④記錄此時(shí)的溫度和電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了更準(zhǔn)確地測(cè)量熱敏電阻的阻值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(填“R1”或“R2”)。(2)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，在實(shí)物圖9(不含溫控裝置)連接成完整電路。圖9(3)某溫度下微安表半偏時(shí)，電阻箱的讀數(shù)為6000.00Ω，該溫度下熱敏電阻的測(cè)量值為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)，該測(cè)量值________(填“大于”或“小于”)真實(shí)值。(4)多次實(shí)驗(yàn)后，學(xué)習(xí)小組繪制了如圖10所示的圖像。由圖像可知，該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸________(填“增大”或“減小”)。圖10題干解析

(1)用半偏法測(cè)量熱敏電阻的阻值，盡可能讓該電路的電壓在S2閉合前、后保持不變；由于該支路與滑動(dòng)變阻器左側(cè)部分電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的阻值越小，S2閉合前、后并聯(lián)部分電阻變化越小，從而并聯(lián)部分的電壓值變化越小，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。(2)電路連接圖如圖所示(3)微安表半偏時(shí)，該支路的總電阻為原來的2倍，即RT＋RμA＝R＝6000.00Ω，可得RT＝3500Ω。題干當(dāng)斷開S2，電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律，干路電流減小，路端電壓增大，并聯(lián)部分的電壓增大，電阻箱分壓大于原并聯(lián)電壓的一半，即電阻箱的電阻大于熱敏電阻和微安表的總電阻，因此熱敏電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏大。答案(1)R1

(2)見解析圖(3)3500大于(4)減小題干“替代法”測(cè)電阻1.實(shí)驗(yàn)原理(如圖11)圖112.實(shí)驗(yàn)步驟S先與2連接，記錄

的示數(shù)，再與1連接，調(diào)節(jié)R值使

的示數(shù)與原值相等，則Rx＝R?！纠?】

(2021·天津紅橋區(qū)質(zhì)量調(diào)查)在某校開展的科技活動(dòng)中，為了較準(zhǔn)確的測(cè)出一個(gè)未知電阻的阻值Rx，現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準(zhǔn)的電流表A、電阻箱R1、滑動(dòng)變阻器R2、單刀單擲開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、電源和導(dǎo)線若干。 (1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)出你所選器材的代碼。 (2)寫出主要的實(shí)驗(yàn)操作步驟：(2)將S1閉合，S2置于上端，記下電流表指針?biāo)肝恢茫籗2置于下端，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表指針指在原位置，則待測(cè)電阻Rx＝R1。答案(1)見解析

(2)見解析命題點(diǎn)三電表改裝問題1.主要類型

用靈敏電流計(jì)改裝為較大量程的電流表、電壓表和多用電表。2.改裝原理 (1)電流表的改裝利用了并聯(lián)電路分流的原理。 (2)電壓表的改裝利用了串聯(lián)電路分壓的原理?！纠?】

(2021·天津市等級(jí)考模擬)某同學(xué)欲將量程為200μA的電流表G改裝成電壓表。(1)該同學(xué)首先采用如圖12所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量該電流表的內(nèi)阻Rg，圖中R1、R2為電阻箱。他按電路圖連接好電路，將R1的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S1后，他應(yīng)該正確操作的步驟是________。①記下R2的阻值；②調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；③閉合S2，保持R1不變，調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半；圖12(2)如果按正確操作步驟測(cè)得R2的阻值為500Ω，則Rg的電阻值大小為______(填寫字母代號(hào))；A.250Ω B.500ΩC.750Ω D.1000Ω(3)這種方式測(cè)得的電流表G的內(nèi)阻比實(shí)際內(nèi)阻偏______(填“大”或“小”)；(4)為把此電流表改裝成量程為0～2V的電壓表，應(yīng)選一個(gè)阻值為________Ω的電阻與此電流表串聯(lián)。解析

(1)根據(jù)電路圖判斷此為半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻，先斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R1使電流表達(dá)到滿偏，然后閉合S2，保持R1不變，調(diào)節(jié)電阻箱R2使電流表半偏，記下此時(shí)R2的阻值即為電流表的內(nèi)阻，故正確的操作步驟為②③①。(2)電阻箱和電流表并聯(lián)，電流表電流變?yōu)闈M刻度的一半，說明電阻箱分走一半電流，所以二者電流相等，則R2的阻值即為電流表的內(nèi)阻，B正確。(3)當(dāng)S2閉合時(shí)，總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿偏電流，而此時(shí)電流表半偏，所以流經(jīng)R2的電流比電流表所在支路的電流大，則R2的電阻比電流表的電阻小，而我們把R2的讀數(shù)當(dāng)成電流表的內(nèi)阻，故測(cè)得的電流表的內(nèi)阻偏小。(4)電流表改裝為電壓表，那么改裝后的量程為U＝Ig(Rg＋R)代入數(shù)據(jù)解得R＝9500Ω。答案

(1)②③①

(2)B

(3)小(4)9500題干1.(2021·四川瀘州市第二次教學(xué)質(zhì)量診斷)某實(shí)驗(yàn)小組在設(shè)計(jì)測(cè)量阻值約為200Ω的定值電阻Rx時(shí)，可供選擇的器材如下：

電源E：電動(dòng)勢(shì)約為3.0V，內(nèi)阻r約5Ω；

電流表A：量程為0～0.6A，內(nèi)阻rA約為2Ω；

電壓表V1：量程為0～0.5V，內(nèi)阻r1＝1000Ω；

電壓表V2：量程為0～3V，內(nèi)阻r2約為5kΩ；

定值電阻R0，有四種規(guī)格供選：10Ω、50Ω、500Ω、1000Ω；

滑動(dòng)變阻器R：最大阻值為50Ω，額定電流1A；

單刀單擲開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)在下面四種方案中，因電表內(nèi)阻的不確定而導(dǎo)致不能準(zhǔn)確測(cè)量的是________(選填圖中的字母序號(hào))；圖13(3)請(qǐng)根據(jù)(2)中的電路圖，寫出計(jì)算Rx的理論表達(dá)式Rx＝________(如涉及電壓表和電流表的示數(shù)分別對(duì)應(yīng)用U1、U2、I表示，電表內(nèi)阻和定值電阻分別對(duì)應(yīng)用r1、r2、rA、R0表示)。2.(2021·江西省4月教學(xué)質(zhì)檢)某同學(xué)準(zhǔn)備將量程Ig＝500μA，內(nèi)阻rg約為200Ω的電流表G改裝成量程為2V的電壓表。圖14(1)該同學(xué)先設(shè)計(jì)了如圖14甲所示的電路來測(cè)量電流表G的內(nèi)阻rg。用此電路，經(jīng)以下步驟：①閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1，使電流表G的示數(shù)為500μA；②閉合S2，R1保持不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表的示數(shù)為250μA，此時(shí)