【物理】2019届二轮复习电学中仪器的使用及基本电路的选择学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习电学中仪器的使用及基本电路的选择学案（全国通用）

‎2019届二轮复习 电学中仪器的使用及基本电路的选择 学案（全国通用）‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 突破一　电流表、电压表的读数及使用 ‎1．两种电表的电路结构及读数方法 电流表 电压表 符号 参数 量程：0 0.6 A，0 3 A 内阻：小于1 Ω 量程：0 3 V，0 15 V内阻：3 Ω，15 Ω 电路 结构 读数 方法 视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，0 3 A量程下的精确度是0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。对于0 0. 6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，‎ 即读到最小刻度的一半0.01 A。‎ 视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，0 3 V量程下的精确度是0.1 V，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。对于0 15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V..‎ ‎2．两种电表的使用技巧 ‎（1）机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻线的位置。‎ ‎（2）选择适当量程：估算电路中的电流或电压，指针应偏转到满刻度的以上。若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程。‎ ‎（3）正确接入电路：电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。‎ 电表 所选量程 测量值 ‎0 3 V ‎0 15 V ‎0 3 A ‎0 0.6 A ‎（4）正确读数：根据所选量程的准确度，正确读出有效数字和单位。‎ ‎（5）注意内阻：电流表和电压表一方面作为仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但有些测量中，不能忽视它们的内阻对被测电路的影响，如伏安法测电阻等。‎ ‎【题1】分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中。‎ ‎【答案】2.14 V　10.7 V　0.80 A　0.16 A ‎【题2】图甲是学生实验用的两个量程的电流表刻度盘，当用“＋”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是____A，对应刻度盘上每一小格代表____A，图中表针示数为____A。当使用电流表“＋”和“3”两个接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表____A，图中表针示数为____A。图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过________V，每小格表示________V；图中指针示数为________V。若使用的是较大量程时，则表盘刻度每小格表示________V；图中指针示数为________V。‎ ‎【答案】0.6　0.02　0.48　0.1　2.40　3.0　0.1　1.70　0.5　8.5‎ ‎【解析】电流表和电压表的读数 ‎ （1）若刻度盘上每一小格为：1，0.1，0.001…时，需估读到最小刻度值的下一位。‎ ‎（2）若刻度盘上每一小格为：0.2，0.02，0.5，0.05…时，只需估读到最小刻度值的位数。学 ‎ 突破二　测量电路的接法及选择 ‎1．电流表、电压表测电阻两种方法的比较 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 电阻学 ]‎ 测量值 R测＝＝Rx＋RA＞Rx，‎ 测量值大于真实值 R测＝＝＜Rx，‎ 测量值小于真实值 适用条件 RA≪Rx RV≫Rx 口诀 大内偏大（大电阻用内接法测量，‎ 测量值偏大）‎ 小外偏小（小电阻用外接法测量，‎ 测量值偏小）‎ ‎2．两种电路的选择 ‎（1）阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。‎ ‎（2）临界值计算法：>即Rx<时，用电流表外接法。 ‎ >即Rx>时，用电流表内接法。‎ ‎（3）试触法 若不知Rx的大概阻值，可采用“试触法”，将电路如图所示连接，空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下。‎ 若电流表“相对变化”明显，说明电压表分流作用较大，应采用电流表内接法；若电压表“相对变化”明显，说明电流表分压作用较大，应采用电流表外接法。‎ ‎【题3】在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表的内阻约为2 Ω，电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或（b）所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图（a）和（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_______（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。‎ ‎【答案】Rx1 大于 小于 ‎【题4】在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20 Ω，电流表的内阻约为10 Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示。‎ ‎（1）根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝________Ω（保留两位有效数字）。‎ ‎（2）在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图。‎ ‎【答案】（1）2.4×103 Ω（2）见解析图 突破三　滑动变阻器两种接法的选择 ‎1．滑动变阻器两种接法的比较 限流接法 分压接法 对比说明 电路图 串、并联关系不同 负载R上电压调节范围 ≤U≤E ‎0≤U≤E 分压电路调节范围大 负载R上电流调节范围 ≤I≤ ‎0≤I≤ 分压电路调节范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为保护电路元件 ‎2．两种接法的选择 ‎（1）选择不同接法的原则 ‎①安全性原则：不超量程；在允许通过的最大电流以内；电表、电源不接反。‎ ‎②方便性原则：便于调节；便于读数。‎ ‎③经济性原则：损耗能量最小。‎ ‎（2）下列情况下滑动变阻器应采用分压接法 ‎①题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够。‎ ‎②题设条件中的滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻的阻值。‎ ‎③题设要求回路中某部分电路两端的电压从零开始连续变化。‎ 例外，若存在以下语言暗示，滑动变阻器要并联分压使用：①要求电压或电流从零开始变化；②要求多测量几组数据；③要求电压或电流变化范围足够大；④虽没有文字暗示，但在表格中给出了一系列的数据，应依据数据中电压（或电流）的变化范围特点来判断，如果电压变化范围大，则滑动变阻器应并联分压使用。‎ ‎3．实物图连线 ‎（1）总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负。‎ ‎（2）对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。‎ ‎（3）对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。（注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处）‎ ‎【题5】为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30 Ω），有以下一些器材可供选择。‎ 电流表A1（量程0 50 mA，内阻约10 Ω）；‎ 电流表A2（量程0 3 A，内阻约0.12 Ω）；‎ 电压表V1（量程0 3 V，内阻很大）；‎ 电压表V2（量程0 15 V，内阻很大）； 学 ]‎ 电源E（电动势约为3 V，内阻约为0.2 Ω）；‎ 定值电阻R（20 Ω，允许最大电流1.0 A）；‎ 滑动变阻器R1（0 10 Ω，允许最大电流2.0 A）；‎ 滑动变阻器R2（0 1 Ω，允许最大电流0.5 A）；‎ 单刀单掷开关S一个，导线若干。‎ ‎（1）电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。（填字母代号）‎ ‎（2）请在虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。（要求所测量范围尽可能大）‎ ‎（3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝________。 学 ]‎ ‎【答案】（1）A1 V1 R1 （2）见解析图 （3）－R ‎（2）因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即50 mA，应给待测电阻串联一个定值电阻R，起保护作用。实验原理图如图所示。‎ ‎（3）根据欧姆定律可得Rx＝－R。学 ‎ ‎【题6】现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，其阻值Rx≈0.5 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A。现有如下器材可供选择：‎ 电流表A（量程0.6 A，内阻约为0.6 Ω）‎ 电压表V（量程3 V，内阻约为3 Ω）‎ 待测的电阻丝Rx（阻值约为0.5 Ω）‎ 标准电阻R0（阻值5 Ω）‎ 滑动变阻器R1（5 Ω，2 A）‎ 滑动变阻器R2（200 Ω，1.5 A）‎ 直流电源E（E＝6 V，内阻不计）‎ 开关S、导线若干 ‎（1）图甲为四位同学分别设计的“测量部分”的电路，你认为合理的是________。‎ ‎（2）实验中滑动变阻器应该选择________（选填“R1”或“R2”），并采用________接法。‎ ‎（3）根据你在（1）、（2）中的选择，在图乙上完成实验电路的连接。‎ ‎（4）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻丝的电阻率的表达式为ρ＝________。 . ]‎ ‎（5）用螺旋测微器测量电阻丝的直径，其中某一次测量结果如丙图所示，其读数应为________。‎ ‎【答案】（1）C　（2）R1　分压　（3）见解析图　（4）（）　（5）1.205 mm（1.203 mm 1.207 mm均正确）‎ ‎（2）滑动变阻器若选用R2限流接法，电流调控范围小，操作不便，所以应选择R1，并采用分压接法。‎ ‎（3）根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示。‎ ‎（4）待测电阻Rx＝－R0，由电阻定律有Rx＝＝，联立解得ρ＝（）。‎ ‎（5）螺旋测微器的读数为1 mm＋0.01×20.5 mm＝1.205 mm。 . ‎ ‎【题7】某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。‎ ‎（1）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图（a）和图（b）所示，长度为________ cm，直径为________ mm。‎ ‎（2）按图（c）连接电路后，实验操作如下：‎ ‎（a）将滑动变阻器R1的阻值置于最________处（填“大”或“小”）；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；‎ ‎（b）将电阻箱R2的阻值调至最________（填“大”或“小”），将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω；‎ ‎（3）由此可知，圆柱体的电阻为________ Ω。‎ ‎【答案】（1）5.01　5.315　（2）（a）大　（b）大 （3）1 280‎ ‎（2）（a）为了保护电流表，在接通电路之前，要使电路中的总电阻尽可能大，然后慢慢减小电路中的电阻。‎ ‎（b）为使电路电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大。‎ ‎（3）将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示。‎ ‎【题8】某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材。‎ A．待测小灯泡，额定功率6 W，额定电流0.5 A；‎ B．电流表，量程0 0.6 A，内阻0.1 Ω；‎ C．电压表，量程0 5 V，内阻约5 Ω；‎ D．电压表，量程0 15 V，内阻约15 Ω；‎ E．滑动变阻器，最大阻值50 Ω；‎ F．滑动变阻器，最大阻值1 Ω；‎ G．直流电源，电动势15 V，内阻可忽略；‎ H．开关一个，导线若干 实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流。‎ ‎（1）实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________（填写仪器符号）。‎ ‎（2）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图。‎ ‎（3）如图所示是该研究小组测得小灯泡的IU关系图线。由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而__________（填“增大”“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为6 V时，其灯丝电阻值约为________Ω。（保留两位有效数字）‎ ‎（4）若不考虑电表内阻的影响，得到的是上面的I－U 关系图线。但由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比上面的I−U关系图线位置偏________（选填“高”或“低”）。‎ ‎【答案】（1）D E （2）见解析图 （3）增大 15 Ω （4）高 ‎（2）滑动变阻器用分压接法，同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法。原理图如图所示：‎ ‎（3）由题图所示图像可知，随灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大；由题图所示图像可知，灯泡两端电压为6 V时，通过灯泡的电流为0.40 A，则灯泡电阻R＝＝ Ω＝15 Ω。‎ ‎（4）因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量值的I−U图像中电流应偏大，故图像偏高。‎ ‎ ‎