【物理】2018届一轮复习人教版电阻测量的五法荟萃学案

申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

文档介绍

【物理】2018届一轮复习人教版电阻测量的五法荟萃学案

第50课时 电阻测量的五法荟萃(实验提能课)‎ 一、最直接的电阻测量方法——多用电表测量法 多用电表测电阻的原理:闭合电路欧姆定律I==。‎ 由上式我们发现:通过电流计的电流I虽然不与待测电阻Rx呈线性关系,但存在一一对应关系,即测出相应的电流,就可算出相应的电阻。‎ ‎[例1] 多用电表的欧姆挡有三个倍率,分别是×1、×10、×100。用×10挡测量某电阻Rx时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度过大,为了较准确地进行测量,应换到________挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数。那么缺少的步骤是__________________,若补上该步骤后测量,表盘的示数如图所示,则该电阻的阻值是________Ω。‎ ‎[解析] 多用电表欧姆挡指针偏转太大,应换用小倍率×1挡,使指针偏到中央附近,且应先重新欧姆调零,表盘的读数为22 Ω。‎ ‎[答案] ×1 重新欧姆调零 22‎ 二、最广泛的电阻测量方法——伏安法 ‎1.伏安法测电阻的原理:部分电路欧姆定律R=。‎ ‎2.两种控制电路和两种测量电路 ‎(1)两种控制电路 图甲是限流式控制电路,图乙是分压式控制电路。‎ 若变阻器阻值较小,一般设计为分压式;若变阻器阻值较大,一般设计为限流式,在二者都可行时,应先考虑限流式。‎ ‎(2)两种测量电路 连接 方式 原理图 误差来源 测量值与真 实值的关系 适用 范围 外接法 电压表 分流 测小 电阻 电流表的读数大于流过待测电阻的电流,故R测R真 测大 电阻 ‎[例2] 某同学现要测量一段金属丝的电阻,当他用多用电表粗测该金属丝的电阻时,发现其电阻很小。为了较精确地测量该金属丝的电阻,他设计了如图甲所示的电路原理图。其中定值电阻的阻值为R0=5.0 Ω,其余器材如下。‎ ‎①电流表(量程0~0‎.6 A,内阻约为0.2 Ω);‎ ‎②电压表(量程0~3 V,内阻约为9 kΩ);‎ ‎③滑动变阻器R(阻值0~20 Ω);‎ ‎④电源:电动势为3.0 V,内阻不计;‎ ‎⑤开关、导线若干。‎ 试分析下列问题:‎ ‎(1)在本实验中闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至________端(填“a”或“b”)。‎ ‎(2)在图乙所示实物图中,已正确连接了部分导线,请根据实验电路图将实物图连接好。‎ ‎(3)实验中将多次测量出来的数据已经描入了如图丙所示的UI坐标系中,并且已经作出了UI图像。根据图像可求得该金属丝的电阻为Rx=________Ω(保留两位小数)。‎ ‎[解析] (1)滑动变阻器以分压式接法接入电路,为确保电路中仪器的安全,在闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端。‎ ‎(2)如图所示。‎ ‎(3)由原理图可知,电压表测得的是定值电阻R0与被测金属丝Rx的总电压,所以图丙中UI图像的斜率表示的是电阻R0与被测金属丝Rx的电阻之和。图像的斜率k= Ω=5.94 Ω,故金属丝的电阻为Rx=0.94 Ω。‎ ‎[答案] (1)a (2)见解析图 (3)0.94(0.92~1.00之间均可)‎ 三、最为精确的测量方法——等效替代法 在电阻的测量方法中,有一种方法叫做等效替代法,它可以很精确地将一个未知电阻的阻值测量出来。等效替代法主要有以下两种替代方法。‎ ‎1.电流等效替代 该方法的实验步骤如下:‎ ‎(1)按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。‎ ‎(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数为I。‎ ‎(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。‎ ‎(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。‎ ‎2.电压等效替代 该方法的实验步骤如下:‎ ‎(1)按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。‎ ‎(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P ‎,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数为U。‎ ‎(3)断开S2,再闭合S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱使电压表的示数仍为U。‎ ‎(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。‎ ‎[例3] 为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。图中,A0是标准电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E是电池。完成下列实验步骤中的填空:‎ ‎(1)将S拨向接点1,接通S1,调节____,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时________________的读数I;‎ ‎(2)然后将S拨向接点2,调节____,使____________,记下此时RN的读数;‎ ‎(3)多次重复上述过程,计算RN读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。‎ ‎[解析] 先与被测电流表连接,调整变阻器R0并使电路有适当的电流,并记下此时电流值,然后与电阻箱连接,不改变变阻器的阻值,调整电阻箱使电路中的电流仍为I,则电阻箱的阻值就等于被测电流表的内阻。‎ ‎[答案] (1)R0 标准电流表(或A0) (2)RN 标准电流表(或A0)的读数仍为I (3)平均值 四、电表内阻测定最常用的方法——半偏法 电表有着自己神奇的一面,那就是当它接入电路中时,可以显示自己的读数,因此我们便可以利用它自身读数的变化(如半偏)巧妙地测量出它的内阻。半偏法常用于测量电表的内阻,对于半偏法测电表内阻有以下两种设置方法:‎ ‎(一)电流表半偏法 ‎1.实验步骤 ‎(1)按如图所示连接实验电路;‎ ‎(2)断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其量程Im;‎ ‎(3)保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表读数等于Im,然后读出R2的值,若满足R1≫RA,则可认为RA=R2。‎ ‎2.误差分析 当闭合S2‎ 时,总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大,R2的电阻比电流表的电阻小,而我们把R2的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。‎ ‎(二)电压表半偏法 ‎1.实验步骤 ‎(1)按如图连接实验电路;‎ ‎(2)将R2的值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其量程Um;‎ ‎(3)保持R1的滑动触头不动,调节R2,使电压表读数等于Um,然后读出R2的值,若R1≪RV,则可认为RV=R2。‎ ‎2.误差分析 当R2的值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于Um时,R2两端的电压将大于Um,使R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。显然半偏电压法适于测量内阻较大的电压表的电阻。‎ ‎[例4] (2015·全国卷Ⅱ)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:‎ 待测电压表(量程3 V,内阻约为3 000 Ω),电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω,额定电流‎2 A),电源E(电动势6 V,内阻不计),开关两个,导线若干。‎ ‎(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。‎ ‎(2)根据设计的电路,写出实验步骤:_________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′,与电压表内阻的真实值RV相比,RV′________RV(填“>”“=”或“<”),主要理由是____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[解析] (1)因滑动变阻器阻值较小,所以选择滑动变阻 器的分压接法。实验电路如图所示。‎ ‎(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻。‎ ‎(3)断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大;此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV′>RV(其他合理说法同样给分)。‎ ‎[答案] 见解析 五、最为独特的测量方法——电桥法 在电阻的测量方法中,有一种很独特的测量方法,那就是电桥法。其测量电路如图所示,实验中调节电阻箱R3,当A、B两点的电势相等时,R1和R3两端的电压相等,设为U1。同时R2和Rx两端的电压也相等,设为U2。根据欧姆定律有:=,=。由以上两式解得:R1×Rx=R2×R3。这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件也可求出被测电阻Rx的阻值。‎ ‎[例5] (2013·安徽高考)用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻, 是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为(  )‎ A.R0       B.R0‎ C.R0 D.R0‎ ‎[解析] 当灵敏电流表的电流为零时,有=,可得Rx=R0。‎ ‎[答案] C ‎1.(2014·天津高考)现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:‎ 多用电表(仅可使用欧姆挡);‎ 一个电池组E(电动势6 V);‎ 一个滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流‎1 A);‎ 两个相同的电流表G(内阻Rg=1 000 Ω,满偏电流Ig=100 μA);‎ 两个标准电阻(R1=29 000 Ω,R2=0.1 Ω);‎ 一个开关S、导线若干。‎ ‎(1)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×‎10”‎挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是________(填字母代号)。‎ A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“×‎1”‎挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“×1 k”挡,调零后测量 ‎(2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。‎ 解析:(1)用欧姆表“×10”挡测电阻时,指针几乎满偏,说明被测电阻很小,估计只有几欧姆,A项正确,B项错误;要进一步测量应换用“×1”挡,欧姆调零后再进行测量。(2)实验中要使电路能耗较小,滑动变阻器应采用限流接法,用两个电流计和两个定值电阻改装成一个量程U=Ig(Rg+R1)=3 V的电压表,一个量程为I=Ig+=‎1 A的电流表。由于改装后的电压表的分流可以直接测出,因此电流表采用外接法。‎ 答案:(1)AC ‎(2)如图所示 ‎2.某同学现利用如图甲所示的电路来测量一电阻Rx的阻值。‎ ‎(1)完成下列实验步骤中的填空:‎ ‎①闭合开关S1,断开开关S2,调节电阻箱R和滑动变阻器R′,使电流表指针指向一个适当的位置。记下此时________和电阻箱的阻值R1。此时电阻箱的读数如图乙所示。‎ ‎②闭合开关S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,然后________________,使________________,记下此时电阻箱的读数R2,此时电阻箱的读数如图丙所示。‎ ‎(2)在步骤①中电阻箱的读数为R1=________Ω;在步骤②中电阻箱的读数为R2=________Ω。‎ ‎(3)电阻Rx的阻值为Rx=________Ω。‎ 解析:(2)由题图乙和题图丙可知R1=60 Ω,R2=80 Ω。‎ ‎(3)由于R1加上Rx在电路中所起的作用与R2相同(电流表指针指示同一位置),则有R1+Rx=R2,故有Rx=R2-R1=80 Ω-60 Ω=20 Ω。‎ 答案:(1)①电流表的示数I ②调节电阻箱R的电阻 电流表的读数仍然为I (2)60 80 (3)20‎ ‎3.(2017·扬州期末)某实验小组在探究一种合金丝的导电性能的实验中:‎ ‎(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径时,刻度情况如图甲所示,则金属丝的直径d=________mm。‎ ‎(2)用欧姆表“×‎10”‎挡粗测合金丝AB连入电路的电阻时,表盘示数如图乙所示,则合金丝的电阻R约为________Ω。‎ ‎(3)现用伏安法进一步精确测量合金丝的电阻,要求测量范围尽可能大一些,请在丙图中用笔画线代替导线完成电路的连接(已知实验所用的电压表内阻约为30 kΩ,电流表内阻约为2 Ω)。‎ ‎(4)用以上电路测得的合金丝的电阻值跟其真实值相比,总有R测________R真(填“>”“=”或“<”),造成此误差的原因是___________________________________。‎ 解析:(1)金属丝的直径d=‎0.5 mm+‎0.01 mm×19.5=‎0.695 mm;‎ ‎(2)合金丝的电阻R约为11 Ω×10=110 Ω;‎ ‎(3)因RV≫Rx,故采用电流表外接;滑动变阻器用分压电路,电路连接如图:‎ ‎(4)因为此测量电路中电流表的读数大于实际通过电阻的电流,故测量值偏小,即R测==2.5,故电流表采用外接法。电路图如图所示。‎ ‎(3)根据电路图,实物图连线如图所示:‎ 答案:(1)C D (2)(3)见解析图 ‎12.二极管具有独特的单向导电性,当在二极管两极之间所加正向电压小于某值时,二极管的电阻很大(1×106 Ω,甚至更大),而当正向电压超过某值时,二极管的电阻随两端电压的升高而急剧减小。为了探究二极管的导电特性:‎ ‎(1)实验小组先用多用电表判断二极管的极性。步骤如下:‎ A.将多用电表置于欧姆表“×‎100”‎挡,短接红、黑表笔,调整__________________,使指针指向表盘右侧“‎0”‎位置;‎ B.将二极管串接在两表笔之间,多用电表示数如图甲中a所示;‎ C.将二极管两极对调,多用电表示数如图甲中b所示,则此时与红表笔接触的是二极管的________(填“正”或“负”)极。‎ ‎(2)实验小组设计了如图乙所示的实验电路,通过实验测得相关数据如下表。‎ 正向电压 ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ ‎0.55‎ ‎0.60‎ ‎0.65‎ ‎0.68‎ ‎0.70‎ U/V 正向电流 I/mA ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.02‎ ‎0.26‎ ‎0.56‎ ‎1.13‎ ‎1.79‎ ‎2.37‎ ‎3.00‎ ‎①由二极管的特性和表中数据可知,当电压表示数为0~0.30 V时,图乙中开关S一定接在位置________(填“1”或“2”);‎ ‎②根据表中数据,在图丙中作出二极管的伏安特性曲线(要求保留所描的点迹),由图线可知,二极管是________(填“线性”或“非线性”)元件。‎ ‎(3)若此二极管为发光二极管,正常发光时通过的电流为3.00 mA,若用1.5 V的电源供电,则应该给二极管______(填“串”或“并”)联一个约________Ω的电阻。‎ 解析:(1)欧姆表选挡后要进行欧姆调零,即短接两表笔,调整欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右侧“0”位置;步骤B中欧姆表示数很大,而步骤C中示数很小,由题中所给条件知,当示数很小时红表笔所接为二极管负极。‎ ‎(2)①图乙的设计为伏安法测电阻的内接法和外接法可以互换的电路,当开关S接位置1时为电流表内接法,接位置2时为电流表外接法。由表中数据可知,当电压表示数为0~0.3 V时电流表示数为0,故电流表内接,开关S接在位置1。‎ ‎②描点作图如图所示,由图线可知二极管是非线性元件。‎ ‎(3)发光二极管正常工作时两端电压为0.7 V,电源电动势高于0.7 V,应串联一个电阻,阻值R== Ω=267 Ω。‎ 答案:(1)A.欧姆调零旋钮 C.负 ‎(2)①1 ②见解析图 非线性 (3)串 267‎
查看更多

相关文章

您可能关注的文档