高考物理 第8章復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案(打包10套).zip
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電阻的測量方法(二)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】(在學(xué)習(xí)完本節(jié)課后檢查檢查自己學(xué)習(xí)目標(biāo)是否完成)
1、掌握半偏法、等效替代法、電橋法則電阻原理,及誤差分析。
【重點、難點】
重點:半偏法、等效替代法、電橋法則電阻原理 難點: 誤差分析
【電阻的測量方法】
2、半偏法:由于電表內(nèi)阻的存在,半偏法適合用于測量表頭的內(nèi)阻
(1)、限流電路:電路如圖所示,此電路一般用于測量內(nèi)阻較小的表頭內(nèi)阻,如靈敏電流計的內(nèi)阻。
原理:R2支路與G支路電阻相同時流過的電流相同。
操作過程:①打開S2,R1調(diào)至最大值,②閉合S1;調(diào)節(jié)R1使電流表達到滿偏值Im;③閉合S2,保持R1值不變,調(diào)節(jié)R2使電流表示數(shù)半偏;④讀出R2的數(shù)值,即R2=Rg
誤差分析:因R2的接入,電路的總電阻變小,總電流大于滿偏電流Im,所以,流經(jīng)R2的電流大于流經(jīng)電流表G的電流,則,R2<Rg,所以,測量值偏小。由上分析知R1與Rg的比值越大,實驗的誤差越小,所以,提高電源的電動勢可以減小實驗誤差。請你回答這是為什么?
你還能提出幾個減小誤差的方法?
(2)、分壓電路:電路如圖所以,此電路一般用于測量內(nèi)阻較大的表頭內(nèi)阻,如電壓表的內(nèi)阻。
原理:R1的數(shù)值與RV的數(shù)值相等時,分得電壓相等
操作過程:①R置于a端,R1調(diào)至0;②閉合S,調(diào)節(jié)R使電壓表示數(shù)達到滿偏值Um;③保持R值不變,調(diào)節(jié)R1,使電壓表示數(shù)半偏;④讀出R1的值,即,R1=Rv
誤差分析:因R1的接入,Pe兩端的電阻增大,電壓UPe增大,大于電壓表的滿偏值Um,則,R1兩端電壓大于Um/2,則,R1>Rv,即測量值偏大。
使用阻值較小的滑線變阻器;提高電源電動勢可以減小實驗誤差。請你回答這是為什么?
【規(guī)律訓(xùn)練題】:
1、(2007全國高考Ⅱ)有一電流表A,量程為1mA,內(nèi)阻rg 約為100Ω。要求測量其內(nèi)阻??蛇x用的器材有:
電阻箱Ro,最大阻值為99 999.9Ω;
滑動變阻器甲,最大阻值為10 kΩ
滑動變阻器乙,最大阻值為2 kΩ;
電源E1,電動勢約為2V,內(nèi)阻不計;
電源E2,電動勢約為6V,內(nèi)阻不計;
開關(guān)2個,導(dǎo)線若干。
采用的測量電路圖如圖所示,實驗步驟如下:a.?dāng)嚅_s1和s2,將R調(diào)到最大.b.合上S1,調(diào)節(jié)R使A滿偏;c.合上S2,調(diào)節(jié)R1使A半偏,此時可以認(rèn)為A的內(nèi)阻Rg=R1.試問:
(i)在上述可供選擇的器材中,可變電阻R1應(yīng)該選擇________;為了使測量盡量精確,可變電阻R應(yīng)該選擇________,電源E應(yīng)該選擇________。
(ii)認(rèn)為內(nèi)阻rg=R1,此結(jié)果與rg的真實值相比________。(填“偏大”、“偏小”或“相等”)
答案:(ⅰ)R0 甲 E2 (ⅱ)偏小。
2:(2010北京卷)
(1)某同學(xué)要把一個量程為200μA的直流電流計G,改裝成量度范圍是0~4V的直流電壓表。
①她按圖1所示電路、用半偏法測定電流計G的內(nèi)電阻rg,其中電阻R0約為1kΩ。為使rg的測量值盡量準(zhǔn)確,在以下器材中,電源E應(yīng)選用______________,電阻器R1應(yīng)選用______________,電阻器R2應(yīng)選用______________(選填器材前的字母)
A.電源(電動勢1.5V)
B.電源(電動勢6V)
C.電阻箱(0~999.9Ω)
D.滑動變阻器(0~500Ω)
E.電位器(一種可變電阻,與滑動變阻器相當(dāng))(0~5.1 kΩ)
F.電位器(0~51 kΩ)
②該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下,檢查電路連接無誤后,將R2的阻值調(diào)至最大。后續(xù)的實驗操作步驟依次是_______,_____,_______,____,最后記錄R1的阻值并整理好器材。(請按合理的實驗順序,選填下列步驟前的字母)
A.閉合S1
B.閉合S2
C.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
D.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
E.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
F.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
③如果所得的R1的阻值為300.0Ω,則圖1中被測電流計G的內(nèi)阻rg的測量值為______Ω,該測量值______實際值(選填“略大于”、“略小于”或“等于”)。
答案:
(1)①B C F
②B C A E
③300 略小于
④串 19.7
(2)①如右圖所示
②3.0 0.50 27.0
3、一只量程為1V,內(nèi)阻Rv約為900Ω的電壓表是由小量程電流表改裝而成的,現(xiàn)在要測量它的內(nèi)阻,實驗室提供了以下可供選擇的器材:
A、待測電壓表V
B、滑動變阻器:最大阻值l000Ω,額定電流1A
C、滑動變阻器:最大阻值10Ω,額定電流1A
D、電阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小改變量0.1n
E、電阻箱:最大阻值99.9Ω,,阻值最小改變量0.1Ω
F.電池組:電動勢約3V,內(nèi)阻約1Ω
G.導(dǎo)線和開關(guān)若干
(1)為了用半偏法測量該電壓表的內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計了兩種電路:如圖2-3-6所示的甲和乙,要使測量較精確,應(yīng)選擇圖________所示的電路.在器材的選擇上,除了電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外,滑動變阻器應(yīng)選________,電阻箱應(yīng)選________.(用器材前的序號字母表示)(乙、C、D )
(2)用半偏法測量該電壓表內(nèi)阻的實驗步驟:
①閉合電鍵S1和S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表滿偏;②斷開S2,保持R不變,調(diào)節(jié)____,使電壓表____;③讀出此時電阻箱的阻值R0,即為電壓表內(nèi)阻。( R0、半偏)
4、(皖北協(xié)作區(qū)2012高三聯(lián)考)為了測定電流表A1的內(nèi)阻,某同學(xué)采用如圖所示的實驗電路.其中:
A1是待測電流表,量程為300μA,內(nèi)阻約為100Ω;
A2是標(biāo)準(zhǔn)電流表,量程為200μA,
R1是電阻箱,阻值范圍是0~999.9Ω;
R2是滑動變阻器;
R3是保護電阻;
E是電池組,電動勢為4V,內(nèi)阻不計;
Sl是單刀單擲開關(guān),S2是單刀雙擲開關(guān).
(1)根據(jù)圖示電路的實物圖,請在下面虛線框中畫出實驗電路圖.
(2)請將該同學(xué)的操作補充完整:
①連接好電路,將滑動變阻器R2的滑片移到最_______(填“左端”或“右端”);將開關(guān)S2扳到接點a處,接通開關(guān)sl;調(diào)節(jié)滑動變阻器R2,使電流表A2的示數(shù)為150μA;
②將開關(guān)S2扳到接點b處,___________________________________,使電流表A2的示數(shù)仍為150μA;
③若此時電阻箱各旋鈕的位置如圖所示,則待測電流表A1的內(nèi)阻Rg____Ω
(3)在上述實驗中,無論怎樣調(diào)整滑動變阻器R2的滑片位置,都要保證兩只電流表的安全.在下面提供的四個電阻中,保護電阻R3應(yīng)選用____.(填寫阻值前相應(yīng)的字母)
A、200 kΩ B、20 kΩ
C、15 kΩ D、150kΩ
5、(2014安徽省高考壓軸卷)某同學(xué)設(shè)計了如圖丁所示的電路來測量一個量程為3V的電壓表的內(nèi)電阻(幾千歐),實驗室提供直流電源的電動勢為6V,內(nèi)阻忽略不計;
①請完成圖戊的實物連接;
②在該實驗中,認(rèn)為當(dāng)變阻器的滑片P不動時,無論電阻箱的阻值如何增減,兩點間的電壓保持不變;請從下列滑動變阻器中選擇最恰當(dāng)?shù)氖牵篲_______;
A.變阻器A(0-2000Ω,0.1A) B.變阻器B(0-20Ω,1A) C.變阻器C(0-5Ω,1A)
③連接好線路后,先將變阻器滑片P調(diào)到最____端,并將電阻箱阻值調(diào)到_____(填“0”或“最大”),然后閉合電鍵S,調(diào)節(jié)P,使電壓表滿偏,此后滑片P保持不動;
④調(diào)節(jié)變阻箱的阻值,記錄電壓表的讀數(shù);最后將電壓表讀數(shù)的倒數(shù)與電阻箱讀數(shù)R描點,并畫出圖已所示的圖線,由圖象得,待測電壓表的內(nèi)阻值為_______Ω。(保留兩位有效數(shù)字)
Ⅲ. 【答案】①.連線如圖 ②.B ③.左,0 ④.3.0×103(3.0k)
【解析】②認(rèn)為當(dāng)變阻器的滑片P不動時,無論電阻箱的阻值如何增減,兩點間的電壓保持不變,變阻器需滿足,C答案電流不滿足,,所以選擇B.
③.從保護電路角度。所以填 “左,0”。
④. 兩點間的電壓保持不變,則,變形得:
根據(jù)圖像的斜率和截距,即可求出。
3、等效替代法測電阻
利用電阻的等效性,即:在特定情況下,如果一個未知電阻在電路中所產(chǎn)生的效果與一個已知電阻相同,則可認(rèn)為這兩個電阻的阻值相等,為了使已知電阻能與未知電阻產(chǎn)生相同的效果(阻值相同),一般用電阻箱作為已知電阻。用等效替代法測電阻時為了能夠在未知電阻與電阻箱之間切換,一般要用到單刀雙擲開關(guān)(有時用兩個單刀開關(guān)),因此,在題目提供的器材中,如果有單刀雙擲開關(guān)(或兩個單刀開關(guān))以及電阻箱時,應(yīng)優(yōu)先考慮用等效替代法
【規(guī)律訓(xùn)練題】:
1、要測出一個未知電阻Rx的阻值(阻值約為4Ω),現(xiàn)有如下器材:
讀數(shù)不準(zhǔn)的電流表A(滿偏電流約為0.6A),
滑動變阻器R(最大阻值20Ω),
電阻箱R1(最大阻值99.9Ω),
電源E1(電動勢為2V,內(nèi)阻不計),
電源E2(電動勢為6V,內(nèi)阻不計),
單刀單擲開關(guān)K1,單刀雙擲開關(guān)K2,
導(dǎo)線若干.現(xiàn)要求盡量精確地測量Rx的阻值.
(1)某同學(xué)經(jīng)過分析確定用等效替代法請你說出不能使用伏安法的理由
該同學(xué)設(shè)計了兩個實驗電路圖,用哪個效果較好,說出理由
(2)完成下列實驗步驟,并排出合理的順序
A、閉合K1,
B、將K2與R1接通,
C、調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針指在原來的位置,
D、將K2與Rx接通,記下電流表指針?biāo)肝恢茫?
E、記下R1的值;則Rx的值為 。
(3)使用電壓表能進行等效替代測電阻嗎?若能請你設(shè)計一個電路。
以上我們學(xué)習(xí)了測電阻的常用的三種方法,其它的方法同學(xué)們注意總結(jié)。
【解析】本題提供的一個讀數(shù)不準(zhǔn)的電流表,所以無法直接讀出讀數(shù),因此可利用電阻箱等效替代的方法來測量未知電阻.
(1)根據(jù)實驗所給器材,有如圖2-3-8所示兩種電路可以測出Rx;由于乙圖所示電路中,調(diào)節(jié)R1時,電流表變化更加明顯,因此測量準(zhǔn)確度更高,且電路乙比較簡潔,故應(yīng)選用乙圖所示電路.
(2)主要步驟:①閉合K1,將K2與Rx接通,記下電流表指針?biāo)肝恢?;②將K2與R1接通,調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針指在原來的位置,記下R1的值;③則Rx=R1
【發(fā)散拓展】若用如圖2-3-9所示電路測量Rx時,其主要實驗步驟為:①閉合K1,將K2與Rx接通,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表有較大的示數(shù),并記錄;②將K2與R1接通,調(diào)節(jié)R1的阻值,使電壓表的示數(shù)與①相同,記下R1的阻值;③則Rx=R1
4、用惠斯通電橋測電阻。
此法是一種精度很高的測量方法,其電路如圖所示,R1為電阻箱,R3、R4為已知阻值的定值電阻,Rx為待測電阻,如果電路中滿足R1/ Rx= R3/ R4,則電流表中電流為0,當(dāng)然如果把電流表換成電壓表示數(shù)同樣為0(只是誤差較大),利用這一關(guān)系我們可以測出電阻Rx。
【規(guī)律訓(xùn)練題】:
1、用圖示的電路可以測量電阻的阻值。圖中Rx是待測電阻,R0是定值,G是靈敏度很高的電流表,MN是一段均勻的電阻絲。閉合開關(guān),改變滑動頭P的位置,當(dāng)通過電流表G的電流為零時,測得MP=L1,PN=L2,則Rx的阻值為
A. B.
C. D.
答案:C
解析:當(dāng)通過電流表的電流為零時,說明電流表的兩端電勢相等,MP與R0的電壓相等,PN與Rx的電壓相等,根據(jù)串并聯(lián)關(guān)系有 R0: Rx,解之有Rx=,故C對,A、B、D錯。
R1
R2
S1
A
S2
2.(湖北省2014屆高三八校聯(lián)考)在測量一電阻(約為100)的實驗中已使用了如下器材:電源(電動勢約3V,內(nèi)阻不計)、開關(guān)2只、導(dǎo)線若干。為完成測量還需要一個電流表和一個電阻箱,待選器材如下。
A.電流表 :量程10mA,內(nèi)阻約為50
B.電流表 :量程0.6A,內(nèi)阻約為1
C.電阻箱:最大電阻99.99
D.電阻箱 :最大電阻999.9
(1)上述器材中,電流表應(yīng)選擇___________
電阻箱應(yīng)選擇___________(填器材前的字母)
(2)試畫出測量電阻的電路圖。
(3)實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是______________________ ______________________
用所測的物理量表示待測電阻=___________
23.(1)A (2分) D(2分)
(2)如圖所示(2分)
(3)閉合開關(guān)前電阻箱的讀數(shù)R1(1分)
閉合開關(guān)后電阻箱的讀數(shù)R2(1分)
(1分)(若改變R1 R2描述順序,只要回答正確亦給分)
【課后總結(jié)】[學(xué)完本節(jié)課,你一定要歸納一下物理方法或解題方法,標(biāo)記出自己還沒有掌握的或者有疑問的點,并督促自己盡快解決。]
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