2016届高考物理大一轮复习精讲课件第8章恒定电流-3(小专题)电学仪器的使用及基本电路的选择

第3课时(小专题)电学仪器的使用及基本电路的选择突破一电流表、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：0～0.6A,0～3A内阻：小于1Ω量程：0～3V,0～15V内阻：3kΩ，15kΩ电路结构读数方法视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3A量程估读到最小分度的1/10，0.6A量程的估读到最小分度的1/2视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3V量程估读到最小分度的1/10,15V量程的估读到最小分度的1/52.两种电表的使用技巧(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13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。(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。【典例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。电表所选量程测量值0～3V0～15V0～3A0～0.6A解析表中0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，精确度是0.1V或0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V。对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，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0.01A。答案2.14V10.7V0.80A0.16A【变式训练】1．图1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1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0.60.020.480.12.403.00.11.700.58.5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电阻测量值R测＝U测I测＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值R测＝U测I测＝RxRVRx＋RV＜Rx，测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫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。(2)临界值计算法RVRxRxRA时，用电流表外接法。RxRARVRx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2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。图2【典例2】(2014·新课标全国卷Ⅱ，22)，在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图3(a)或(b)所示，结果由公式Rx＝UI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。图3解析由于RVRx＝2000200＝10，而RxRA＝20010＝20，可见RxRARVRx，应采用题图(a)电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；由于Rx1＝UI，其中R真＝URIR，而UUR，I＝IR，则Rx1R真，即测量值Rx1大于真实值；又由于Rx2＝UI，R真＝URIR，其中U＝UR，IIR，则Rx2R真，即测量值Rx2小于真实值。答案Rx1大于小于【变式训练】2．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ，电流表的内阻约为10Ω，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4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。图4解析(1)图线如图所示Rx＝ΔUΔI＝2.4×103Ω(2.3×103～2.5×103Ω)(2)因满足RxRARVRx，故采用电流表内接法。答案见解析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RER＋R0≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大负载R上电流调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER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安全性原则不超量程在允许通过的最大电流以内电表、电源不接反方便性原则便于调节便于读数经济性原则：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。【典例3】为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30Ω)，有以下一些器材可供选择。电流表A1(量程0～50mA，内阻约10Ω)；电流表A2(量程0～3A，内阻约0.12Ω)；电压表V1(量程0～3V，内阻很大)；电压表V2(量程0～15V，内阻很大)；电源E(电动势约为3V，内阻约为0.2Ω)；定值电阻R(20Ω，允许最大电流1.0A)；滑动变阻器R1(0～10Ω，允许最大电流2.0A)；滑动变阻器R2(0～1kΩ，允许最大电流0.5A)；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)请在下面的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＝________。解析(1)首先选取唯一性器材：电源E(电动势约为3V，内阻约为0.2Ω)，定值电阻R(20Ω允许最大电流1.0A)，单刀单掷开关S，导线。电源电动势约为3V，所以电压表选择V1(量程0～3V，内阻很大)；待测电阻Rx的阻值约为30Ω，流过Rx的最大电流为3V30Ω＝0.1A＝100mA，如果电流表选择A2(量程0～3A，内阻约0.12Ω)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1(量程0～50mA，内阻约10Ω)；滑动变阻器R2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选R1(0～10Ω，允许最大电流2.0A)。(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50mA，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＝UI－R。答案(1)A1V1R1(2)见解析图(3)UI－R【变式训练】3．一只小灯泡，标有“3V,0.6W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻。电源电动势为12V，内阻为1Ω；最大阻值为5Ω的滑动变阻器；电流表的内阻为1Ω；电压表的内阻为10kΩ；开关一个、导线若干。(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用________(选填“内接”或“外接”)法。滑动变阻器应采用________(选填“分压式”或“限流式”)接法。(2)在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)。解析因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx＝U2P＝15Ω，而电流表、电压表的内阻分别为1Ω和10kΩ，满足RV≫Rx，电流表应外接；实验中因小灯泡两端电压只需3V，而电源电动势为12V，所以滑动变阻器应采用分压式接法。答案(1)外接分压式(2)如图所示解析因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx＝U2P＝15Ω，而电流表、电压表的内阻分别为1Ω和10kΩ，满足RV≫Rx，电流表应外接；实验中因小灯泡两端电压只需3V，而电源电动势为12V，所以滑动变阻器应采用分压式接法。答案(1)外接分压式(2)如图所示