2019-2020学年高中物理 第3章 恒定电流 习题课二 伏安法测电阻课件 鲁科版选修3-1

第3章恒定电流习题课二伏安法测电阻要点知识归纳经典例题精析专题专项训练一、电流表“内接法”与“外接法”比较内接法外接法原理图测量值与真实值关系U测＝UA＋Ux真＞Ux真I测＝Ix真U测＝Ux真I测＝IV＋Ix真＞Ix真测量结果R测＝U测I测＝RA＋Rx真＞Rx真(或R测＝R串＞Rx真)R测＝U测I测＝RVRx真RV＋Rx真＜Rx真(或R测＝R并＜Rx真)误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用二、电流表内接法和外接法的选择1．阻值比较法当Rx≫RA时(远大于一般是100倍以上，即Rx≥100RA)，采用电流表内接法；当Rx≪RV时，采用电流表外接法．可简记为：当RVRx＞RxRA时，采用外接法；当RVRx＜RxRA时，采用内接法．2．试触法如果不知道RA、RV、Rx的大约值，可按如图试接，使P接a、接b，读出对应的电压、电流，若V示数变化显著(即ΔUU＞ΔII)，采取外接；而若A示数变化显著(即ΔII＞ΔUU)，采取内接．注意：若V表示数变化显著，表明A表分得电压多，Rx必为小电阻，所以测小用外接；若A表示数变化显著，表明V表分得电流多，Rx必为大电阻，所以测大用内接．三、滑动变阻器连接方式的确定从减小电能损耗的角度考虑，通常变阻器应选用限流式，但在下列三种情况下，必须选择分压式连接方式．1．要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化时，须选用分压电路．2．当用电器电阻远大于滑动变阻器全值电阻(所谓远大于指四倍以上)，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组实验数据)时，必须选用分压电路．3．若采用限流电路，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时，必须选用分压电路．四、仪器的选用1．在使用电压表和电流表，指针偏转到满刻度的一半以上的读数比较准确．因此在选择电流表的量程时，先估算电路中的最大值是否能达半偏以上，同时也要考虑电压表也是否能达半偏以上，如若都不能半偏以上，则以偏转角大些为好．2．对器材的选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材⇒②草画电路图(暂不把电压表、电流表接入)⇒③估算最大值(在限流线路中把滑动变阻器触头推向最小值)⇒④考虑能否都使电表半偏以上．[典例1](多选)如图所示电路中，电压表和电流表的读数分别为10V和0.1A，电流表的内阻为0.2Ω，则待测电阻Rx的()A．测量值比真实值大B．测量值比真实值小C．测量值为100ΩD真实值为99.8Ω[思路点拨]电流表读数等于Rx的真实电流，电流表分压．[规范解答]电压表读数大于Rx两端电压，故测量值大于真实值Rx，真实值为Rx＝UI＝U′－I′RAI′＝10－0.1×0.20.1Ω＝99.8Ω.[答案]ACD分析伏安法测电阻的误差问题时，关键是判出误差到底出于电压表还是电流表的读数，准确值是多少．[典例2]某同学用伏安法测一个未知电阻，他先将电压表接在a点，读得两表的示数分别为：U1＝3.0V，I1＝3.0mA，然后将电压表接在b点，两表的示数分别为：U2＝2.9V，I2＝4.0mA，如图所示，由此可知电压表应接到________点误差较小，Rx测量值应为________Ω.[思路点拨]比较ΔUU1和ΔII1的大小．[规范解答]两种接法中两表的示数变化分别为：ΔU＝|U1－U2|＝0.1V，ΔI＝|I1－I2|＝1.0mA，则ΔUU1＝0.13＝130，ΔII1＝13.可见电流表示数变化明显，说明Rx必为大电阻，采用内接法误差较小，即电压表应接在a点．此时Rx测＝U1I1＝3.03.0×10－3Ω＝1000Ω.[答案]a1000ΔU、ΔI的大小变化应相对自身的原值(U1、I1)，ΔU、ΔI直接比较没有物理意义！[典例3]用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材规格如下：(1)待测电阻Rx(约100Ω)(2)直流毫安表(量程0～10mA，内阻50Ω)(3)直流电压表(量程0～3V，内阻5kΩ)(4)直流电源(输出电压4V，内阻可不计)(5)滑动变阻器(阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A)(6)电键一个，导线若干条，根据器材、规格和实验要求画出电路图，在本题的实物图上连线．[思路点拨]比较RVRx和RxRA大小判断电流表的内、外接法；估算电路中的电流来确定滑动变阻器的接法．[规范解答]RVRx＝500，RxRA＝2，RVRx＞RxRA，所以Rx属于小电阻，故电流表应采用外接法．供电电路，若选用滑动变阻器限流接法，由于总电阻较小(0～15Ω)，即使阻值调到最大，电路电流I＝ERx＋RA＋R＝4165×106μA＝2.4×104μA≫10mA.所以滑动变阻器采用分压连接方式．电路图、实物电路连线如图．[答案]见规范解答1．一般，当Rx≫RA时选用电流表内接法；当Rx≪RV时，选用电流表外接法．2．相同条件下用限流接法能测量的，用分压接法一定能测量，反之用分压接法能测量的用限流接法就不一定能测量．[典例4]欲用伏安法测定一个阻值约12Ω的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是________，画出应采用的电路图．A．电池组(6V，内阻很小)；B．电流表(0～3A，内阻0.0125Ω)；C．电流表(0～0.6A，内阻0.125Ω)；D．电压表(0～3V，内阻3kΩ)；E．电压表(0～6V，内阻6kΩ)；F．滑动变阻器(0～20Ω，1A)；G．滑动变阻器(0～200Ω，0.3A)；H．电键、导线．[思路点拨]选电压表看电源电压；选电流表要估算电路中电流大小．[规范解答]①找出唯一性器材：被测电阻、电池组A.电键和导线H；②草画电路图(如图甲)；③估算最大值：当滑动变阻器的使用阻值为零时，电路中电流最大Im＝E/Rx≈612＝0.5A；④因此选用C和E都可同时使电流表和电压表指针半偏以上．变阻器选F(若选G则因额定电流小而容易烧毁，且不方便调节)．把电表接入时，用电流表外接法．此题中变阻器也可采用分压接法如图乙、丙所示．[答案]ACEFH外接限流式或外接分压式如解析图选电流表时，一般采用限流式，利用欧姆定律把滑动变阻器接入电阻为零，估算电路中电流的最大值，然后和电流表的量程比较．[典例5]实验电路图如图所示，请在实物图上连好实验电路．[思路点拨]先画电路图后连线，先画串联主电路后画并联．[规范解答]在实物图上连线应按下列顺序：如图，对照原理图从电源正极开始，依次画线①②③，然后再依次画线④⑤⑥，最后画线⑦⑧.[答案]见规范解答实物连线时，先分别接通“供电电路”和“测量电路”，然后按分压原理拼起来，拼接时注意电表极性和测量电路与供电电路的固定公共端．