高考物理新课标总复习配套讲义第50课时 电.docx
- 文档编号:7011236
- 上传时间:2023-01-16
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:350.90KB
高考物理新课标总复习配套讲义第50课时 电.docx
《高考物理新课标总复习配套讲义第50课时 电.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理新课标总复习配套讲义第50课时 电.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考物理新课标总复习配套讲义第50课时电
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22Ω。
[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
电流表的读数大于流过待测电阻的电流,故R测 测小 电阻 内接法 电流表 分压 电压表读数大于待测电阻两端的电压,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=5.0Ω,其余器材如下。 ①电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.2Ω); ②电压表(量程0~3V,内阻约为9kΩ); ③滑动变阻器R(阻值0~20Ω); ④电源: 电动势为3.0V,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,并且已经绘出了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=5.94Ω,故金属丝的电阻为Rx=0.94Ω。 [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,有一种方法叫作等效替代法,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3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,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. R0D. 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6V); 一个滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A); 两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA); 两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω); 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“×1k”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)=3V的电压表,一个量程为I=Ig+ =1A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=60Ω,R2=80Ω。 (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=80Ω-60Ω=20Ω。 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30kΩ,电流表内阻约为2Ω)。 (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=0.5mm+0.01mm×19.5=0.695mm; (2)合金丝的电阻R约为11Ω×10=110Ω; (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 答案: (1)0.695(0.692~0.696均正确) (2)110 (3)见解析图 (4)< 电压表分流(或“电流表电流测量值大于通过合金丝电流的真实值”,表达意思正确即可) 4.(2015·重庆高考)同学们测量某电阻丝的电阻Rx,所用电流表的内阻与Rx相当,电压表可视为理想电压表。 (1)若使用如图甲所示电路图进行实验,要使得Rx的测量值更接近真实值,电压表的a端应连接到电路的________点(选填“b”或“c”)。 (2)测得电阻丝的UI图如图乙所示,则Rx为________Ω(保留两位有效数字)。 (3)实验中,随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态,某同学发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化,他们对此现象进行探究,在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下,得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图丙所示。 由图可知当风速增加时,Rx会________(选填“增大”或“减小”)。 在风速增加过程中,为保持电阻丝两端电压为10V,需要将滑动变阻器RW的滑片向________端调节(选填“M”或“N”)。 (4)为了通过电压表的示数来显示风速,同学们设计了如图丁所示的电路。 其中R为两只阻值相同的电阻,Rx为两根相同的电阻丝,一根置于气流中,另一根不受气流影响, 为待接入的理想电压表。 如果要求在测量中,风速从零开始增加,电压表的示数也从零开始增加,则电压表的“+”端和“-”端应分别连接到电路中的__________点和__________点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。 解析: (1)由于电流表的内阻与Rx相当,即Rx较小,所以电流表外接时误差较小,故电压表的a端应接电路的c点。 (2)由UI图像可知电阻Rx= = Ω≈4.1Ω。 (3)根据Rxv图像可知,风速越大时电阻Rx越小。 要使Rx两端的电压不变,需增大与Rx并联的RW的电阻,即将滑动变阻器RW的滑片向M端滑动。 (4)当风速增大时,受气流影响的电阻丝Rx的阻值逐渐减小,d点的电势逐渐降低。 开始时,b、d两点电势差为零,所以电压表的“+”端接b点、“-”端接d点时能满足条件。 答案: (1)c (2)4.1(4.0~4.2) (3)减小 M (4)b d 5.(2017·南通调研)小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值(约几百欧)。 R是滑动变阻器,R0是电阻箱,S2是单刀双掷开关,部分器材规格图乙中已标出。 (1)根据图甲实验电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。 (2)正确连接电路后,断开S1,S2接1。 调节好多用电表,将两表笔接触Rx两端的接线柱,粗测其阻值,此过程中存在的问题__________。 正确操作后,粗测出Rx的阻值为R′。 (3)小明通过下列步骤,较准确测出Rx的阻值。 ①将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的________(选填“A”或“B”)端。 闭合S1,将S2拨至1,调节变阻器的滑片P至某一位置,使电压表的示数满偏。 ②调节电阻箱R0,使其阻值________(选填“大于R′”或“小于R′”)。 ③将S2拨至“2”,保持变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,此时电阻箱示数为R1,则Rx=________。 (4)实验中,滑动变阻器有两种规格可供选择,分别是: R2(0~10Ω);R3(0~5000Ω)。 为了减小实验误差,滑动变阻器应选________(选填“R2”或“R3”)。 解析: (1)根据电路图连接实物图,如图所示: (2)测量电阻时,要把电阻与其他元件断开。 (3)①闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端,使电压表示数都为零;②调节电阻箱R0,使其阻值小于R′;③将S2拨至“2”,保持变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,则此时并联部分的电阻相等,Rx的阻值等于电阻箱的阻值,即Rx=R1。 (4)由于电阻Rx的阻值约几百欧,为方便调节,滑动变阻器应选R3。 答案: (1)见解析图 (2)待测电阻未与其他元件断开 (3)①A ②小于R′ ③R1 (4)R3 一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求) 1.如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线,横轴和纵轴分别表示电压U和电流I,图线上点A的坐标为(U1,I1),过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2,小灯泡两端的电压为U1时,电阻等于( ) A. B. C. D. 解析: 选B 由电阻的定义式R= 可知,B正确,其他选项错误。 要特别注意R≠ 。 2.某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10(24V,220W)和10个相同的指示灯X1~X10(220V,2W),将其连接在220V的交流电源上,电路如图所示,若工作一段时间后L2灯丝烧断,则( ) A.X1的功率减小,L1的功率增大 B.X1的功率增大,L1的功率增大 C.X2的功率增大,其他指示灯的功率减小 D.X2的功率减小,其他指示灯的功率增大 解析: 选C 由串、并联电路的知识知,若L2灯丝烧断,电路的电阻值变大,电流变小,除X2两端电压变大外,其他电压变小,故选C。 3.如图所示,E为电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。 当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。 现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是( ) A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小 C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,U减小 解析: 选B 滑动触点由a向b移动时,R2阻值减小,所以总电阻减小,电路中总电流增大,则内电压增大,路端电压减小,故U减小;总电流增大,R3两端电压也增大,所以并联电压减小,故I1减小,I2增大。 4.如图所示的电路中,闭合开关S后,灯泡L1、L2都能发光。 后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏),电压表的读数增大,由此可推断,这个故障可能是( ) A.电阻R1断路 B.电阻R2短路 C.灯L1两接线柱间短路 D.电阻R2断路 解析: 选D 根据题设条件,电路中的某种故障产生两个后果: 一是灯L2突然变亮;二是电压表的读数增大。 只有符合这两个条件的故障才是可能的故障。 因为电压表的读数增大,所以路端电压增大,电源内阻消耗的电压减小,说明电路总电阻增大。 若电阻R1断路,会导致总电阻增大,总电流减小,而此时灯L2两端电压会减小,致使灯L2变暗,故选项A错。 若电阻R2短路,灯L2将不亮,选项B错。 若灯L1两接线柱间短路,电路的总电阻减小,总电流增大,电压表的读数减小,不符合题意,选项C也错。 若电阻R2断路,电路的总电阻增大,总电流减小,电压表的读数增大,符合题意。 而总电流减小,导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小,灯L2两端电压增大,灯L2变亮,故选项D正确。 5.(2016·北京高考)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。 为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是( ) A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B.一个伏特表和多个定值电阻 C.一个安培表和一个电阻箱 D.两个安培表和一个滑动变阻器 解析: 选D 由E=U+Ir、E=IR+Ir、E=U+ r知,要测量E和r,需要测出多组U、I或I、R或U、R值,选项A、B、C均可满足测量需要,选项D中R无法测出,最不可取。 6.如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线,下列说法中正确的是( ) A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等 B.电流都是I0时,两电源的内电压相等 C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势 D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻 解析: 选AC 甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),外电路是纯电阻说明两电源的外电阻相等,故A正确;图线的斜率大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值),图线甲的斜率大于图线乙的斜率,表明甲的内阻大于乙的内阻,故D错误;图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小,由图线可知,甲与U轴交点的坐标值比乙的大,表明甲的电动势大于乙的电动势,故C正确;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为甲的内阻较乙的内阻大,所以当电流都为I0时,甲电源的内电压较大,故B错误,故选A、C。 7.如图所示,已知电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,定值电阻R=2Ω,通过小灯泡的电流为1A,已知小灯泡的电阻为3Ω,小型直流电动机的线圈电阻r′=1Ω,则( ) A.电动机两端的电压为1V B.电动机两端的电压为6V C.电动机的输入功率为6W D.电动机的输出功率为5W 解析: 选BCD 电动机两端的电压UM=E-I(R+RL+r)=12V-1×(2+3+1)V=6V,故选项A错误,选项B正确;电动机的输入功率P=UMI=6×1W=6W,P出=P-I2r′=6W-1W=5W,故选项C、D正确。 8.如图所示,电源的电动势E=1.5V,内阻r=2Ω,两个定值电阻均为8Ω,平行板电容器的电容C=3×10-6F,则( ) A.开关断开时两极板间的电压为 V B.开关断开时电容器的带电荷量为4×10-6C C.开关接通时两极板间的电压为1V D.开关接通时电容器的带电荷量为3×10-6C 解析: 选CD 电容器两极板间的电压等于R2两端的电压,开关S断开时,电路中的总电流I= = A=0.15A,电容器的极板电压U=IR2=0.15×8V=1.2V,此时电容器的带电荷量Q=CU=3×10-6×1.2C=3.6×10-6C,故选项
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考物理新课标总复习配套讲义第50课时 高考 物理 新课 复习 配套 讲义 50 课时
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)