2019-2020年高考物理 第8章 電學(xué)實驗 電阻的測量方法（二）（第3課時）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案.doc

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2019-2020年高考物理 第8章 電學(xué)實驗 電阻的測量方法（二）（第3課時）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標】（在學(xué)習(xí)完本節(jié)課后檢查檢查自己學(xué)習(xí)目標是否完成） 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、(xx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。可選用的器材有： 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．斷開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：（xx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）（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)xx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是標準電流表，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、（xx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，認為當變阻器的滑片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?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 ④.3.0103（3.0k） 【解析】②認為當變阻器的滑片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，記下電流表指針所指位置； 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，記下電流表指針所指位置；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xx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。] 歸納內(nèi)容： 1、 2、