2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 專題突破與題型專練 電學(xué)創(chuàng)新實驗（一）課件 新人教版選修3-1.ppt

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專題突破與題型專練 電學(xué)創(chuàng)新實驗(一),題型核心 探究,題型一:電表的改裝與內(nèi)阻的測量 1.電表的改裝,【例1】 (2016海南卷,12)某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示,圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路.,(1)已知表頭G滿偏電流為100 μA,表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 Ω.R1,R2和R3是定值電阻.利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表,然后再將其改裝為兩個量程的電壓表.若使用a,b兩個接線柱,電壓表的量程為1 V;若使用a,c兩個接線柱,電壓表的量程為3 V.則根據(jù)題給條件,定值電阻的阻值應(yīng)選R1= Ω,R2= Ω,R3= Ω. (2)用量程為3 V、內(nèi)阻為2 500 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表V對改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn).所用電池的電動勢E為5 V;滑動變阻器R有兩種規(guī)格,最大阻值分別為50 Ω和 5 kΩ.為方便實驗中調(diào)節(jié)電壓,圖中R應(yīng)選用最大阻值為 Ω的滑動變阻器. (3)校準(zhǔn)時,在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近 (選填“M”或“N”)端. (4)若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn),造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小,則表頭G內(nèi)阻的真實值 (選填“大于”或“小于”)900 Ω.,,?思維導(dǎo)圖?,,,(3)在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近M端,使并聯(lián)部分分壓為零,起到保護(hù)作用. (4)造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小,說明通過表頭G的電流偏小,則實際電阻偏大,故表頭G內(nèi)阻的真實值大于900 Ω. 答案:(1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于,,誤區(qū)警示,正確認(rèn)識電表指針偏轉(zhuǎn)的原理 (1)電表的指針在線圈電流所受安培力的驅(qū)動下偏轉(zhuǎn),電流大,偏轉(zhuǎn)角大,讀數(shù)就大;電流小,偏轉(zhuǎn)角小,讀數(shù)就小. (2)若電壓值是確定的,當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)值小,則是因為真實電流小于設(shè)計時的標(biāo)準(zhǔn)電流,進(jìn)一步的原因是真實電阻小于設(shè)計時所用的阻值.,2.半偏法測電表的內(nèi)阻,【例2】 (2015全國Ⅱ卷,23)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍.某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法),實驗室提供的器材如下: 待測電壓表(量程3 V,內(nèi)阻約為3 000 Ω),電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω,額定電流2 A),電源E(電動勢6 V,內(nèi)阻不計),開關(guān)兩個,導(dǎo)線若干. (1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分,將電路圖補充完整.,(2)根據(jù)設(shè)計的電路,寫出實驗步驟: . (3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′,與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比,RV′ RV(填“”“=”或“”),主要理由是 .,,?思路探究? (1)半偏法測電表的內(nèi)阻時,先使電表滿偏,還是先使電表半偏? (2)要使電壓表由滿偏變?yōu)榘肫?是需要并聯(lián)還是串聯(lián)一個電阻?這個電阻的阻值與電壓表內(nèi)阻的阻值有什么關(guān)系? 答案:(1)先使電表滿偏,然后用分流、分壓的方法使電表半偏. (2)與電壓表串聯(lián)上一個電阻可以使電壓表讀數(shù)減小,串聯(lián)上電阻的阻值等于電壓表內(nèi)阻.,,解析:(1)因滑動變阻器阻值較小,所以選擇滑動變阻器的分壓接法.實驗電路如圖所示. (2)移動滑動變阻器的滑片,以保證通電后電壓表所在支路分壓最小;閉合開關(guān)S1,S2,調(diào)節(jié)R1,使電壓表的指針滿偏;保持滑動變阻器滑片的位置不變,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱R0,使電壓表的指針半偏;讀取電阻箱所示的電阻值,此即為測得的電壓表內(nèi)阻.,,(3)斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài),電壓表所在支路總電阻增大,分得的電壓也增大;此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓,故RV′ RV(其他合理說法均可). 答案:見解析,【針對訓(xùn)練1】 (2018遼寧錦州市高二測試)現(xiàn)有一量程為3 V的電壓表,內(nèi)阻為5～6 kΩ.為了較準(zhǔn)確地測量其內(nèi)阻,在沒有電流表的情況下,某同學(xué)設(shè)計了如圖(甲)所示的實驗電路,按此電路可以測出電壓表的內(nèi)阻.,,解析:(1)如圖所示. 答案:(1)見解析圖,(1)試根據(jù)圖(甲)所示的電路圖,完成如圖(乙)所示的實物連線.,(2)若電源E、滑動變阻器R2、電阻箱R1各有兩組可供選擇: 電源E: a.電源(提供電壓Ua=2.0 V) b.電源(提供電壓Ub=5.0 V) 滑動變阻器R2: a.最大阻值20 Ω b.最大阻值1 700 Ω 電阻箱R1: a.0～999.9 Ω b.0～9 999.9 Ω 為了減小實驗誤差,電源E應(yīng)選 (選填序號“a”或“b”,下同),滑動變阻器R2應(yīng)選 ,電阻箱R1應(yīng)選 .,,解析:(2)電壓表的量程為3 V,電源E應(yīng)選b;滑動變阻器R2采用分壓式接法,選最大阻值較小的a;當(dāng)電壓表半偏時,電阻箱R1與電壓表內(nèi)阻近似相等,則應(yīng)選b. 答案:(2)b a b,(3)該同學(xué)在開關(guān)都斷開的情況下,檢查電路連接無誤后,接通電路前應(yīng)將滑動變阻器的滑動頭P置于 端,后續(xù)必要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.閉合開關(guān)S1 B.閉合開關(guān)S2 C.斷開開關(guān)S1 D.斷開開關(guān)S2 E.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 F.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 G.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 H.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度,,解析:(3)接通電路前應(yīng)將滑動變阻器的滑動頭P置于A端,確保開始實驗時輸出電壓最小;實驗過程中電壓表先滿偏,后半偏,步驟可以為ABEDG或BAEDG. 答案:(3)A ABEDG或BAEDG,(4)按正確的實驗步驟操作完成后,如果所得的R1的阻值為5 400.0 Ω,則圖(甲)中被測電壓表V的內(nèi)阻RV的測量值為 Ω,該測量值 (選填“略大于”“略小于”或“等于”)實際值.,,答案:(4)5 400.0 略大于,題型二:電阻的測量,1.伏安法測電阻 (1)伏安法測電阻的原理:用電流表和電壓表測出待測電阻的電流和電壓,根據(jù)部分電路歐姆定律R= 即可求得待測電阻的阻值.,(2)兩種測量電路,【例3】 (2018浙江溫州中學(xué)高二期末)某同學(xué)現(xiàn)要測量一段金屬絲的電阻,當(dāng)他用多用電表粗測該金屬絲的電阻時,發(fā)現(xiàn)其電阻很小.為了較精確地測量該金屬絲的電阻,他設(shè)計了如圖(甲)所示的電路原理圖.其中定值電阻的阻值為R0=5.0 Ω,其余器材如下. ①電流表(量程0～0.6 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω); ②電壓表(量程0～3 V,內(nèi)阻約為9 kΩ); ③滑動變阻器R(阻值0～20 Ω); ④電源(提供電壓U=3.0 V); ⑤開關(guān)、導(dǎo)線若干. 試分析下列問題:,(1)在本實驗中閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至 端(選填“a”或“b”). (2)在圖(乙)所示實物圖中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請根據(jù)實驗電路圖將實物圖連接好. (3)實驗中將多次測量出來的數(shù)據(jù)已經(jīng)描入了如圖(丙)所示的U-I坐標(biāo)系中,并且已經(jīng)作出了U-I圖像.根據(jù)圖像可求得該金屬絲的電阻為Rx= Ω (保留兩位小數(shù)).,,?思路探究? (1)圖(甲)中伏安法測量的是哪部分電路的阻值? (2)圖(丙)中圖像的斜率表示什么物理意義? 答案:(1)Rx和R0的串聯(lián)值. (2)Rx和R0的串聯(lián)值. 解析:(1)滑動變阻器以分壓式接法接入電路,為確保電路中儀器的安全,在閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至a端.,,(2)如圖所示,答案:(1)a (2)見解析圖 (3)0.94(0.92～1.00之間均可),2.替代法測電阻,【例4】 為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路.圖中A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表,R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱,S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀開關(guān),E為電源.完成下列實驗步驟中的填空.,,解析:(1)S撥向接點1,接通S1,待測表頭和R0,A0及電源組成串聯(lián)電路,調(diào)節(jié)R0,使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置,記下此時A0的讀數(shù)I. (2)S撥向接點2,調(diào)節(jié)RN,使A0的讀數(shù)仍為I,則RN接入電路的電阻就等于待測表頭的電阻. (3)多次重復(fù),計算RN的平均值,可減小誤差. 答案:(1)R0 標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0) (2)RN 標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I (3)平均值,(1)將S撥向接點1,接通S1,調(diào)節(jié) ,使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置,記下此時 的讀數(shù)I; (2)然后將S撥向接點2,調(diào)節(jié) ,使 ,記下此時RN的讀數(shù); (3)多次重復(fù)上述過程,計算RN讀數(shù)的 ,此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值.,3.電橋法測電阻 (1) 電橋平衡:測量電路如圖所示,實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3,電流表的 電流為零.,(3)由上述平衡條件也可求出被測電阻Rx的阻值.,【例5】 用如圖所示的電路可以測量電阻的阻值.圖中Rx是待測電阻,R0是定值電阻,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( ),,答案:C,【針對訓(xùn)練2】 (2018南通高三調(diào)研)小明用如圖(甲)所示的電路測量電阻Rx的阻值(約幾百歐).R是滑動變阻器,R0是電阻箱,S2是單刀雙擲開關(guān),部分器材規(guī)格圖(乙)中已標(biāo)出. (1)根據(jù)圖(甲)實驗電路,在圖(乙)中用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖連接完整.,,解析:(1)根據(jù)電路圖連接實物圖,如圖所示.,答案:(1)見解析圖,(2)正確連接電路后,斷開S1,S2接1.調(diào)節(jié)好多用電表,將兩表筆接觸Rx兩端的接線柱,粗測其阻值,此過程中存在的問題是 .正確操作后,粗測出Rx的阻值為R′.,,解析:(2)測量電阻時,要把電阻與其他元件斷開. 答案:(2)待測電阻未與其他元件斷開,,解析:(3)①閉合開關(guān)前,將滑動變阻器的滑片P調(diào)至圖(甲)中的A端,使開關(guān)S1閉合前后電壓表示數(shù)都為零;②調(diào)節(jié)電阻箱R0,使其阻值小于R′;③將S2撥至“2”,保持變阻器滑片P的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表再次滿偏,則此時并聯(lián)部分的電阻相等,Rx的阻值等于電阻箱的阻值,即Rx=R1. 答案:(3)①A ②小于R′ ③R1,(3)小明通過下列步驟,較準(zhǔn)確測出Rx的阻值. ①將滑動變阻器的滑片P調(diào)至圖(甲)中的 (選填“A”或“B”)端.閉合S1,將S2撥至1,調(diào)節(jié)變阻器的滑片P至某一位置,使電壓表的示數(shù)滿偏. ②調(diào)節(jié)電阻箱R0,使其阻值 (選填“大于R′”或“小于R′”). ③將S2撥至“2”,保持變阻器滑片P的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表再次滿偏,此時電阻箱示數(shù)為R1,則Rx= .,,(4)實驗中,滑動變阻器有兩種規(guī)格可供選擇,分別是:R2(0～10 Ω);R3(0～ 5 000 Ω).為了減小實驗誤差,滑動變阻器應(yīng)選 (選填“R2”或“R3”).,解析:(4)由于電阻Rx的阻值約幾百歐,為方便調(diào)節(jié),滑動變阻器應(yīng)選R3. 答案:(4)R3,