2019-2020年高中物理二輪總復習 電表的改裝及電表內阻的測量教案.doc
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2019-2020年高中物理二輪總復習 電表的改裝及電表內阻的測量教案 解答“電表的改裝及電表內阻的測量”一類試題，主要掌握以下內容： 電表可以看成是能展示自身電流或電壓值的電阻，測定其內阻的方法有伏安法R=，替代法、半偏法. I 高考最新熱門題 1 (典型例題)為了測定電流表A1的內阻，采用如圖21-2-1(甲)所示的電路．其中A1是待測電流表，量程為300μA，內阻約為100； A2是標準電流表，量程是200μA； R1是電阻箱，阻值范圍0～999.9； R2是滑動變阻器； R3是保護電阻； E是電池組，電動勢為4 V，內阻不計； S1是單刀擲開關，S2是單刀雙擲開關． (1)根據電路圖22-2-1(甲)，請在圖21-2-1(乙)中畫出連線，將器材連接成實驗電路． (2)連接好電路，將開關S2扳到接點a處，接通開關S1，調整滑動變阻器R2使電流表A2的讀數是150 μA；然后將開關S2扳到接點b外，保持R2不變，阻箱各旋鈕的位置21-2-1(丙)所示，電阻箱R1，的阻值是_____ ，則待測電流表A1的內阻 Rg=________. (3)上述實驗中，無論怎樣調整滑動變阻器R2的滑動端位置，都要保證兩塊電流表的安全．在下面提供的四個電阻中，保護電阻R3應選用________：(填寫阻值相應的字母)． A．200k B．20k C．15k D．20 (4)下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用．既要滿足上述實驗要求，又要調整方便，滑動變阻器_______(填寫阻值相應的字母)是最佳選擇． A．1k B．5k C．10k D．25k 命題目的與解題技巧：本題是一個測量性實驗，采用比較法測出電流表的內阻．考查考生電路器材的連接，電阻箱示數讀法，滑線變阻器和保護電阻的選擇的能力．考查考生應用歐姆定律的原理測量電流表的內阻的能力． [解析] (1)略 (2)電阻箱R1的讀數：1000+108+16+0.13=86.3 S2板到b后，相當于用R1代替A1，由于A2示數不變，故二者等值． (3)由題意知，電阻總阻值為R總= =27k，拋去R2、R1及A1的內阻，R3選20 k的比較好． (4)根據第(3)問的分析，R1小于7 k，A2示數有可能超過150μA，R1，太大(25k)則阻值用不了，使用不方便，故取C [答案] (1)圖21-2-2 (2)86.3 86.3 (3)B (4)C 2 (典型例題)現有二塊59C2型的小量程電流表C(表頭)，滿偏電流為50 μA，內阻約為800～850，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表． 可供選擇的器材有：滑動變阻器R1，最大阻值20；滑動變阻器R2，最大阻值100k電阻箱R1，最大阻值9 999，定值電阻RO，阻值1k； 電池E1，電動勢1.5V；電池E2，電動勢3.0V；電池E3，電動勢4.5 V；(所有電池內阻均不計) 標準電流表A，滿偏電流1.5 mA； 單刀單擲開關S1和S2，單刀雙擲開關S3，電阻絲及導線若干． (1)采用如圖21-2-3(甲)所示電路測量表頭的內阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻器為_____；選用的電池為 _________ (2)將C改裝成兩量程電流表，現有兩種備選電路，示于21-2-3(乙)和21-2-3(丙)圖______為合理電路，另一電路不合理的理由是______ (3)將改裝后的電流表與標準電流表逐一進行核對(僅核對1 mA量程)，畫出所用電路圖，圖中待核對的電流表符號用■來表示． 答案:(1)① R2(或最大阻值100kll)② J3(或電動勢4．5 V) (2)① 乙②圖D 21-8電路在通電狀態(tài)下，更換量程會造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞． (3)如圖D 21-8 指導：本題要求把一個微安表改裝為雙量程的毫安表，考查考生是否理解用半偏法測電流表內阻的原理，能否聯(lián)系實際操作，應用歐姆定律的原理合理選取雙量程的電流表電路。 (1)依半偏法原理須在閉合S2，前后使干路電流保持不變，因而要保證RR′，應選R2；在這種情況下仍要保證總電流I不變，需用的電源電動勢較大，故應選E3． (2)略 (3)要核對改裝后的電流表，應把它與標準電表串聯(lián)；為從0開始校時，應接成分壓電路。 3 (典型例題)實驗室中現有器材如實物圖21-2-4(a)所示，有：電池E、電動勢約10 V、內阻約1；電流表A1、量程10A、內阻r1約為0.2； 電流表A2、量程300 mA、內阻r2約為5；電流表A3、量程250mA、內阻r3約為5； 電阻箱R1、最大阻值999.9，阻值最小改變量為0.1； 滑線變阻器R2、最大阻值100；開關S；導線若干． 要求用圖21-2-4圖(b)所示的電路測定圖中電流表A的內阻 (1)在所給的三個電流表中，哪幾個可用此電路精確測出其內阻? (2)在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物圖上連成測量電路． (3)你要讀出的物理量是_____，用這些物理量表示待測內阻的計算公式是_______. 答案:(1)A2、A3 (2)若測r3，實物圖如圖D 21-9所示 (3) A2、A3兩電流表的讀數I2、I3和電阻箱R1的阻值Rx r3= 指導：(1)對所給器材的分析可以確定用分流電路測定，電流表A，的量程太大，按精確測量的要求，它不能與另外兩個電表配合使用，所以可以測定的是A1與A3電流表的內阻．(2)若測r3，實物圖如圖D21-9．(3)需要讀出A1、A3，兩電流表的讀數I2、I3和電阻箱 R1的阻值Rx根據分流原理 I3r3=(I2-I3)，解得r3=RX. 4 (典型例題) (1)圖21-2-5給出的是用螺旋測微器測量一金屬薄板厚度時的示數，此讀數應為______mm． (2)實驗室內有一電壓表■，量程為150 mV，內阻約為150．現要將其改裝成量程為10 mA的電流表，并進行校準，為此，實驗室提供如下器材：干電池E(電動勢為1.5 V)，電阻箱R滑線變阻器R，電流表■(有1.5 mA.15mA與150mA三個量程)及開關K． (a)對電表改裝時必須知道電壓■表的內阻可用圖21-2-6的電路測量電壓表的內阻．在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中電流表■應選用的量程是________.若合上K，調節(jié)滑線變阻器后測得電壓表的讀數為150 mV，電流表■的讀數為1.05A，則電壓表的內阻Rmv為．(取三位有效數字) (b)在對改裝成的電流表進行校準對，把■作為標準電流表，畫出對改裝成的電流表進行校準的電路原理圖(滑線變阻器作限流使用)，圖中各元件要用題中給出符號或字母標注．圖中電阻箱的取值是______(取三位有效數字)，電流表■應選用的量程是_________. 答案:1)6．124(6．123～6．125均可) (2)(a)1．5 mA 143ll (b)如圖D 21-10所示 16．8ll 15 mA 指導：(1)螺旋測微器的讀數(以mm為單位)由固定尺上讀出整數部分：6mm，可動尺上讀出0．124mm(注意估瀆)，然后加起來為：6．124mm． (2)(a)由題目提供數據知，被測電壓表的最大電流約為Im=，所以電流表選1．5mA，因而電表串聯(lián)故二者電流相等，所以電壓表內阻的準確值為R==143ll (b)把量程1 mA的電壓表改成量程10mA的電流表，并聯(lián)的分壓電阻R分得了9mA電流，因而其阻值為R==16．8ll；用于校準的電流表量程應不小于改裝后的電流量程10mA，即15 mA． Ⅱ 題點經典類型題 1 (典型例題)如21-2-7，A中電源電動勢為E，其內阻可以忽略，R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，A為電流表．用此電路，經以下步驟可近似測得A的內阻RA： ①閉合S1，斷開S2，調節(jié)R1，使電流表讀數等于其量程Io； ②保持R1不變，閉合S2，調節(jié)R2，使電源表讀數等于，然后讀出R2的值，取RA≈R2. (1)按圖A所示電路，在圖B所給出的實物圖中畫出連接導線． (2)真實值與測得值之差除以真實值叫做測量結果的相對誤差，即．試導出它與電源電動勢E、電流表量程Io及電流表內阻只RA的關系式． 命題目的與解題技巧：本題直接利用半偏法測電表內阻，考查實驗原理、連接電路及誤差分析 [解析] (1)電路如圖21-2-8 (2)∵ ①，又有②，聯(lián)立①②得 [答案] (1)見解析 (2) 2 (典型例題)為了測量一個量程為3.0V的直流電壓表的內電阻只，(約幾千歐)，可以采取21-2-9所示的電路． (1)可供選擇的實驗步驟有： A.閉合開關S B．將電阻箱Ro的阻值調到零 C.將電阻箱Ro的阻值調到最大 D．調節(jié)電阻箱Ro的阻值，使電壓表指針指示在1.5V，記下此時電阻箱RO的阻值 E．調節(jié)變阻器只的滑片，使電壓表指示3.0V P．把變阻器只的滑片P滑到a端 G．把變阻器R的滑片P滑到b端 H．斷開開關S 把必要的實驗步驟選出來，并將各步驟的字母代號按合理的操作順序排列在橫線上________. (2)若上述實驗步驟D中，讀出Ro的阻值為3 600，則電壓表內阻Rv=________ . 答案:(1)GBAEDH (2)3600 指導：這種半偏法測電阻的關鍵是保證路端電壓不變的情況下，電壓表與分壓用的電阻箱平分路端電壓． (1)在閉合開關S之前應先讓分壓器觸頭移至b端，以保證被測部分在合上S之后電壓很小(為零)，當置R0=0時合上 S，使Ro上的滑片向。端移動，直至電壓表示數滿偏，如果RV R，那么在調R0。增大的時候，分壓部分就可以認為電壓不變． (2)根據串聯(lián)電路分壓關系：當電壓表分得的電壓減半，另一半必為R0分得，故二者電阻相等 3 (典型例題)從表1中選出適當的實驗器材，設計一個電路來測量電流表A1的內電阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測出多組數據． 表1 器材（代號） 規(guī)格 電流表（A1） 量程10mA，內阻r1,待測（約40 ） 電流表（A2） 量程500μA，內阻r2=750 , 電壓表（A） 量程10V，內阻r3=10k 電阻（R1） 阻值約為100 ，保護電路作用 滑動變阻器（R2） 總阻值約為50 電池（E） 電動勢1.5V，內阻很小 電鍵（S） 導線若干 (1)在虛線方框中畫出電路圖，標明所用的器材的代號； (2)若選測量數據中的一組計算r，，則所用的表達式為r=_______. 答案:①可考慮將兩個電流表并聯(lián)，如圖D 21-11所示，兩表中的電流可以由表直接讀出，控制電路可用限流式，也可以用分壓式，如圖D 21-11所示． 指導：用伏安法測A1，的內阻r1，由于A1，可以顯示自身的電流，所以只須再用一只合適的電流表測出電壓即可． (1)被測電阻允許加的最大電壓為Ul=I1R1=0．4V，用量程為10V的電壓表測量顯然過大，而用電流表A：測量時， A2的最大電壓值為U2=I2r2=0．375 V，很合適．若滑動變阻器接成限流的形式，則電路中點電阻的：R總==150ll，由保護電阻R1和滑變阻器串聯(lián)使用，可以完成；因R2明顯小于保護電阻R1，所以R2分壓接法也可以． (2)用A1、A2，并聯(lián)，故：r1= 4 (典型例題)在電流表改裝電壓表的實驗中，需要測量電流表的內阻Rg,測量電路圖21—2—10(甲)所示． (1)將圖乙中的實驗器材連成實驗電路； (2)如果此電流表的滿偏電流為200gA，內阻測量值Ra=500，要把該表改裝成量程為3 V的電壓表，需_____聯(lián)一個阻值為______的電阻； (3)用標準電壓表校對改裝后的電壓表時，改裝的電壓表讀數比標準電壓表讀數偏_____.(填“大”或“小”) 答案:(1)圖略 (2)串 14．5ll (3)小 指導：由串聯(lián)分壓的知所以Rg+R串=15104ll=15kll 所以R串=15kll-500ll=14.5kll 因半偏法電阻測得的阻值比實會值小，所以改裝所串的分壓電阻偏大因恧人裝后的電阻偏大，與標準電壓表校對時應與標準表并聯(lián)，改靖表因電阻偏大而電流偏?。词緮灯。? Ⅲ 新高考命題方向預測 1 在“把電流表改裝為電壓表的實驗”中，需要利用21-2—11所示的電路測定電流表的內阻，步驟如下：①接通S1，調節(jié)R1，使電流表指針偏轉到滿偏刻度； ②再接通S2，調節(jié)R2，使電流表指針偏轉到滿偏刻度的一半； ③讀出R2的阻值，即認為rg=R2.已知電流表滿偏電流為500μA．其內阻約在100 左右． 實驗室配有可變電阻有： A.電阻箱(0—10 ) B．電阻箱(0—9 999 ) C.滑動變阻器(0—200 ) D．滑動變阻器(0—20k ) (1)電路圖中R1選_____，R2應選_____. (2)若上述實驗中，讀得R2的阻值為100 ，則電流表內阻的測量值和真實值相比______(填“偏大”或“偏小”)． (3)若將此電流表改裝成量程為2 V的電壓表，應______聯(lián)一個阻值為______ 的電阻． 答案:(1)D、B (2)偏小 (3)串 3900 指導：(1)“半偏法”測電流表的內阻時，必須滿足滑動變阻器的阻值遠大于電阻箱的取值，故R1應選D．R2的阻值應大于等于電流表的內阻，故R2應選B． (2)當S2 閉合后R2與rg并聯(lián)的總電阻小于rg，此時干中中電流大于滿偏電流入，因而通過R2的電流I2>，由并聯(lián)電路的特點是I2R2=故R2>Rg (3)應串聯(lián)一個電阻，由U=Ig(R+rg)得 =3900 2 某同學設計了21—2—12所示電路測量量程為1V的電壓表的內阻Rv(Rv在800～900 之間)．實驗方法和步驟如下： ①斷開開關s，按圖連接好電路 ②把滑動變阻器的觸頭P滑動b端 ③將電阻箱的阻值調到零 ④閉合開關S ⑤調節(jié)滑動變阻器尺的阻值，使電壓表的示數為1 V ⑥調節(jié)電阻箱Ro的阻值使電壓表示數為0.5 V，讀出此時電阻箱Ro的阻值，此值即為電壓表的內電阻Rv的測量值 ⑦最后斷開開關S 實驗室可供選擇的實驗器材有： A.待測電壓表 B．滑動變阻器，最大阻值1 000 C．滑動變阻器，最大阻值10 D．電阻箱，最大阻值999.9 ，阻值最小改變量為0.1 E．電阻箱，最大阻值99.9 ，阻值最小改變量為0.1 F.電源電動勢約為6 V，內阻可忽略以及導線和開關等． 按照這位同學設計的實驗方法，回答下列問題： (1)要使用本方法測量得比較精確，而且使用儀器個數最少，除了電源、導線、開關和待測電壓表外，還應從提供的B、C、D、E 器材中選用 ____(用器材前面的序號字母表示)． (2)對于用上述方法測出的電壓表內阻Rv的測量值R測和真實值R真及測量誤差，下列說法正確的是 A．R測>R真 B．R測
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