2019-2020年高中物理二輪總復習 電表、電阻的測量教案.doc

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2019-2020年高中物理二輪總復習 電表、電阻的測量教案 xx年命題特點 近5年來對多用電表的使用、伏安法測電阻、電流表內(nèi)阻的測量頻繁考查，這些知識點是本單元的重點，也是今后高考的熱點.重視對電壓表、電流表、多用電表量程的選擇、讀數(shù)和正確使用的考查，重視對實際操作能力的考查，如實物圖連線；重視對實驗器材的選擇，實驗數(shù)據(jù)處理、實驗設計能力的考查，試題設計靈活、考查范圍廣，充分體現(xiàn)了“出活題、考能力”的思想. 電表的改半裝為新教材增加的內(nèi)容，可能成為今后高考的命題點.非理想電表對電路的影響，也是高考的熱點.以演示實驗和學生實驗為背景與實際應用相結合的設計性實驗和開放性實驗成為高考的一個新趨勢. 應試高分瓶頸 實際電表的靈活應用是高考中的能點：用電流表測電壓，用電壓表測電流. 命題點1 伏安法測電阻 命題點2 電表的改裝及電表內(nèi)阻的測量 命題點3 多用電表、探測黑箱內(nèi)電學元件及傳感器簡單應用 命題點1 伏安法測電阻本類考題解答錦囊 解答“伏安法測電阻”一類試題，主要掌握以下幾點： 1．伏安法測電阻的兩種接法 將待測電阻的粗約值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較若Rx》RA或 <，電流表用內(nèi)接法；若Rv》Rx或 > ，電流表用外接法． 2．滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法 一般情況下，若待測電阻小于變阻器最大阻值且實驗要求的電壓變化范圍不太大時，選擇限流式接法．下列情況必須選擇分壓式接法：(1)若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器額定電流或電表的量程時．(2)變阻器電阻遠小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻阻值，且實驗要求的電壓變化范圍較大時(3)實驗要求電壓從零開始連續(xù)變化時． Ⅰ 高考最新熱門題 1 (典型例題)用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(900～1000)： 電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V； 電壓表V1，量程為1.5 V，內(nèi)阻r1=750； 電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2=2 500； 滑線變阻器R，最大阻值約為100 單刀單擲開關K導線若干． (1)測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的，試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相應的英文字母標注)． (2)根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實物圖21-1-1上畫出連線． (3)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx_________. 命題目的與解題技巧：由于電壓表的阻值已知，所以可由歐姆定律得I=可知，電壓表的示數(shù)可以表示電流；并據(jù)此靈活處理內(nèi)、外接法．本題是設計、測量操作的綜合性實驗；考查考生設計一種用兩個電壓表測電阻電路的能力；考查實物圖的連線以及分析處理實驗結果的能力． [解析] (1)根據(jù)題意電源E電動勢約為9.0V，電壓表V1量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750，電壓表V2量程為5V內(nèi)阻r2=2 500，滑線變阻器R最大阻值約為100；決定了測量 900～1 000 待測電阻Rx的阻值測量電路，必須設計成滑線變阻器分壓式接法的電路．為了滿足測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的，因此電壓表V1不能作為分壓電路的路端電壓表，而電壓表V2作為分壓電路的路端電壓表是可以滿足測量要求的．如下圖． (2)實驗圖上連線如下圖示： (3)對第一種情況有：I2= 對第；種情況有：U2=U1+Ux，即Ux=U2-U1，Rx中的電流 [答案] (1)同解析(2)同解析 (4)Rx的公式為Rx= 2 (典型例題)用伏安法測量電阻阻值R，并求出電阻率P 給定電壓表(內(nèi)阻約為50k)、電流表(內(nèi)阻約為40)、滑線變阻器、電源、電鍵、待測電阻(約為250)及導線若干. (1)畫出測量R的電路圖； (2)圖21-1-2(a)中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟： ___________求出的電阻值R=_________(保留3位有效數(shù)字) (3)待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標為50分度的卡尺測量其長度與直徑，結果分別如圖21-1-2(b)、圖21-1-2(c)所示． 由-圖可知其長度為_________，直徑為__________. (4)由以上數(shù)據(jù)可求出p=___________.(保留3位有效數(shù)字) (1)實驗電路圖D 21-1所示(選畫兩個電路之一) (2)①作U-1直線，舍去左起第2點，其余5個點盡量靠近直線且均勻分布在直線兩側，②求該直張的斜率K，則R=K=229ll(221～237ll)均為正確) (3)0．800 cm 0．194cm (4)8．4610-2 llm(8．16 10-2～8．76 10-2llm)均為正確) 指導：本題幾乎包含了伏安法測電阻的全部實驗內(nèi)容，綜合考查考生基本儀器的使用、電中的設計實驗步驟、數(shù)據(jù)的處理等實驗能力． (1)本題所給電阻的阻值約250ll，與電壓表內(nèi)阻50kll相比仍屬于小電阻，所以采用“外接法”測量；由于題中沒有限制條件，實驗電路采用“分壓接法”、“限流接法”都可以． (2)實驗中作圖線的一般要求是：依據(jù)所描出的點作一條平滑的曲線或直線，盡可能讓數(shù)據(jù)點均勻分布在它的兩側．本題U-Ⅰ圖線應該是一條過原點的直線，明顯看出第二個點偏移較大，應該舍棄不用，用另外5個點和原點作出直線．計算作出直線的斜率就等于待測電阻的阻值，即R=K可以從直線上取一組數(shù)據(jù)(4．6 V，20 mA)，R=4．6／0．02= 230ll(3)由圖21-1-2a、圖21-1-2b讀圓柱長度L= 0．800cm，直徑d=1 mm+470．02 mm=1．94cm．要特別注意有效數(shù)字的位數(shù)，用cm為單位應讀到小數(shù)點后的第三位． 3 (典型例題)圖21-1-3．圖甲、乙是兩組同樣的器材實物圖，用來測量待測電阻R的阻值，每組器材中包括：電池、電鍵、變阻器、電壓表、電流表、待測電阻R、若干導線． (1)如果待測電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻不是小很多，但R的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多，試在圖甲中連線使之成為測量電路；如果待測電阻只的阻值比電流表的內(nèi)阻不是大很多，但R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多，試在圖乙中連線使之成為測量電路． (2)如果已知上述電壓表的內(nèi)阻Rv，和電流表的內(nèi)阻RA，對圖甲和圖乙中連成的測量電路，分別寫出計算待測電阻的公式(用測得的量和給出的電表內(nèi)阻來表示)． 答案:(1)如圖021-2所示 (2)用圖甲線路時，R=①；用圖乙線中時，R= ②． 指導：本題考查“伏安法”測電阻的“內(nèi)接法”與“外接法”電路，為減小系統(tǒng)誤差正確選擇實驗電路與接線操作的能力．實驗中由于設計本身或測量工具對實驗的影響而產(chǎn)生的誤差稱為系統(tǒng)誤差．“伏安法”測電阻實驗中由于電流表和電壓表存在內(nèi)阻，產(chǎn)生的實驗誤差就屬于這一類誤差．(1)R的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多，采用“內(nèi)接法”電路時，電流表的分壓將很小，引起的系統(tǒng)誤差較小；R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多，采用“外接法”電路時電壓表的分流將很小，引起的系統(tǒng)誤差較?。?2)如果已知電表的內(nèi)阻，把電表的分壓或分流因素考慮在內(nèi)計算，算出的電阻值可以更精確些．用甲圖線路時，減去電流分壓，計算公式為R=； 用乙圖線路時，減去電壓表的分流，計算公式為 R=． 4 (典型例題)在測定金屬電阻率的實驗中，用伏安法測量電阻．將實驗電路圖畫在方框中．為了完成整個實驗，除你在電路中已畫出的器材外，還需要用哪些儀器?用這些儀器測量哪些量? 答：________；_______. 計算電阻率p的公式是p=________. 答案:毫米刻度尺、螺旋測微器；d，l；io 指導：金屬絲電阻值較小，因而電流表要外接． 伏安法測電阻的電路圖如圖D 21-3，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，用米尺測金屬絲的長度l． . Ⅱ 題點經(jīng)典類型題 1 (典型例題) (1)某同學用伏安法測電阻Rx兩測量電路圖電流表分別為內(nèi)接和外接，其他條件都相同．若用21-1-5(甲)電路，兩表讀分別為2.00 V和0.30 A；若用21-1-5(乙)圖電路，兩表讀數(shù)為1-51 V和0-31A為了使測出的電阻值誤差較小，實驗應選用圖 ________所示電路．選用此電路的測量值比真實值_______(偏大或偏小)． (2)21-1-6給出了測量Rx所用的全部器材．請按照選好的電路用導線把所給器材連接起來，使之成為測量電路．注意兩個電表要選用適當量程．請在坐標圖中畫出U-I圖線，并求出Rx= ______. (3)這位同學選好的電路進行測量，數(shù)據(jù)記錄如下： 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 U(V) 0.81 1.21 1.51 1.70 1.79 2.31 2.51 I(A) 0.16 0.24 0.30 0.33 0.40 0.42 0.50 命題目的與解題技巧：這是一道全面考查伏安法測電阻的題目，它既考了原理，也考了操作和數(shù)據(jù)處理． [解析] (1)兩種方案相比較，電壓表讀數(shù)的相對變化為,電流表讀數(shù)的相對變化為 二者相比電壓表讀數(shù)變化大，說明電流表在電路中分壓不可忽略，因而應選電路乙．在此圖中，由于伏特表分流，所以測量值小于真實值 (2)因每節(jié)干電池電動勢為1.5 V，所以伏特表量只需 3V；限于電池本身允許通過的電流，結合第(3)問題表中數(shù)據(jù)，電流表選0.6A量程，電路圖略． (3)圖線略 [答案] (1)乙，偏小(2)電流表選0.6A量程，電壓表選3V量程(3)Rx=0.5. 2 (典型例題) (1)用游標為50分度的卡尺測定某圓筒的內(nèi)徑時，卡尺上的示數(shù)如圖21-1-7，可讀出圓筒的內(nèi)徑為 ________mm． (2)圖21-1-8(甲)甲所示是用伏安法測量電阻的實驗電路圖，只是電壓表未接人電路中．圖2l-1-8(乙)是相應的實驗器材，其中待測量的未知電阻Rx阻值約為1 k，電流表量程20mA、內(nèi)阻小于1，電壓表量程15V、內(nèi)阻約1.5 k，電源輸出電壓約12V，滑動變阻器甲的最大阻值為200，滑動變阻器乙的最大阻值為20． ①在圖甲的電路圖中把電壓表連接到正確的位置上． ②根據(jù)圖甲的電路圖把圖乙的實物連成實驗電路． ③說明在實驗中兩個滑變阻器起什么作用以及有何不同 答案:(1)11．14mm (2)①安培表內(nèi)接(圖略)②略 (3)滑動變阻器作分壓器，R甲粗調(diào)，R乙，微調(diào) 指導：(1)游標尺讀數(shù)時先據(jù)游標尺“0”刻線讀整數(shù)(單位 mm)，再找游標尺對齊位置(第七條劃線)，因而讀數(shù)為11+ 7=11．14mm (2)考查電流表的內(nèi)接或外接；滑動變阻器的靈活使用及實物連接． ①略 ②因Rx>>RA，故安培表內(nèi)接；③如題中圖使用滑動變阻器，=個滑動變阻器串接在電路中地位對等，但R甲明顯大于 R乙，所以R甲是粗調(diào)，R乙細調(diào)． 3 (典型例題)一般情況下，導體的電阻會隨著溫度的改變，某同學研究了一白熾燈兩端的電壓與電流的關系，得出如下一組數(shù)據(jù)： I/A 0 0.040 0.072 0.094 0.116 0.156 0.182 U/V 0 0.75 1.38 1.80 2.30 3.20 4.30 I/A 0.196 0.210 0.220 0.230 0.248 0.264 0.280 U/N 5.00 6.10 7.20 8.30 10.30 12.30 14.50 在21-1-9(甲)的方格紙中畫出了電流和電壓的關系圖線． 請回答下列問題： (1)實驗過程中用到了下列器列：直流電源、滑動變阻器 (最大值為30)、電壓表(內(nèi)阻約104)、電流表(內(nèi)阻約0.01)，以及開關一只，導線若干．請按實驗要求：①在21-1-9(乙)中畫出電路②在21-1-9(丙)中給實物連線； (2)從圖線和實驗數(shù)據(jù)均可看出，當該燈炮兩端的電壓大于3.2V時，燈炮的阻值會發(fā)生明顯的改變．通常我們把小于3.2V的圖線區(qū)域叫做線性區(qū)域，大于3.2V的圖線區(qū)域叫做非線性區(qū)域，當該燈炮正常發(fā)光時，其電壓值是在線性區(qū)域，還是在非線性區(qū)域?為什么? 答案:略 指導：從列表和圖象中可知被測電阻在電流小(溫度低)時和電流大(溫度高)時的電阻值，進而可確定電流表內(nèi)接還是外接；又電流(電壓)值從“0”開始，所以滑動變阻器就接成分壓式． (1)如圖D 21-4所示 (2)非線性區(qū)域，因為在非線性區(qū)域內(nèi)，燈絲電阻隨電壓變化明顯，可保持電燈功率基本不變，亮度穩(wěn)定． 4 (典型例題)如圖21-1-10甲所示是測量待測電阻Rx的電路圖，由于電壓表、電流表有內(nèi)阻對實驗產(chǎn)生影響，使測值出現(xiàn)誤差，為使測量更準確，按以下操作分別測有兩組數(shù)據(jù)：S(S為單刀雙擲開關)接a時，電壓表、電流表示數(shù)分別為U1、I1；S接b時，電壓表、電流表示數(shù)分別為U2、I2． (1)在圖乙所示實物圖上用導線連接好電路； (2)如果電壓表示數(shù)變化很小，電流表示數(shù)變化較大，待測電阻Rx_________，該值較真實值偏__________(“大”或“小”)； (3)如果電流表示數(shù)變化很小，電壓表示數(shù)變化較大，待測電阻Rx__________，該值較真實值偏_______(“大”或“小”)． 答案:(1)略 (2)，大 (3) ，小 (1)本題考查實驗原理及操作． (2)電壓表示數(shù)變化小，表示電流表分壓小，內(nèi)阻可不計；而電流表示數(shù)變化大，意味著電壓表分流明顯，內(nèi)阻不夠大，所以電流表應內(nèi)接S應接b：Rx=，此值實際含電流表內(nèi)阻，所以偏大． (3)對比第(2)項可知，S應接a：Rx=，小 Ⅲ 新高考命題方向預測 1 有一待測的電阻器Rx,其阻值約在40～50之間，如21-1-11表所示是一些準備用來測量待測電阻阻值的實驗器材． 器材 代號 規(guī)格 電壓表 V 量程0～10V，內(nèi)電阻約20k 電流表 A1 量程0～50Ma,內(nèi)電阻約20 電流表 A2 量程0～300mA,內(nèi)電阻約4 滑動變阻器 R1 最大阻值為10額定電流為1A 滑動變阻器 R2 最大電阻為3000額定電流顯0.1A 直流電源 E 電動勢為9V，內(nèi)電阻約0.5 開關So和導線若干 實驗要求從零開始，多測出幾組電流、電壓值，以便畫出I-U圖線，為了實驗能正常進行并減少測量誤差，還要求滑動變阻器便于調(diào)節(jié). (1)選用適當?shù)钠鞑脑O計一個符合要求的測量電路，在答題卷的方框內(nèi)畫出電路圖并標出所用器材的代號． (2)按照電路圖在實物圖34上連線． 答案:電路圖如圖D 21-5實物圖連線如圖D 2l-6． 指導：(1)電路中最小電流Imin=180mA，故電流表選A2，因，所以電流表用外接法，實驗要求從零開如多測出幾組電流、電壓值，故滑動變阻和分壓式接法選 R1，電路圖如圖D 21-5所示．(2)實物圖連線如圖D 21-5所示． 2 要用伏安法來測定一個阻值在25k左右的電阻Rx的較準確值，備用的器材如下表： 器材 代號 規(guī)格 直流電流表 A1 0～100μA、內(nèi)阻為2k A2 0～500μA、內(nèi)阻為0.3k 直流電壓表 V1 0～10V、內(nèi)阻為100k V2 1～50V、內(nèi)阻為500k 直流穩(wěn)壓電源 U 輸出電壓15V、額定電流1A 滑動變阻器 R 0～1k、額定功率1W 為使測量的結果達到較高的準確度，則： (1)測量電路應選擇______(電流表內(nèi)接還是外接) (2)控制電路應采用_____(限流電路或分壓電路) (3)電流表應選用______電壓表應選用______.此外，還有電鍵一個，導線若干． 答案:(1)電流表內(nèi)接法 (2)分壓電路 (3)A2；V1指導：測量電路、供電電路，先分開考慮，然后畫出電路圖．為提高測量的精確度，待測電阻兩端電壓變化范圍要大些，故控制電路應接成分壓電路，因Rx，兩端電壓最大可達15 V，僅為 V2量程(0～15V)的，讀數(shù)誤差較大，因此電壓表以選V1(0～10 V)為宜，但實驗中 應注意不Rx兩端電壓超過10V，電路中的最大電流不會超過 A=0．4mA=400μA，故電流表應選A2(0～5001μA)，比較后發(fā)現(xiàn)RxRA故應把電流表內(nèi)接，實驗電路圖為 D 21-7所示． 3 為了測定一根長為20.00cm、直徑為0.220mm的鎳鉻絲最阻率(電阻率約為110-6m)，提供下列器材： A．電動勢為15V的直流電源一個 B．量程為0～200μA、內(nèi)阻約為3.7 k的電流表一個．坣 C．量程為0～20 mA、內(nèi)阻約為40的電流表一個． D。量程為0～2A、內(nèi)阻約為0.4的電流表一個． E．量程為0～12V、內(nèi)阻約為40k的電壓表一個． F．量程為0～15 V、內(nèi)阻約為50 k的電壓表一個． G.阻值為0～10 K、額定電流為1 A的滑動變阻器 一個． H．阻值為0～1、額定電流為0.1 A的滑動變阻器一個． I.開關一個 J．導線若干 現(xiàn)采用圖21-1-12所示電路進行測定，請按實驗需要，選出適當?shù)钠鞑模? 答案: A、C、E、H、I、J 指導：由于電源只有一個，A必選，由R=ρ算出鎳鉻絲的電阻約為526ll，先不考慮電流表、滑動變阻器的阻值，估算出電路中的最大電流Im=A≈29mA，可知電流表應選C，只要控制電路中的電流不超過20 nA就行．由于電源電熱僅15 V，考慮到滑動變阻器等器件的分壓，鎳鉻絲上的電壓可被控制在12 V內(nèi)，電表選E．由于阻值0～10ll的滑動變阻器調(diào)到最大值時，電路中的電流仍超過所選電流表的量程，所以滑動變阻器只能選H．另外，I和J則是必選的．