2019-2020年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 電表的改裝及電表內(nèi)阻的測(cè)量教案.doc

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2019-2020年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 電表的改裝及電表內(nèi)阻的測(cè)量教案 解答“電表的改裝及電表內(nèi)阻的測(cè)量”一類試題，主要掌握以下內(nèi)容： 電表可以看成是能展示自身電流或電壓值的電阻，測(cè)定其內(nèi)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(cè)定電流表A1的內(nèi)阻，采用如圖21-2-1(甲)所示的電路．其中A1是待測(cè)電流表，量程為300μA，內(nèi)阻約為100； A2是標(biāo)準(zhǔn)電流表，量程是200μA； R1是電阻箱，阻值范圍0～999.9； R2是滑動(dòng)變阻器； R3是保護(hù)電阻； E是電池組，電動(dòng)勢(shì)為4 V，內(nèi)阻不計(jì)； S1是單刀擲開(kāi)關(guān)，S2是單刀雙擲開(kāi)關(guān)． (1)根據(jù)電路圖22-2-1(甲)，請(qǐng)?jiān)趫D21-2-1(乙)中畫(huà)出連線，將器材連接成實(shí)驗(yàn)電路． (2)連接好電路，將開(kāi)關(guān)S2扳到接點(diǎn)a處，接通開(kāi)關(guān)S1，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R2使電流表A2的讀數(shù)是150 μA；然后將開(kāi)關(guān)S2扳到接點(diǎn)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(cè)電流表A1的內(nèi)阻 Rg=________. (3)上述實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論怎樣調(diào)整滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)端位置，都要保證兩塊電流表的安全．在下面提供的四個(gè)電阻中，保護(hù)電阻R3應(yīng)選用________：(填寫(xiě)阻值相應(yīng)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(gè)滑動(dòng)變阻器供選用．既要滿足上述實(shí)驗(yàn)要求，又要調(diào)整方便，滑動(dòng)變阻器_______(填寫(xiě)阻值相應(yīng)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(gè)測(cè)量性實(shí)驗(yàn)，采用比較法測(cè)出電流表的內(nèi)阻．考查考生電路器材的連接，電阻箱示數(shù)讀法，滑線變阻器和保護(hù)電阻的選擇的能力．考查考生應(yīng)用歐姆定律的原理測(cè)量電流表的內(nèi)阻的能力． [解析] (1)略 (2)電阻箱R1的讀數(shù)：1000+108+16+0.13=86.3 S2板到b后，相當(dāng)于用R1代替A1，由于A2示數(shù)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(nèi)阻，R3選20 k的比較好． (4)根據(jù)第(3)問(wèn)的分析，R1小于7 k，A2示數(shù)有可能超過(guò)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(xiàn)有二塊59C2型的小量程電流表C(表頭)，滿偏電流為50 μA，內(nèi)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(dòng)變阻器R1，最大阻值20；滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)1.5V；電池E2，電動(dòng)勢(shì)3.0V；電池E3，電動(dòng)勢(shì)4.5 V；(所有電池內(nèi)阻均不計(jì)) 標(biāo)準(zhǔn)電流表A，滿偏電流1.5 mA； 單刀單擲開(kāi)關(guān)S1和S2，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S3，電阻絲及導(dǎo)線若干． (1)采用如圖21-2-3(甲)所示電路測(cè)量表頭的內(nèi)阻，為提高測(cè)量精確度，選用的滑動(dòng)變阻器為_(kāi)____；選用的電池為 _________ (2)將C改裝成兩量程電流表，現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)電流表逐一進(jìn)行核對(duì)(僅核對(duì)1 mA量程)，畫(huà)出所用電路圖，圖中待核對(duì)的電流表符號(hào)用■來(lái)表示． 答案:(1)① R2(或最大阻值100kll)② J3(或電動(dòng)勢(shì)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(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過(guò)表頭的電流超過(guò)其滿偏電流而損壞． (3)如圖D 21-8 指導(dǎo)：本題要求把一個(gè)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(cè)電流表內(nèi)阻的原理，能否聯(lián)系實(shí)際操作，應(yīng)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(yīng)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(dòng)勢(shì)較大，故應(yīng)選E3． (2)略 (3)要核對(duì)改裝后的電流表，應(yīng)把它與標(biāo)準(zhǔn)電表串聯(lián)；為從0開(kāi)始校時(shí)，應(yīng)接成分壓電路。 3 (典型例題)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖21-2-4(a)所示，有：電池E、電動(dòng)勢(shì)約10 V、內(nèi)阻約1；電流表A1、量程10A、內(nèi)阻r1約為0.2； 電流表A2、量程300 mA、內(nèi)阻r2約為5；電流表A3、量程250mA、內(nèi)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(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干． 要求用圖21-2-4圖(b)所示的電路測(cè)定圖中電流表A的內(nèi)阻 (1)在所給的三個(gè)電流表中，哪幾個(gè)可用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻? (2)在可測(cè)的電流表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象，在實(shí)物圖上連成測(cè)量電路． (3)你要讀出的物理量是_____，用這些物理量表示待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是_______. 答案:(1)A2、A3 (2)若測(cè)r3，實(shí)物圖如圖D 21-9所示 (3) A2、A3兩電流表的讀數(shù)I2、I3和電阻箱R1的阻值Rx r3= 指導(dǎo)：(1)對(duì)所給器材的分析可以確定用分流電路測(cè)定，電流表A，的量程太大，按精確測(cè)量的要求，它不能與另外兩個(gè)電表配合使用，所以可以測(cè)定的是A1與A3電流表的內(nèi)阻．(2)若測(cè)r3，實(shí)物圖如圖D21-9．(3)需要讀出A1、A3，兩電流表的讀數(shù)I2、I3和電阻箱 R1的阻值Rx根據(jù)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(cè)微器測(cè)量一金屬薄板厚度時(shí)的示數(shù)，此讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)_____mm． (2)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一電壓表■，量程為150 mV，內(nèi)阻約為150．現(xiàn)要將其改裝成量程為10 mA的電流表，并進(jìn)行校準(zhǔn)，為此，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：干電池E(電動(dòng)勢(shì)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(gè)量程)及開(kāi)關(guān)K． (a)對(duì)電表改裝時(shí)必須知道電壓■表的內(nèi)阻可用圖21-2-6的電路測(cè)量電壓表的內(nèi)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(yīng)選用的量程是________.若合上K，調(diào)節(jié)滑線變阻器后測(cè)得電壓表的讀數(shù)為150 mV，電流表■的讀數(shù)為1.05A，則電壓表的內(nèi)阻Rmv為．(取三位有效數(shù)字) (b)在對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)，把■作為標(biāo)準(zhǔn)電流表，畫(huà)出對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)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(hào)或字母標(biāo)注．圖中電阻箱的取值是______(取三位有效數(shù)字)，電流表■應(yīng)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(dǎo)：(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)(以mm為單位)由固定尺上讀出整數(shù)部分：6mm，可動(dòng)尺上讀出0．124mm(注意估瀆)，然后加起來(lái)為：6．124mm． (2)(a)由題目提供數(shù)據(jù)知，被測(cè)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(nèi)阻的準(zhǔn)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(zhǔn)的電流表量程應(yīng)不小于改裝后的電流量程10mA，即15 mA． Ⅱ 題點(diǎn)經(jīng)典類型題 1 (典型例題)如21-2-7，A中電源電動(dòng)勢(shì)為E，其內(nèi)阻可以忽略，R1為滑動(dòng)變阻器，R2為電阻箱，A為電流表．用此電路，經(jīng)以下步驟可近似測(cè)得A的內(nèi)阻RA： ①閉合S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程Io； ②保持R1不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2，使電源表讀數(shù)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(shí)物圖中畫(huà)出連接導(dǎo)線． (2)真實(shí)值與測(cè)得值之差除以真實(shí)值叫做測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差，即．試導(dǎo)出它與電源電動(dòng)勢(shì)E、電流表量程Io及電流表內(nèi)阻只RA的關(guān)系式． 命題目的與解題技巧：本題直接利用半偏法測(cè)電表內(nèi)阻，考查實(shí)驗(yàn)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(jiàn)解析 (2) 2 (典型例題)為了測(cè)量一個(gè)量程為3.0V的直流電壓表的內(nèi)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(shí)驗(yàn)步驟有： A.閉合開(kāi)關(guān)S B．將電阻箱Ro的阻值調(diào)到零 C.將電阻箱Ro的阻值調(diào)到最大 D．調(diào)節(jié)電阻箱Ro的阻值，使電壓表指針指示在1.5V，記下此時(shí)電阻箱RO的阻值 E．調(diào)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．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S 把必要的實(shí)驗(yàn)步驟選出來(lái)，并將各步驟的字母代號(hào)按合理的操作順序排列在橫線上________. (2)若上述實(shí)驗(yàn)步驟D中，讀出Ro的阻值為3 600，則電壓表內(nèi)阻Rv=________ . 答案:(1)GBAEDH (2)3600 指導(dǎo)：這種半偏法測(cè)電阻的關(guān)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(kāi)關(guān)S之前應(yīng)先讓分壓器觸頭移至b端，以保證被測(cè)部分在合上S之后電壓很小(為零)，當(dāng)置R0=0時(shí)合上 S，使Ro上的滑片向。端移動(dòng)，直至電壓表示數(shù)滿偏，如果RV R，那么在調(diào)R0。增大的時(shí)候，分壓部分就可以認(rèn)為電壓不變． (2)根據(jù)串聯(lián)電路分壓關(guān)系：當(dāng)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(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)測(cè)量電流表A1的內(nèi)電阻r1，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)出多組數(shù)據(jù)． 表1 器材（代號(hào)） 規(guī)格 電流表（A1） 量程10mA，內(nèi)阻r1,待測(cè)（約40 ） 電流表（A2） 量程500μA，內(nèi)阻r2=750 , 電壓表（A） 量程10V，內(nèi)阻r3=10k 電阻（R1） 阻值約為100 ，保護(hù)電路作用 滑動(dòng)變阻器（R2） 總阻值約為50 電池（E） 電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小 電鍵（S） 導(dǎo)線若干 (1)在虛線方框中畫(huà)出電路圖，標(biāo)明所用的器材的代號(hào)； (2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組計(jì)算r，，則所用的表達(dá)式為r=_______. 答案:①可考慮將兩個(gè)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(dǎo)：用伏安法測(cè)A1，的內(nèi)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(cè)出電壓即可． (1)被測(cè)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(cè)量顯然過(guò)大，而用電流表A：測(cè)量時(shí)， A2的最大電壓值為U2=I2r2=0．375 V，很合適．若滑動(dòng)變阻器接成限流的形式，則電路中點(diǎn)電阻的：R總==150ll，由保護(hù)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(hù)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(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量電流表的內(nèi)阻Rg,測(cè)量電路圖21—2—10(甲)所示． (1)將圖乙中的實(shí)驗(yàn)器材連成實(shí)驗(yàn)電路； (2)如果此電流表的滿偏電流為200gA，內(nèi)阻測(cè)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(gè)阻值為_(kāi)_____的電阻； (3)用標(biāo)準(zhǔn)電壓表校對(duì)改裝后的電壓表時(shí)，改裝的電壓表讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)偏_____.(填“大”或“小”) 答案:(1)圖略 (2)串 14．5ll (3)小 指導(dǎo)：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(cè)得的阻值比實(shí)會(huì)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(biāo)準(zhǔn)電壓表校對(duì)時(shí)應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)表并聯(lián)，改靖表因電阻偏大而電流偏?。词緮?shù)偏小． Ⅲ 新高考命題方向預(yù)測(cè) 1 在“把電流表改裝為電壓表的實(shí)驗(yàn)”中，需要利用21-2—11所示的電路測(cè)定電流表的內(nèi)阻，步驟如下：①接通S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度； ②再接通S2，調(diào)節(jié)R2，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的一半； ③讀出R2的阻值，即認(rèn)為rg=R2.已知電流表滿偏電流為500μA．其內(nèi)阻約在100 左右． 實(shí)驗(yàn)室配有可變電阻有： A.電阻箱(0—10 ) B．電阻箱(0—9 999 ) C.滑動(dòng)變阻器(0—200 ) D．滑動(dòng)變阻器(0—20k ) (1)電路圖中R1選_____，R2應(yīng)選_____. (2)若上述實(shí)驗(yàn)中，讀得R2的阻值為100 ，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值和真實(shí)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(yīng)______聯(lián)一個(gè)阻值為_(kāi)_____ 的電阻． 答案:(1)D、B (2)偏小 (3)串 3900 指導(dǎo)：(1)“半偏法”測(cè)電流表的內(nèi)阻時(shí)，必須滿足滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)大于電阻箱的取值，故R1應(yīng)選D．R2的阻值應(yīng)大于等于電流表的內(nèi)阻，故R2應(yīng)選B． (2)當(dāng)S2 閉合后R2與rg并聯(lián)的總電阻小于rg，此時(shí)干中中電流大于滿偏電流入，因而通過(guò)R2的電流I2>，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)是I2R2=故R2>Rg (3)應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻，由U=Ig(R+rg)得 =3900 2 某同學(xué)設(shè)計(jì)了21—2—12所示電路測(cè)量量程為1V的電壓表的內(nèi)阻Rv(Rv在800～900 之間)．實(shí)驗(yàn)方法和步驟如下： ①斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s，按圖連接好電路 ②把滑動(dòng)變阻器的觸頭P滑動(dòng)b端 ③將電阻箱的阻值調(diào)到零 ④閉合開(kāi)關(guān)S ⑤調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器尺的阻值，使電壓表的示數(shù)為1 V ⑥調(diào)節(jié)電阻箱Ro的阻值使電壓表示數(shù)為0.5 V，讀出此時(shí)電阻箱Ro的阻值，此值即為電壓表的內(nèi)電阻Rv的測(cè)量值 ⑦最后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S 實(shí)驗(yàn)室可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有： A.待測(cè)電壓表 B．滑動(dòng)變阻器，最大阻值1 000 C．滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)約為6 V，內(nèi)阻可忽略以及導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)等． 按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問(wèn)題： (1)要使用本方法測(cè)量得比較精確，而且使用儀器個(gè)數(shù)最少，除了電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)和待測(cè)電壓表外，還應(yīng)從提供的B、C、D、E 器材中選用 ____(用器材前面的序號(hào)字母表示)． (2)對(duì)于用上述方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻Rv的測(cè)量值R測(cè)和真實(shí)值R真及測(cè)量誤差，下列說(shuō)法正確的是 A．R測(cè)>R真 B．R測(cè)R真.若Rv，越大，改變R0時(shí)時(shí)電路的影響越小，測(cè)量值R測(cè)相對(duì)于真實(shí)值 R真的誤差越?。? (3)如圖D 2l-12所示． 3 現(xiàn)有完全相同的小量程電流表兩只(電阻約為100 )允許通過(guò)電流為1 mA，現(xiàn)有如下器材： 電源E1，電動(dòng)勢(shì)約1.5 V 滑動(dòng)變阻器R1(0～100 ，1 A) 滑動(dòng)變阻器R2(0～1700 ，0.3 A) 定值電阻R3(10 ) 定值電阻R4(典型例題) 電阻箱尺(0～9 999 ) 單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1 開(kāi)關(guān)S2和導(dǎo)線若干 (1)為盡可能精確測(cè)定■電阻，請(qǐng)畫(huà)出設(shè)計(jì)電路． (2)所選用的器材(填儀器代號(hào)) (3)寫(xiě)出測(cè)量步驟： ①_________ ②_________ ③_________ ④_________ 答案:(1)如圖D 21-13 (2)E1、R1、R、S1、S2和導(dǎo)線 (3)見(jiàn)指導(dǎo)． 指導(dǎo)：(1)電流表內(nèi)阻約為100ll，允許通過(guò)電流為1mA，故電流表兩端最大電壓為0．1 V，滑動(dòng)變阻器可選R1，連接為分壓電路，如圖D 21-13所示． (2)所選用的器材E1、R1、S1、S2和導(dǎo)線． (3)步驟：①將R1，滑片稱到最左端． ②S1接至1，閉合S2，緩慢移R1，滑片使兩電流表示數(shù)為某一值(如0．8mA)． ③將R調(diào)至最大，S1接至2點(diǎn)，調(diào)節(jié)R的值使 ④電阻箱的示數(shù)等于電流表的阻值． 4 一只量程為150V的電壓表，內(nèi)阻Rg=20103 ，將一電阻只與該電壓表串聯(lián)后接到電壓為110 V的電路中，這時(shí)電壓表的示數(shù)為5 V，則電阻R1__________； 串聯(lián)只后，作為一只改裝后的電壓表，其量程為_(kāi)_____. 答案: 420Kll；3300 V 指導(dǎo)：當(dāng)串聯(lián)后所接電壓U1=110 V時(shí) 得 ll=420Kll 又由 得 U′g