2022年高中物理二輪總復習 電表、電阻的測量教案

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1、2022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(shè)計能力的考查，試題設(shè)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(yīng)用相結(jié)合的設(shè)計性實驗和開放性實驗成為高考的一個新趨勢.

2、應(yīng)試高分瓶頸 實際電表的靈活應(yīng)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(yīng)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

3、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

4、 單刀單擲開關(guān)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(yīng)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(shè)計、測量操作的綜合性實驗；考查考生設(shè)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

5、處理實驗結(jié)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(shè)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

6、 [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(jié)果分別如圖2

7、1-1-2(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(cè)，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)8．46×10-2 ll·m(8．16 ×10-2～8．76 × 10-2ll·m)均為正確) 指導：本題幾乎包含了伏安法測電阻的全部實驗

8、內(nèi)容，綜合考查考生基本儀器的使用、電中的設(shè)計實驗步驟、數(shù)據(jù)的處理等實驗?zāi)芰Γ? (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(cè)．本題U-Ⅰ圖線應(yīng)該是一條過原點的直線，明顯看出第二個點偏移較大，應(yīng)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

9、)由圖21-1-2a、圖21-1-2b讀圓柱長度L= 0．800cm，直徑d=1 mm+47×0．02 mm=1．94cm．要特別注意有效數(shù)字的位數(shù)，用cm為單位應(yīng)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

10、)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(shè)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?。籖

11、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

12、：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(yīng)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

13、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,

14、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(yīng)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(jié)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 ______

15、__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(yīng)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

16、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(guān)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.

17、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(guān)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(guān)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(

18、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

19、 (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(guān))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”

20、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(yīng)內(nèi)接S應(yīng)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(yīng)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0～50

21、Ma,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(guān)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?zāi)苷＿M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(shè)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

22、 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

23、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(jié)果達到較高的準確度，則： (1)測量電路應(yīng)選擇______(電流表內(nèi)接還是外接) (2)控制電路應(yīng)采用_____(限流電路或分壓電路) (3)電流表應(yīng)選用______電壓表應(yīng)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(yīng)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

24、)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(yīng)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(yīng)選A2(0～5001μA)，比較后發(fā)現(xiàn)Rx?RA故應(yīng)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1×10-6·m)，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

25、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(guān)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(yīng)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．