2012届高考物理恒定电流专题复习教案5

2012高考复习电学部分精讲精练恒定电流4电阻的测量【课标要求】1．理解运用欧姆定律进行电阻的测量2．理解安培表、伏特表内阻对测量造成的系统误差3．掌握一些特殊测量电阻的方法【知识精要】1．伏安法：根据欧姆定律，用伏特表、安培表测出电阻两端电压和通过电阻的电流，求出电阻值．伏安法测量电阻有两种基本电路：内接法和外接法．内接法和外接法比较：比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因电流表测量结果准确，电压表测量结果偏大，原因为电流表的分压作用。电压表测量结果准确，电流表测量结果偏大，原因是电压表的分流作用．测量结果XXARRRIUR测(偏大)XVXVXRRRRRIUR测（偏小）适用条件XR＞＞ARXR＜＜VR如何选择为减小测量误差，可先将待测电阻的粗约值与电压表、电流表内阻进行比较，若XR＜VARR，则XR可视为小电阻，用外接法，测量结果偏小；若XR＞VARR，则XR可视为大电阻，用内接法，测量结果偏大。2．测量时如何选择仪器的规格选择仪器，一要注意仪器的安全，二要使电表指针有较大偏转，三要便于操作。例如：待测电阻R，约为10Ω，额定功率为2W．电阻允许通过的电流：P=I2R，RPI约为0.45A，两端电压最大为4.5V．电源选择：若供选电源有：1个电动势为1.5V的干电池，蓄电池一组，其电动势为6.0V，1个电动势为10V的电源．1.5V电源、电压太低，产生电流太小，不易读准确，10V电源，太高，电流较大，容易超过电阻额定功率，故选6.0电源为好．直流电压表的选择：电压表量程应略大于5.0V为好，但不能过大．例如，电压表V1：量程10V，内阻10kΩ，V2，量程30V，内阻30kΩ,选V1即可．直流安培表的选择：安培表量程应大于0.5A，不宜太大．例如：安培表A1量程为0.6A内阻0.5Ω，A2量程3.0A，内阻0.1Ω．选A1即可．3．滑动变阻器的使用如图所示，把B与C接入电路，起控制电路电流作用，当滑动头P从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小．注意实验开始时应将滑动头P至于右端D。如果把变阻器C、D接线柱与电源连接，C与B与用电器相连。用电器与CP间电阻并联，用电器与CP间电压相等，改变P的位置改变用电器两端电压，实现调制电压作用。当滑线变阻器总电阻为R0，负载电阻为R，变阻器CP间电阻为R时,CP间总电阻//RRRRRCP，若R＞＞R/,无论P在什么位置，RCP=R,负载电压UR的大小只由R决定,即URRUR/，所以，可看成负载上的电压与R成正比,比较理想的分压作用．因此实验中选择滑动变阻器时，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。4．几种测量电阻的方法：1．用电压表和已知阻值的定值电阻R0来测量待测电阻的阻值：（1）用电压表和定值电阻来测量待测电阻的阻值这种方法的原理是串联电路的分压原理．其典型的电路图如图，分别用电压表测量出定值电阻R0和待测电阻Rx的电压U0和Ux，因为串联电路的电流处处相等，故而有：xxRURU00，所以可得00RUURxx．但是这种方法需要连接两次电路，而考试时一般都要求我们采用一次接线，这时我们可以采用如图的电路图．当开关断开时，我们可以用电压表测出定值电阻两端的电压U0，当开关闭合时，我们可以用电压表测量出电源的电压U，按上面的分析，我们可以得到：00RUURxx000RUUU。当然，一次接线还有其它的接法，你能自己完成吗？另外，近来有的省市将单刀双掷开关引入了试题，这时我们可以采用如右图的电路图。当开关掷向１时，电压表测量的是R0两端的电压U0；当开关掷向2时，电压表测量的是Rx两端的电压Ux．故有：00RUURxx．（2）用电流表和已知阻值的电阻R0测量待测电阻的阻值：用电流表和定值电阻R0来测量待测电阻Rx的阻值这种方法的原理是并联电路的分流原理．其典型的电路图如图，用电流表分别测量出通过R0和Rx的电流Io和Ix，因为并联电路各支路两端的电压相等，所以有xxRIRI00，故而有：xxIRIR00．显然，如果只有一个开关和电流表，这种方法需要采用两次接线，请同学们仿照上面电压表的例子自己完成一次接线或用单刀双掷开关与电流表测量电阻的电路图。另外，用电流表和定值电阻测量待测电阻的阻值还有一种方法：先将定值电阻单独接入电路，读出这时电流表的读数I1，然后再将定值电阻与待测电阻串联接入电路，读出这时电流表的读数I2．因为电源电压不变，所以有：)(0201xRRIRI,因此有0201RIRIRx。（3）用等效法测量电阻如图所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路．其中Rx是待测电阻，R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于Rx）．其实验步骤如下：（1）按照电路图连接好电路，在闭合开关前，将滑动变阻器R的滑片P置于滑动变阻器的阻值最大端，并且将电阻箱R0的阻值调至最大；（2）闭合开关S；（3）闭合开关S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数I；（4）先断开开关S2，再闭合开关S1，保持滑动变阻器R的电阻不变，调节电阻箱R0的阻值，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的阻值，则它就是我们测得的待测电阻的阻值。当然，用等效法测量电阻也可以不用电流表而用电压表，具体做法请大家独立思考。【名师点拨】例1：如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10V和0.1A，那么待测电阻RX的测量值比真实值________，真实值为________．(电流表的内阻为0.2Ω)解析：此电路为伏特表外接法，电压表的测量值偏大，据欧姆定律，测量值R偏大．测量值R＝U/I＝10/0.1Ω＝100Ω实际上是电流表内阻和待测电阻之和，因此真实值为100Ω－0.2Ω＝99.8Ω．点评：在分析伏安法测电阻的误差问题时，关键是判断误差到底是出于电压表还是电流表的读数，然后根据相关的知识求解即可。例2：如图，用伏安法测电阻时，如果不知道待测电阻的大概值时，为了选择正确的电路以减少误差，可将电压表一个接头分别在a、b两点接触一下，如果安培表读数没有显著变化，则P应接在________处；如果伏特表读数没有显著变化，则P应接在________处。解析：若P从a移到b时，安培表读数没有显著变化，说明伏特表的分流不明显，待测电阻R是小电阻，P应接在a处；若P从a移到b时，伏特表读数没有显著变化，说明电流表的分压不明显，待测电阻R是大电阻，P应接在b处。例3：(2011天津模拟)用伏安法测一个阻值约为12Ω的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是________．A．电池组(6V，内阻很小)B．电流表(0－3A，内阻是0.0125Ω)C．电流表(0－0.6A，内阻0.0125Ω)D．电压表(0－3V，内阻3KΩ)E．电压表(0－6V，内阻6KΩ)F．滑动变阻器(0－20Ω1A)G．滑动变阻器(0－200Ω0.3A)H．电键、导线解析：电表的选择既要考虑最大量程，又要考虑电表读数变化的明显，电路的连接要考虑安培表的内接或外接，滑动变阻器的连接要考虑采用分压式还是限流式。答案：ACEFH例4：如图为测量电阻的电路，xR为待测电阻．R的阻值已知，R′为保护电阻，阻值未知．电源E的电动势未知．21SS、均为单刀双掷开关．A为电流表，其内阻不计。（1）按图甲所示的电路，在图乙的实物图上连线。（2）测量xR的步骤为：将2S向d闭合．1S向___________闭合，记下电流表读数1I，再将2S向c闭合，1S向___________闭合，记表读数2I。计算xR的公式是__________xR。解析：欲测定未知电阻xR，应设法得到它两端的电压xU和通过它的电流xI．因题目中未提供电压表，故xU不可能直接测量得出，只能用间接测量的办法来代替．为此，实验时可将xR与已知电阻R并联，用电流表先测出通过已知电阻R的电流I，由U＝IR便可求出两端电压．因R与xR并联．故U亦即待测电阻两端电压xU．然后再用电流表测出通过xR的电流xI，根据xxxxIIRIUR，便可求出xR．由以上分析知，本实验的电路原理图如图所示．实验时先将电流表与已知电阻R串联(图中实线位置)，测出电流I，然后再将电流表改为与xR串联(图中虚线位置)，测出电流xI，最后，由xxIIRR/，求出xR．(实验时也可先将电流表接在虚线位置测出图甲图乙xI，再改为接在实线位置测出I)．原题电路图及实物图中提供的两个单刀双掷开关的作用，正是为了在不拆开电路和不拆下电流表的前提下，直接将电流表由图中实线(或虚线)位置转换到虚线(或实线)位置上，当21SS、分别接通a、d时，测出的是通过xR的电流；分别接通b、c时，测出的是通过R的电流。答案：（１）按图所示的电路，在实物图上连线，如图所示．（２）测量xR的步骤为：将2S向d闭合，1S向a闭合，记下电流表读数1I．再将2S向c闭合，1S向b闭合，记下电流表读数2I．(注意：1I是流过xR的电流，2I是流过R的电流)．计算xR的公式是：12IRIRx．点评：本题是一设计性物理实验，解答这类实验问题时，必须认真分析实验的设计原理，搞清实验电路的结构，明确实验所提供的器材的作用(如题中两个单刀双掷开关的作用，已知电阻及电流表的作用等)，及实验的操作方法与步骤，然后运用实验中学过的有关方法及有关知识加以分析，并完成题目要求．其中，正确理解实验原理的是解决此类问题的关键．设计性物理实验，着重考查学生运用所学知识，创造性解决问题的能力．它是近几年高考试题的一个新特点，在今后的高考中将继续坚持这一命题方向不变，应予以高度重视．【及时反馈】1．如图，若考虑电压表和电流表的内阻影响，用两表读数算出的R测＝U/I（）A．比R的真实值大B．比R的真实值小C．引起误差的原因是I偏小D．引起误差的原因是U偏小2．在《测金属电阻率》的实验中，为什么采用安培表的外接法来测金属丝的电阻？3．如图，滑动变阻器R1的最大阻值是200Ω，R2为200Ω，AB两端间的电压为8V，当开关S断开时，移动滑动头P，R2两端可获得电压的范围值为________V；当开关S闭合时，移动滑动头P，R2两端可获得电压的范围值为________V．4．用伏安法较准确的测定一个阻值约为100Ω的电阻，所给的器材规格如下：A．电流表(0－0.6A，内阻0.1Ω)；B．电压表(0－6V，内阻5KΩ)；C．电池(4.5V，内阻不计)；D．滑动变阻器(0－50Ω，1A)；E．开关一个，F．导线若干．在用图象法求Rx中，试画出所采用的电路图．5．(2011珠海模拟)用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5Ω，额定功率为1W）电流表A1（量程0－0.6A，内阻0.2Ω）电流表A2（量程0－3A，内阻0.05Ω）电压表V1（量程0－3V，内阻3kΩ）电压表V2（量程0－15V，内阻15kΩ）滑动变阻器R0（0－50Ω），蓄电池（电动势为6V）开关、导线．为了较准确测量Rx阻值，电流表、电压表应选________，并画出实验电路图。1．A2．金属丝的电阻较小3．4－80－84．略５．A1、V1