2021高考物理一轮复习课件：专题10-恒定电流

专题十恒定电流专题十恒定电流

考情解读课标要求1.观察并能识别常见的电路元器件,了解它们在电路中的作用.会使用多用电表.2.通过实验,探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系.会测量金属丝的电阻率.3.了解串、并联电路电阻的特点.4.理解闭合电路欧姆定律.会测量电源的电动势和内阻.5.理解电功、电功率及焦耳定律,能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象.6.能分析和解决家庭电路中的简单问题,能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际.考情解读课标要求

考情解读命题探究1.命题分析:高考对本专题的考查,主要围绕电路展开,涉及电路的计算、故障判断和动态变化分析.特别是电路的测量问题,要求学生能根据实验要求选择器材、设计电路、读取数据、分析误差等.2.趋势分析:试题考法灵活多变,对实验综合能力要求较高,学生应予以高度重视,尤其是对欧姆表的应用.考情解读命题探究

考情解读核心素养聚焦物理观念:1.认识电路及其特点,理解电源电动势等重要概念;2.掌握焦耳定律、闭合电路欧姆定律的应用.科学思维:1.分析电路结构,判断电路有关问题;2.用闭合电路欧姆定律计算电路有关问题.科学探究:1.善于发现问题,提出合理猜想、设计实验、分析论证、反思评估;2.通过创设问题情境,激发探究欲望,提高实验探究能力.科学态度与责任:1.树立安全用电、节约用电的思想意识;2.通过实验培养严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度.考情解读核心素养聚焦

考情解读核心考点考题取样考法考向1.电路的分析与计算2020全国Ⅰ,T172020江苏,T6含容电路的UC-t图像分析闭合电路的分析与计算2.实验:测定金属的电阻率2019天津,T9(3)2019江苏,T11

测金属丝的电阻率考查螺旋测微器的使用、实验数据的处理,伏安法测电阻及误差分析3.实验:描绘小电珠的伏安特性曲线2020全国Ⅱ,T232020江苏,T10研究小灯泡的伏安特性曲线描绘电子元件的I-U图像及电路图连接考情解读核心考点考题取样考法考向1.电路的分析与计算20

考情解读核心考点考题取样考法考向4.实验:测定电源电动势和内阻2020天津,T9(2)考查测定电池组的电动势和内阻的实验5.实验:练习使用多用电表2019全国Ⅲ,T232017全国Ⅲ,T23考查电表改装的相关问题考查多用电表的原理及读数考情解读核心考点考题取样考法考向4.实验:测定电源电动势

考点1电路的分析与计算考点1电路的分析与计算

考点帮

必备知识通关1.串、并联电路的特点串联电路并联电路电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In电压U1=U2=…=Un总电阻R总=R1+R2+…+Rn功率分配P1R1=P2R2=…=PnRn考点帮必备知识通关1.串、并联电路的特点串联电路并

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必备知识通关2.公式R=

与R=

的比较比较项R=R=意义电阻的决定式.电阻的定义式.理解说明导体的电阻由ρ、l、S决定,即ρ一定时,R与l成正比,与S成反比.提供了一种测量电阻的方法(伏安法),不能认为R与U成正比,与I成反比.适用范围粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液.任何纯电阻导体.考点帮必备知识通关2.公式R=与R=

考点帮

必备知识通关

I=I=I=neSv含义决定式.定义式.微观表达式.决定因素I与U、R有关.I与q、t无关.I与n、e、S、v有关.适用范围纯电阻.任何导体.任何导体.3.公式I=

、I=

及I=neSv的比较考点帮必备知识通关I=I=I=neSv含义决

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必备知识通关4.电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势意义表示电场力做功时将电能转化为其他形式能的本领大小.表示非静电力做功时将其他形式能转化为电能的本领大小.定义UAB=,数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功.E=,数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功.单位伏特(V)联系电动势在数值上等于内、外电路电压之和,也等于电源开路时两极间的电势差.考点帮必备知识通关4.电源电动势与电势差的区别和联

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必备知识通关5.电功和电热、电功率和热功率的区别

意义公式联系电功电流在一段电路中所做的功.W=UIt对于纯电阻电路,电功等于电热,即W=Q=UIt=I2Rt;对于非纯电阻电路,电功大于电热,即W>Q.电热电流通过导体产生的热量.Q=I2Rt电功率单位时间内电流所做的功.P电=UI对于纯电阻电路,电功率等于热功率,即P电=P热=UI=I2R;对于非纯电阻电路,电功率大于热功率,即P电>P热.热功率单位时间内导体产生的热量.P热=I2R考点帮必备知识通关5.电功和电热、电功率和热功率的

考点帮

必备知识通关应用·实践(1)纯电阻电路相关实例:电饭锅、电炉、转子被卡住时的电动机等;(2)非纯电阻电路相关实例:电动机、电解槽、日光灯等.6.闭合电路欧姆定律的三种表达(1)电流表达:I=

(只适用于纯电阻电路)(2)电压表达:E=U外+U内(适用于任何电路)(3)功率表达:IE=IU+I2r(适用于任何电路)考点帮必备知识通关应用·实践6.闭合电路欧姆定律的

考点帮

必备知识通关7.闭合电路欧姆定律的功率问题电源总功率任意电路:P总=EI=P出+P内纯电阻电路:E=I(R+r)P总=I2(R+r)=电源内部消耗的功率P内=I2r=P总-P出电源的输出功率任意电路:P出=UI=P总-P内纯电阻电路:P出=I2R=考点帮必备知识通关7.闭合电路欧姆定律的功率问题电

考点帮

必备知识通关P出与外电阻R的关系

电源的效率

任意电路:η=

×100%=

×100%

纯电阻电路:η=

×100%考点帮必备知识通关P出与外电阻R的关系

电源的效率

考法帮

解题能力提升考法1“柱体微元”模型的应用示例1

[2015安徽,17,6分]一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为A.

B.

C.ρnev

D.

考法帮解题能力提升考法1“柱体微元”模型

考法帮

解题能力提升解析：由电流的微观表达式I=neSv和电阻定律R=ρ

,知棒两端电压U=IR=ρnevL,棒内电场视为匀强电场,则E=

=ρnev,C正确.归纳总结：利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下基本思路:设“柱体微元”的长度为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则1.柱体微元中的总电荷量为Q=nLSq;2.自由电荷通过横截面的时间t=

;3.电流的微观表达式I=

=nqvS.考法帮解题能力提升解析：由电流的微观表达式I=ne

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解题能力提升考法2电功、电热及电功率的求解示例2一台小型电动机在3V电压下工作,用此电动机提升重力为4N的物体时,通过电动机的电流是0.2A.在30s内电动机可将该物体匀速提升3m.若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求:(1)电动机的输入功率;(2)在开始提升物体后的30s内,电动机线圈所产生的热量;(3)电动机线圈的电阻.考法帮解题能力提升考法2电功、电热及电功率的

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解题能力提升思维导引：根据题目中所给条件,物体重力为4N,在30s内匀速提升3m,可求出电动机对外做功的功率P机=mgv,再根据非纯电阻电路能量关系及焦耳定律,即可求出线圈所产生的热量和电动机线圈电阻.解析：(1)电动机的输入功率P入=UI=3×0.2W=0.6W.(2)电动机提升物体的机械功率P机=Fv=mg·=0.4W由能量守恒定律分析可得P入=P机+P热故P热=P入-P机=(0.6-0.4)W=0.2W所以电动机线圈产生的热量Q=P热t=0.2×30J=6J.(3)根据焦耳定律Q=I2Rt可得线圈电阻R=

=

Ω=5Ω.考法帮解题能力提升思维导引：根据题目中所给条件,物

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解题能力提升归纳总结1.在非纯电阻电路中,欧姆定律不再适用,不能用欧姆定律求电流,要用P=UI求电流.2.在非纯电阻电路中,电功大于电热,即W>Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算,两式不能通用.考法帮解题能力提升归纳总结

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解题能力提升考法3闭合电路问题的分析与计算示例3

[2016江苏,8,4分,多选]如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关S,下列说法正确的有

A.路端电压为10VB.电源的总功率为10WC.a、b间电压的大小为5VD.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1A考法帮解题能力提升考法3闭合电路问题的分析与

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解题能力提升解析：外电路的总电阻R=10Ω,由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I=

=1A,因此路端电压U=E-Ir=12V-1×2V=10V,选项A正确;电源的总功率P=EI=12W,选项B错误;由图(a)可知Uab=UaO-UbO=-15×0.5V+5×0.5V=-5V,选项C正确;当a、b间用导线连接后,外电路的等效电路如图(b)所示,外电路中的总电阻R'=7.5Ω,电路中的总电流I'=

=

A≠1A,选项D错误.考法帮解题能力提升解析：外电路的总电阻R=10Ω

考法帮

解题能力提升归纳总结解电路问题时必须要对电路进行认真分析,弄清电路结构,明确各用电器的串、并联关系,明确电流表、电压表所测量的是哪部分电路的电流、电压等.注意：

1.凡接在相同等势点上的两个用电器为并联关系,凡通过同一电流的用电器为串联关系;2.凡用导线直接连接的各点的电势必相等(包括用不计内阻的电流表连接的点);3.在没有特别说明的情况下,不考虑电表对电路的影响,电流表视为短路,电压表、电容器视为断路.考法帮解题能力提升归纳总结解电路问题时必

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解题能力提升感悟反思

电路功能问题求解1.对电路的分析,看是纯电阻电路还是非纯电阻电路.若是纯电阻电路,考虑利用P总=I2(R+r)=

;若是非纯电阻电路,考虑利用P总=EI=U外I+U内I=P出+P内.2.审题的核心是分析清楚题目中电能的输入与输出途径及所涉及的功率的来龙去脉,善于从能量角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.考法帮解题能力提升感悟反思

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解题能力提升3.纯电阻电路中可以利用电源的输出功率P出随外电阻R变化的曲线进行分析.由图像可知:(1)当R=r时,电源的输出功率最大,为Pmax=

;(2)当R>r时,随着R的增大,输出功率越来越小;(3)当R<r时,随着R的增大,输出功率越来越大;(4)当P出<Pmax时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1·R2=r2.注意：输出功率增大,效率不一定增大,当R=r时,电源有最大输出功率,而效率仅为50%.考法帮解题能力提升3.纯电阻电路中可以利用电源的输

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解题能力提升考法4

含电容器电路问题的分析与计算示例4[2016全国Ⅱ,17,6分]阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为A.

B.

C.

D.

考法帮解题能力提升考法4含电容器电路问题的分

考法帮

解题能力提升思维导引：正确分析含容电路,画出简化电路图,再根据闭合电路欧姆定律求出与电容器并联部分电阻两端的电压,两次电压之比即为电容器所带电荷量之比.解析：电路中四个电阻阻值相等,开关S断开时,外电路的连接等效为图(a),由于不计电池的内阻,设每个定值电阻的阻值为R,根据串、并联电路的特点可知,电容器两端的电压为;当开关S闭合后,外电路的连接等效为图(b),则电容器两端的电压为

,由Q=CU可知,,C项正确.图(a)

图(b)考法帮解题能力提升思维导引：正确分析含容电路,画出

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解题能力提升归纳总结1.把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.2.电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压.3.电容器所在的支路中没有电流,与之串联的电阻两端无电压,串联电阻相当于导线.4.利用Q=UC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2.5.如果变化前、后两极板带电的电性相同,则通过所连导线的电荷量为|Q1-Q2|;如果变化前、后两极板带电的电性相反,则通过所连导线的电荷量为Q1+Q2.考法帮解题能力提升归纳总结

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解题能力提升考法5

U-I图像问题的分析与计算示例5已知两电源1、2的电动势分别为E1、E2,且E1>E2,当外电路电阻为R时,外电路消耗功率正好相等.当外电路电阻降为R'时,电源1对应的外电路功率为P1,电源2对应的外电路功率为P2,电源1的内阻为r1,电源2的内阻为r2.则A.r1>r2,P1>P2

B.r1<r2,P1<P2

C.r1<r2,P1>P2

D.r1>r2,P1<P2考法帮解题能力提升考法5U-I图像问题的分析

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解题能力提升思维节点：本题中涉及2个电源、2个外电路电阻、2个内阻共有6个未知物理量(E1、E2、R、R'、r1、r2),物理量太多,研究起来比较复杂,但如果能画出电源的U-I图像和电阻的U-I图像,通过U-I图像的特殊意义进行求解,问题将会变得简单.考法帮解题能力提升思维节点：本题中涉及2个电源、2

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解题能力提升解析：当两个电源分别与阻值为R的电阻连接时,电源输出功率相等,即，,由E1>E2,可得r1>r2.电源输出电压U与电路中电流I的关系为U=E-Ir,由题意知外电路电阻为R时,两电路中的电流大小相等,故此时两个电源的输出电压随电流变化关系图像应为图示中两条相交的直线a、b,且交点处电流为I0,输出电压为U0=RI0,同时过原点O与该交点的直线即电阻为R时的U-I图线.若将R减小为R',如图所示,外电路电阻为R'时的图线与两个电源的输出电压的U-I图线分别交于两个不同的点.与电源1图线的交点处的电流值和电压值均小于与电源2图线的交点处的电流值和电压值,根据输出功率的定义P=UI可知,外电阻降为R'时,电源1的输出功率小于电源2的输出功率,即P1<P2.选项D正确.考法帮解题能力提升解析：当两个电源分别与阻值为R的

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解题能力提升归纳总结1.两种U-I图像的比较电源U-I图像电阻U-I图像图像

物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系.电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系.考法帮解题能力提升归纳总结电源U-I图像

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解题能力提升电源U-I图像电阻U-I图像截距图线与纵轴交点的纵坐标表示电源电动势E,图线与横轴交点的横坐标表示电源短路电流I短=.过坐标原点,表示没有电压时电流为零.坐标U、I的乘积表示电源的输出功率.表示电阻消耗的功率.坐标U、I的比值表示外电阻(或等效电阻)的大小,不同点对应的外电阻(或等效电阻)大小不同.每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小.斜率(绝对值)电源内阻r电阻大小考法帮解题能力提升电源U-I图像电阻U-I图像截距

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解题能力提升2.U-I图像的一般分析思路(1)明确纵、横坐标的物理意义;(2)明确图像的截距、斜率及交点的意义;(3)找出图线上对应状态的参量或关系式;(4)结合相关概念或规律进行分析、计算;(5)具体求解时,要注意两坐标轴的交点是否都是从0开始,若纵坐标轴上的取值不从0开始,则横坐标轴的截距不表示短路电流.考法帮解题能力提升2.U-I图像的一般分析思路

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解题能力提升考法6电路故障问题的分析示例6

[多选]某同学按如图所示的电路进行实验,电压表内阻看成无限大,电流表内阻看成零,闭合开关进行实验.由于电路发生故障,发现两电压表示数相同(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是A.R3短路

B.RP短路C.R3断路

D.R2断路考法帮解题能力提升考法6电路故障问题的分析示

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解题能力提升思维节点：电压表内阻无穷大表明与电压表串联的电阻可当导线处理;两电压表示数相同,说明两电压表相当于并联.解析：R3短路时,由于电流表内阻看成零,两电压表都被短路,示数都为零,与题不符,故A错误.RP短路时,两电压表都测量R2两端的电压,示数相同,而且都不为零,故B正确.R3断路时,电压表V2测量R2两端的电压,电压表V1测量RP和R2串联的两端电压,电压表V1的示数大于电压表V2的示数,故C错误.R2断路时,由于电压表内阻看成无限大,电流表内阻看成零,两电压表都测量R3两端的电压,示数相同,而且都不为零,故D正确.考法帮解题能力提升思维节点：电压表内阻无穷大表明与

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解题能力提升归纳总结1.利用电流表、电压表判断电路故障的方法(1)电流表示数正常而电压表无示数.“电流表示数正常”表明电流表所在电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表.故障原因可能是:①电压表损坏,②电压表接触不良,③与电压表并联的用电器短路.(2)电压表有示数而电流表无示数.“电压表有示数”表明有电流通过电压表,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表.故障原因可能是:①电流表短路,②与电压表并联的用电器断路.考法帮解题能力提升归纳总结

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解题能力提升(3)电流表和电压表均无示数.“均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时短路外,可能是干路断路导致无电流.注意：常见的电路故障情况——导线断芯、灯泡断丝、灯泡短路、电阻内部断路、接触不良等现象.2.利用导线判断电路故障(主要判断断路故障)电路中无电流或灯泡不发光:将导线接在两点间,如果电路中有电流(或电路中灯泡发光了),说明此两点间有断路.注意：已知电路发生某种故障,寻找故障发生的位置时,可将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行推理,推理结果若与题述物理现象相符,则故障可能发生在这部分电路;若不符合,则故障没有发生在这部分电路.考法帮解题能力提升(3)电流表和电压表均无示数.

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“双一流”名校冲刺重难突破闭合电路动态变化问题直流电路中动态问题的分析是高考考查的热点,要求能通过调节滑动变阻器的滑片改变电阻的大小,或者通过开关闭合与断开改变电路结构,分析电路中各个部分的电流、电压和功率的变化情况.分析电路动态问题时常用的基本方法有程序法、结论法、极限法及等效电源法.高分帮“双一流”名校冲刺重难突破闭合电路动态

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“双一流”名校冲刺1.程序法:“部分→整体→部分”(1)由局部电阻变化判断总电阻的变化.(2)由I=

判断总电流的变化.(3)根据U=E-Ir判断路端电压的变化.(4)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断电路各部分电压及电流的变化.以上分析可形象表示为:高分帮“双一流”名校冲刺1.程序法:“部分→整体→

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“双一流”名校冲刺2.程序法:结论法:“串反并同”所谓“串反并同”规律,指的是在闭合电路中,若电源内阻不为零,则当外电路中某一电阻增大(或减小)时,它两端的电压一定会增大(或减小),通过它的电流会减小(或增大),根据串、并联电路规律,与它串联(或间接串联)的支路上各定值电阻的电压和电流均减小(或增大),而与它并联(或间接并联)的支路上各定值电阻的电压和电流均增大(或减小).高分帮“双一流”名校冲刺2.程序法:结论法:“串反

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“双一流”名校冲刺3.极限法对含有可变电阻的电路,当可变电阻的阻值变化而导致电路出现动态变化时,可先将可变电阻的阻值推到极端(零或最大),然后对电路加以分析从而得出正确结论.4.等效电源法所谓等效电源,就是把电路中包含电源的那部分电路视为“电源”,比较常用的是将某些定值电阻等效为电源内阻.高分帮“双一流”名校冲刺3.极限法

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“双一流”名校冲刺示例7[电路中物理量的变化][多选]在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,

、

为理想电流表和电压表.闭合开关后,在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是A.电压表示数减小B.电流表示数增大C.电阻R2消耗的功率增大D.a点的电势降低高分帮“双一流”名校冲刺示例7[电路中物理思维导引：局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化

↓

局部功率变化←局部电流变化←局部电压变化解法1:程序法滑片P由a端向b端滑动,其阻值减小,则总电阻减小,I总增大,电阻R1两端电压增大,电压表示数变大,A错误;电阻R2两端的电压U2=E-I总(R1+r),I总增大,则U2减小,又I2=

,则I2减小,电流表的示数IA=I总-I2增大,B正确;由P2=

R2知P2减小,C错误;Uab=φa-φb=φa=U2,故φa降低,

D正确

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“双一流”名校冲刺思维导引：局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化解法1:解法2:结论法由于R3减小,R2与R3并联,则U2、I2均减小,而P2=

R2,知P2减小,C错误;Uab=U2=φa-φb=φa减小,D正确;因为R1间接与R3串联,故I1、U1均增大,故电压表示数增大,A错误;根据IA=I1-I2知IA增大,B正确.解法3:极限法滑片P滑至b时,R3=0,φa=φb=0,可知P自a向b滑动过程中a点电势降低,D正确;P滑至b时,R2被短路,R2上电压为零,则功率也为零,可知P自a向b滑动过程中R2消耗的功率减小,C错误;当R3=0时,总电阻最小,总电流最大,R1两端电压最大,可知P自a向b滑动过程中电压表示数增大,A错误;由于IA=I1-I2,R3=0时I1最大,I2=0最小,故IA最大,可知P自a向b滑动过程中电流表示数增大,B正确.

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“双一流”名校冲刺解法2:结论法高分帮“双一流”名校冲刺

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“双一流”名校冲刺示例8[电路变化量的变化][多选]在如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示,对应示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列说法中正确的是

不变,

不变

变大,

变大

变大,

不变

D.

不变,

不变高分帮“双一流”名校冲刺示例8[电路变化量解法1:由题图可知,

=

=R1,是定值,A正确;

=R2随滑片P向下移动而变大,而|

|=|

|=R1+r,故

不变,B错误,C正确;=R1+R2随滑片P向下移动而变大,而|

|=r为电源的内电阻,故

不变,D错误.

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“双一流”名校冲刺解法1:由题图可知,==R1,是定值解法2:在同一坐标系中分别作出电压表V1、V2、V3的示数随电流I的变化图线,如图中a、b、c所示,a表示R1两端电压U1与I的关系,b表示将R1等效为电源内阻时的路端电压(U2)与I的关系,c表示路端电压(U3)与I的关系.由图可知,,是定值,A正确;因随滑片P向下移动而变大,而为图线b的斜率,故

不变,B错误,C正确;因

=R1+R2,故此比值增大,而为图线c的斜率,故不变,故D错误.

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“双一流”名校冲刺解法2:在同一坐标系中分别作出电压表V1、V2、V3的示数随

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“双一流”名校冲刺感悟反思1.明确电流表测干路电流,电压表V1、V2、V3分别测R1两端电压、R2两端电压和路端电压.区分定值电阻、滑动变阻器和电源内阻.2.弄清滑动变阻器滑片向下滑动时,电路中各分路电阻如何变化.3.特别明确

、

的物理意义.(1)若电源与电阻R1、R2分别组成闭合电路,它们的U-I图线分别如图(a)中a、b、c所示,则在图线a上,U为路端电压,

为外电路的总电阻,

的绝对值为电源的内电阻.高分帮“双一流”名校冲刺感悟反思1.明确电流表测干

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“双一流”名校冲刺(2)定值电阻和灯丝电阻的U-I图线分别如图(b)中d、e所示,由图可知:①在图线d上,U为定值电阻两端的电压,与相等,等于定值电阻R的阻值;②在图线e上,U为灯丝电阻两端的电压,电阻值随电压(或电流)的变化而变化,为两端电压为U时的电阻值,而无意义(曲线切线的斜率不表示电阻),但随电压(或电流)的变化而变化.高分帮“双一流”名校冲刺(2)定值电阻和灯丝电阻的

考点2

实验:测定金属的电阻率考点2实验:测定金属的电阻率

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必备知识通关1.两种常见长度测量仪器的使用及读数方法游标卡尺测量值=主尺读数(mm)+精确度×游标尺上对齐刻线数值(mm),不估读.10分度游标尺,精确度为0.1

mm;20分度游标尺,精确度为0.05

mm;50分度游标尺,精确度为0.02

mm.

螺旋测微器测量值=固定刻度读数(mm)+可动刻度读数(带估读值)×0.01

mm.注意要估读到0.001

mm.考点帮必备知识通关1.两种常见长度测量仪器的使用及

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必备知识通关2.常用电压表和电流表(1)两种电表的使用技巧①机械零点的调整:在不通电时,指针应指在零刻度线的位置.②选择适当量程:估算电路中的电流或电压,指针应偏转到满刻度的

以上.若无法估算电路中的电流和电压,则应先选用较大的量程,再根据读数选择合适量程.③正确接入电路:电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,两种电表都应使电流从正接线柱流入,从负接线柱流出.(2)电流表和电压表的读数①刻度盘上每一小格为1,0.1,0.001,…时,需估读到最小刻度值的下一位.②刻度盘上每一小格为0.2,0.02,0.5,0.05,…时,只需估读到最小刻度值的位数.考点帮必备知识通关2.常用电压表和电流表

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必备知识通关3.测金属的电阻率考点帮必备知识通关3.测金属的电阻率

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必备知识通关误差分析1.测量金属丝直径、长度以及流过金属丝的电流、金属丝两端的电压时带来的误差.2.电路中电流表及电压表对电阻测量的影响,因为电流表外接,所以Rx测<Rx真,由Rx=ρ

,知ρ测<ρ真.3.通电电流过大或时间过长,致使金属丝发热,电阻率随之变化带来的误差.考点帮必备知识通关误差分析1.测量金属丝直径、长度

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解题能力提升考法1实验器材的使用与读数示例1

(1)如图1所示的20分度的游标卡尺,读数为

mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,则金属丝的直径是

mm.考法帮解题能力提升考法1实验器材的使用与读

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解题能力提升(3)若如图3所示的电流表使用的是0.6A量程,则图中电流表示数是

A;若使用的是3A量程,则图中电流表示数为

A.若图4所示电压表使用的是较小量程,则图中电压表的示数为

V;若使用的是较大量程,则图中电压表示数为

V.考法帮解题能力提升(3)若如图3所示的电流表使用的

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解题能力提升(4)旋钮式电阻箱如图5所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为

Ω.今欲将接入电路的电阻改为2087Ω,最简单的操作方法是

.考法帮解题能力提升(4)旋钮式电阻箱如图5所示,电

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解题能力提升解析：(1)读数:23mm+17×0.05mm=23.85mm.(2)读数:2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.(3)若使用的是0.6A量程,则示数为0.44A;若使用的是3A量程,则示数为2.20A.若使用的是3V量程,则示数为1.70V;若使用的是15V量程,则示数为8.5V.(4)电阻为1987Ω,最简单的方法是将“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0.破题关键：游标卡尺不需要估读,螺旋测微器需估读,电流表、电压表需估读.考法帮解题能力提升解析：(1)读数:23mm+1

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解题能力提升考法2伏安法测电阻的原理和方法示例2

[2020全国Ⅰ,22,6分]某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1kΩ,电流表内阻为0.5Ω.该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间.测量得到如图(b)所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数.回答下列问题:考法帮解题能力提升考法2伏安法测电阻的原理

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解题能力提升(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在

(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的.(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为

Ω(保留1位小数).(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为

Ω(保留1位小数).考法帮解题能力提升(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是

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解题能力提升破题关键：通过U-I图像的斜率判断出Ⅰ、Ⅱ电阻测量值的大小,再根据内接法和外接法的电阻测量值与真实值的关系,推断出各自的接法.考法帮解题能力提升破题关键：通过U-I图像的斜率判

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解题能力提升解析：(1)若将电压表接在O、P之间,I=

+则U=

·I根据一次函数关系可知对应斜率为

.若将电压表接在O、Q之间,电流表分压为UA=IRA根据欧姆定律变形可知Rx=

解得U=I(Rx+RA)根据一次函数可知图线对应斜率为(Rx+RA),对比图线的斜率可知kⅠ>kⅡ所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O、P之间.考法帮解题能力提升解析：(1)若将电压表接在O、P

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解题能力提升(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻,通过图线斜率大致估算待测电阻为50Ω左右,根据

<

,说明电流表的分压较小,电压表的分流较大,所以电压表应跨接在O、Q之间,所以选择图线Ⅰ得到的结果较为准确.根据图像可知Rx=

≈50.5Ω.(3)考虑电流表内阻,则修正后的电阻为R'x=Rx-rA=50.5Ω-0.5Ω=50.0Ω.考法帮解题能力提升(2)因为待测电阻为几十欧姆的电

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解题能力提升

归纳总结

1.电流表两种接法的选择(1)理想电表与实际电表理想电流表的内阻可看成0,理想电压表的内阻可看成无限大,而实际上电流表的内阻不是0,电压表的内阻也不是无限大.当题目中考查电表连入电路对电路的影响时,要学会利用串、并联知识进行电路分析并把电表看成一个特殊电阻来处理.非理想电流表可看成可读出电流的小电阻,非理想电压表则可看成可读出电压的大电阻.考法帮解题能力提升归纳总结内接法外接法电路图误差原因电流表分压,电压表分流,

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解题能力提升(2)两种接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压,电压表分流,考法帮内接法外接法电阻测量值R测==Rx+RA>Rx,测量值大于真实值.R测==<Rx,测量值小于真实值.修正方法R真==-RAR真=

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解题能力提升内接法外接法电阻测量值R测==Rx+RA>Rx

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解题能力提升(3)两种接法的选择①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电流表内阻估计值进行比较.若Rx≫RA,为大电阻,则电流表内接,测得的阻值偏大;若Rx≪RA,为小电阻,则电流表外接,测得的阻值偏小.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.②临界值计算法已知电压表内阻、电流表内阻、待测电阻三者的估计值时,若Rx<,则用电流表外接法;若Rx>,则用电流表内接法.③实验试探法:按如图所示电路图接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则Rx为小电阻,宜采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则Rx为大电阻,宜采用电流表内接法.考法帮解题能力提升(3)两种接法的选择

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解题能力提升2.滑动变阻器两种接法的选择(1)滑动变阻器两种接法的对比(忽略电源内阻)限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同.负载R上电压调节范围分压电路调节范围大.考法帮解题能力提升2.滑动变阻器两种接法的选择限流

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解题能力提升限流接法分压接法对比说明负载R上电流调节范围分压电路调节范围大.闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件.对滑动变阻器阻值要求R0大小要适中,不宜太大或太小在安全前提下,R0越小越好考法帮解题能力提升限流接法分压接法对比说明负载R上

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解题能力提升(2)滑动变阻器必须采用分压接法的几种情况①要求电压表能从零开始读数.②当待测电阻Rx≫Rmax(滑动变阻器的最大阻值)时,若用限流接法则调节范围太小,无法满足要求.③若采用限流接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许通过的最大电流.考法帮解题能力提升(2)滑动变阻器必须采用分压接法

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解题能力提升考法3实验器材的选择和实物连线示例3

[北京高考]某同学通过实验测定一个阻值约为

5Ω的电阻Rx的阻值.(1)现有电源(4V,内阻可不计),滑动变阻器(0~50Ω,额定电流

2A),开关和导线若干,以及下列电表:A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用

,电压表应选用

(选填器材前的字母);实验电路应采用图1中的

(选填“甲”或“乙”).考法帮解题能力提升考法3实验器材的选择和实物

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解题能力提升(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图2中实物间的连线.(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值Rx==

Ω(保留2位有效数字).考法帮解题能力提升(2)图2是测量Rx的实验器材实

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解题能力提升(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是

;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是

.(选填选项前的字母)A.电流表测量值小于流经Rx的电流值

B.电流表测量值大于流经Rx的电流值C.电压表测量值小于Rx两端的电压值

D.电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增大,被测电阻Rx两端的电压U也随之增大,下列反映U-x关系的示意图中正确的是

.考法帮解题能力提升(4)若在(1)问中选用甲电路,

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解题能力提升破题关键：(1)根据待测电阻与电流表、电压表内阻的相对大小关系,选择恰当的电流表接法.(2)通过闭合电路欧姆定律,写出Rx两端电压U与x之间的函数关系,进而快速判断U-x图像.解析：(1)若采用限流式接法,则电路中的最小阻值R=

=

=6.7Ω,与待测电阻Rx的阻值较接近,为减小测量误差,故电流表应选用B,电压表应选用C;由于Rx<

,故电流表应采用外接法,实验电路应采用甲.(2)实物图连线如图所示考法帮解题能力提升破题关键：(1)根据待测电阻与电

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解题能力提升(3)由题图3可得该电阻的测量值Rx=

=

=5.2Ω.(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是电流表测量值大于流经Rx的电流值;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是电压表测量值大于Rx两端的电压值.(5)因限流式接法要求滑动变阻器开始时处于最大阻值,故在将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端的过程中,随滑片P移动距离x的增大,滑动变阻器接入电路的阻值减小,故电路中总阻值逐渐减小,电流逐渐增大,则被测电阻Rx两端的电压U也随之增大,即U=IRx=

,则反映U-x

关系的示意图中正确的是选项A.考法帮解题能力提升(3)由题图3可得该电阻的测量值

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解题能力提升归纳总结1.电学实验器材的选择(1)滑动变阻器的选择①选用滑动变阻器时,先要确保电路中电流不超过滑动变阻器允许通过的最大电流,若用“限流式”接法一般选总阻值适当大一点的,但不是越大越好,因阻值太大时,在实验中可能只用到其阻值较小的一部分,滑动触头可移动的范围较小,使用起来很不方便.一般是选总阻值与用电器的阻值比较接近的滑动变阻器.②若用“分压式”接法,应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器,这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动的距离成正比例改变,调节起来比较方便.关键是保证对外供电的电压变化范围既满足实验要求,又便于调节.考法帮解题能力提升归纳总结

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解题能力提升(2)电压表、电流表的选择①电压表量程的选择主要看电源电压或被测用电器的额定电压,电流表量程的选择通常看被测用电器的额定电流或依据电路中可能的最大电流.另外,为了保证测量结果的精确度,指针偏角应尽可能大,一般要求超过满偏角的.②题给条件中,若电流表内阻RA已知,则该电流表可当电压表使用,示数IA表示的电压为UA=IARA;若电压表内阻RV已知,则该电压表也可当电流表使用,示数UV表示的电流为IV=

.如果题给条件是电阻约为多少,那么这个数据就不能当作确定值使用,只能在选择实验器材时作为辅助条件进行近似计算使用.考法帮解题能力提升(2)电压表、电流表的选择

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解题能力提升2.连接实物图时的注意事项(1)画线连接各元件时,一般先从电源正极开始,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件并联到电路中去.(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉.(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出.考法帮解题能力提升2.连接实物图时的注意事项

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解题能力提升考法4

利用图像分析求解实验问题示例4

[2015重庆,6(2),13分]同学们测量某电阻丝的电阻Rx,所用电流表的内阻与Rx相当,电压表可视为理想电压表.(1)若使用如图甲所示电路图进行实验,要使得Rx的测量值更接近真实值,电压表的a端应连接到电路的

(选填“b”或“c”)点.(2)测得电阻丝的U-I图像如图乙所示,则Rx为

Ω.(保留两位有效数字)考法帮解题能力提升考法4利用图像分析求解实

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解题能力提升(3)实验中,随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态.某同学发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化.他们对此现象进行探究,在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下,得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图丙所示.由图可知当风速增加时,Rx会

(选填“增大”或“减小”).在风速增加过程中,为保持电阻丝两端电压为10V,需要将滑动变阻器RW的滑片向

(选填“M”或“N”)端调节.考法帮解题能力提升(3)实验中,随电压进一步增加电

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解题能力提升(4)为了通过电压表的示数来显示风速,同学们设计了如图丁所示的电路.其中R为两只阻值相同的电阻,Rx为两根相同的电阻丝,一根置于气流中,另一根不受气流影响,

为待接入的理想电压表.如果要求在测量中,风速从零开始增加,电压表的示数也从零开始增加,则电压表的“+”端和“-”端应分别连接到电路中的

点和

点(在“a”“b”“c”“d”中选填).考法帮解题能力提升(4)为了通过电压表的示数来显示

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解题能力提升解析：

(1)由于电阻丝的电阻Rx和电流表的内阻相当,且电压表可视为理想电压表,所以电流表外接时测量的电阻值更接近真实值.(2)分析U-I图像,图线的斜率即电阻丝的电阻Rx,则Rx==4.1Ω.(3)由题图丙可知,当风速增大时,电阻丝的电阻减小.在风速增大的过程中,由于电阻丝的电阻减小,要保持电阻丝两端电压不变,需要增大与电阻丝并联那部分电阻阻值,所以应将滑动变阻器RW的滑片向M端调节.(4)风速为零时,由于a、d间与d、c间的电阻之比等于a、b间与b、c间的电阻之比,所以d、b两点电势相等,但风速增大时,d点电势降低,所以电压表“+”“-”端分别接b、d两点时,能满足电压表的示数从零开始增加.考法帮解题能力提升解析：(1)由于电阻丝的电阻

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解题能力提升关键能力本题具有一定的综合性,体现高考重视对学生核心素养考查的命题方向.第(3)、(4)问中,必须明确实验原理,理解实验电路和实验方法,特别是结合图像进行分析,并从图像中获取解题信息.这种题型在高考中时常出现,要求同学们在学习中重视实验问题的分析和研究,真正提高实验科学探究能力.具体在运用图像法求电阻时光作出U-I图像,由图像的斜率求出电阻值.在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要让各点尽量落在直线上,不能落在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑.考法帮解题能力提升关键能力

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解题能力提升考法5

电流表和电压表的非常规用法示例5如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格列表如下:考法帮解题能力提升考法5电流表和电压表的非常器材规格待测电阻Rx阻值在900~1

000

Ω之间电源E具有一定内阻,电动势约为10

V电压表V1量程0~2.0

V,内阻r1=1

000

Ω电压表V2量程0~5.0

V,内阻r2=2

500

Ω电流表A量程0~3.0

A,内阻r=0.10

Ω滑动变阻器R最大阻值约为100

Ω,额定电流0.5

A开关S、导线若干

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解题能力提升为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代替导线,在所给的实验器材中选择合适的器材,连成满足要求的测量Rx阻值的电路.器材规格待测电阻Rx阻值在900~1

000

Ω之间电源E具

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解题能力提升解析：因为电源电动势约为10V,而待测电阻约为1000Ω,所以最大电流Imax<

A=10mA,不能使电流表的读数大于其量程的一半,故电流表舍弃不用.滑动变阻器的阻值相对待测电阻Rx的阻值而言较小,为了使调节滑动变阻器时电表读数有明显的变化,只能采用分压接法.虽然器材中无电流表可用,但所给电压表的内阻已知,故可将一个电压表当作“电流表”来使用.根据两电压表的量程大小以及两电压表的内阻与待测电阻Rx的阻值关系,宜将电压表V1当作“电流表”,且与待测电阻Rx串联,电压表V2测电压表V1和待测电阻Rx两端的总电压.这样,测量时两电压表的读数会同时大于其量程的一半.考法帮解题能力提升解析：因为电源电动势约为10V

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解题能力提升综合以上分析,可设计实验电路如图甲所示,实物连线如图乙所示.考法帮解题能力提升综合以上分析,可设计实验电路如图

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解题能力提升归纳总结电压表内阻已知,则可用电压表代替电流表,但所测电流一般较小;若电流表内阻已知,则可用电流表代替电压表,但所测电压一般较小,在实际中应灵活运用.测电阻时常见的电流表和电压表的非常规接法有以下几种.1.伏伏法测电阻(已知内阻的电压表当电流表用)

若

的内阻

已知,则可用如图甲所示的电路测电阻Rx,且Rx=

=

·

.考法帮解题能力提升归纳总结电压表内阻已知,则可用电

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解题能力提升2.安安法测电阻(已知内阻的电流表当电压表用)若

的内阻

已知,则可用如图乙所示的电路测电阻Rx,且Rx=

.说明：图甲和图乙中,电压表和电流表的“内接”和“外接”并不是为了减小系统误差,而是从量程的大小、能否准确测量等因素考虑的.考法帮解题能力提升2.安安法测电阻(已知内阻的电流

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解题能力提升3.电阻箱当作电表使用

(1)已知电流的电阻箱当作电压表:如图丙所示,可测得电流表

的内阻

=

.图中利用电阻箱R测得

表两端的电压为(I1-I2)R,起到了测电压的作用.(2)已知电压的电阻箱当作电流表:如图丁所示,若已知R及RV,可测得干路电流I=

+

.图中电阻箱与电压表配合使用,起到了测电流的作用.

考法帮解题能力提升3.电阻箱当作电表使用

(1)已

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“双一流”名校冲刺重难突破1电表的改装及校对改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压.并联分流.高分帮“双一流”名校冲刺重难突破1电表的改

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“双一流”名校冲刺改装成电压表改装成电流表改装后的量程U=Ig(R+Rg)I=Ig量程扩大的倍数n=n=接入电阻的阻值R=-Rg=(n-1)RgR==改装后的总内阻RV=Rg+R=nRgRA==高分帮“双一流”名校冲刺改装成电压表改装成电流表改

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“双一流”名校冲刺改装成电压表改装成电流表校对电路高分帮“双一流”名校冲刺改装成电压表改装成电流表校

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“双一流”名校冲刺改装成电压表改装成电流表备注(1)改装后示数等于表头与分压电阻两端电压之和;(2)改装后量程等于满偏时表头与分压电阻两端电压之和;(3)同一表头改装成的多量程电压表,内阻之比等于量程之比;(4)改装后表头满偏时表头两端的电压不变.(1)改装后示数等于通过表头与分流电阻的电流之和;(2)改装后量程等于满偏时通过表头与分流电阻的电流之和;(3)同一表头改装成的多量程电流表,内阻之比等于量程的反比;(4)改装后表头满偏时通过表头的电流不变.改装后指针偏角大小取决于通过表头的电流大小.高分帮“双一流”名校冲刺改装成电压表改装成电流表备

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“双一流”名校冲刺示例6

[2019全国Ⅰ,23,10分]某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装.然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表).(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线.高分帮“双一流”名校冲刺示例6[2019全

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“双一流”名校冲刺(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是

.(填正确答案标号)A.18mA

B.21mA

C.25mA

D.28mA(3)产生上述问题的原因可能是

.(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200ΩB.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200ΩC.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=

.高分帮“双一流”名校冲刺(2)当标准毫安表的示数为

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“双一流”名校冲刺思维导引：(1)小量程的电流表改装成大量程电流表,需并联一个电阻分