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文档简介
第十一章电路及其应用专题:电阻的测量1进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法,并能在具体问题中正确选择。2学会用伏伏法、安安法、等效替代法、半偏法及电桥法测电阻。重难点重难点等效替代法测电阻观察与思考如图所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电压恒定的电源上,读得电流表示数I;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。说明:等效替代法的实验原理简单,看似没有系统误差,但考虑到电阻箱不能连续调节,往往很难保证电流表的读数不变。导练1.电流表A1的量程为0~200μA、内电阻约为500Ω,现要测量其内阻,除若干开关,导线之外还有器材如下:电流表A2:与A1规格相同;滑动变阻器R1:阻值0~20Ω;电阻箱R2:阻值0~9999Ω;保护电阻R3:阻值约为3kΩ;电源:电压为1.5V。(1)如图所示,某同学想用替代法测量电流表内阻,设计了部分测量电路,在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中,使实验可以完成。答案见解析图滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻,因此必须采用分压式接法,电路图如图所示。(2)电路补充完整后,请你完善以下测量电流表A1内阻的实验步骤。a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到______(选填“最大”或“最小”)。b.闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1,使两电流表的指针在满偏附近,记录电流表A2的示数I。c.断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节R2,使电流表A2的示数________________,读出此时电阻箱的阻值R0,则电流表A1内电阻r=____。最大再次为I(或仍为I)R0a.实验前R2应该调节到最大,以保证电表安全;c.替代法最简单的操作是让A2示数不变,则可直接从R2的读数得到电流表A1的内电阻。伏伏法测电阻观察与思考伏伏法又称电压表差值法,是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图甲、乙所示。(1)条件:电压表V2的量程必须大于电压表V1的量程且能搭配使用。(2)技巧:已知内阻值的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用。导练2.用以下器材可测量电阻Rx的阻值。待测电阻Rx,阻值约为600Ω;电源,电压为6.0V;电压表V1,量程为0~500mV,内阻r1=1000Ω;电压表V2,量程为0~6V,内阻r2约为10kΩ;电流表A,量程为0~0.6A,内阻r3约为1Ω;定值电阻R0,R0=60Ω;滑动变阻器R,最大阻值为150Ω;单刀单掷开关S一个,导线若干。答案见解析图(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx,则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx=____________(所有物理量用符号表示),式中各符号的物理意义是________。见解析安安法测电阻观察与思考安安法又称电流表差值法,是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法,常见电路如图甲、乙所示。(1)条件:电流表A2的量程必须大于电流表A1的量程且能搭配使用。(2)技巧:已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表代替电压表使用。(3)原理:电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,电流表A1的内阻为r1,则以图甲为例,根据电路知识有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1=
-R0。导练3.某同学想要准确测量一阻值约为2kΩ的电阻Rx的阻值,实验室还提供了下列器材:A.电流表A1(量程为0~500μA,内阻r1=1kΩ)B.电流表A2(量程为0~1.5mA)C.滑动变阻器R1(0~20Ω)D.滑动变阻器R2(0~2000Ω)E.电阻箱R0(0~9999Ω)F.电源(电压为3V)G.开关H.导线若干(1)某同学用如图甲所示电路图测电阻Rx的阻值,为尽可能获取多组数据且操作方便,滑动变阻器应选择____(填“R1”或“R2”);为将电流表A1改装成量程为3V的电压表,需要将电阻箱R0的阻值调为_______Ω。R15000滑动变阻器采用的是分压式接法,为了操作方便,滑动变阻器选择阻值较小的R1;(2)如图乙所示为本实验的部分连线的实物图,请用笔画线代替导线将其连接成完整电路。答案见解析图根据电路原理图将实物进行连线,如图所示(3)按正确的电路连接,闭合开关,记录电流表A1、A2的示数I1和I2,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并作出I1-I2图线如图所示,则该待测电阻阻值为Rx=____kΩ(计算结果保留两位有效数字)。2.3联立解得Rx≈2.3kΩ。半偏法测电阻观察与思考1.“半偏法”测电流表的内阻测量原理:实验电路如图所示。(1)闭合开关S1前,将滑动变阻器R1、电阻箱R2的阻值调到最大;(2)闭合开关S1,调节R1使电流表A的指针满偏;(3)再闭合开关S2,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱R2的阻值,使电流表A的指针半偏;(4)读取电阻箱的阻值R2,则RA=R2。注意:R1接入阻值越大,误差越小,故R1应选择总阻值较大的。2.“半偏法”测电压表的内阻测量原理:实验电路如图所示。(1)闭合开关S之前,电阻箱R的阻值调到零,滑动变阻器R′的滑片P滑到左端;(2)闭合开关S,调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏;(3)保持滑动变阻器滑片位置不变,再调节电阻箱的阻值,使电压表V的指针半偏;(4)读取电阻箱的阻值R,则有RV=R。注意:R′应选总阻值较小的,有利于减小实验误差。导练4.(2022·富宁县第一中学高二开学考试)某同学利用图甲中的电路测量电流表A的内阻RA(约为5Ω),图中R1是滑动变阻器,R2是电阻箱,S1和S2为开关。已知电流表的量程为10mA。(1)请根据电路图连接图乙中的实物图;答案见解析图根据电路图连接题图乙中的实物图如图所示;(2)断开S2,闭合S1,调节R1的阻值,使A满偏;保持R1的阻值不变,闭合S2,调节R2,当R2的阻值如图丙所示时,A恰好半偏。若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化,则可知RA=____Ω;4.9电阻箱R2的读数为R2=4×1Ω+9×0.1Ω=4.9Ω,若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化,则电流表的内电阻等于R2,可知RA=4.9Ω;(3)考虑电路中总电阻的变化,则电流表的内阻RA的测量值R测和真实值R真相比,R测____(选填“>”或“<”)R真;<闭合开关S
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