(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第8章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)8 測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)教學(xué)案
《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第8章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)8 測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)教學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第8章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)8 測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)教學(xué)案(16頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、實(shí)驗(yàn)八 測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器) 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法。 (2)掌握螺旋測(cè)微器的使用方法和讀數(shù)方法。 (3)學(xué)會(huì)利用伏安法測(cè)電阻,進(jìn)一步測(cè)出金屬絲的電阻率。 2.實(shí)驗(yàn)原理 由R=ρ得ρ=,因此,只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l、橫 截面積S和金屬絲的電阻R,即可求出金屬絲的電阻率ρ。 測(cè)金屬電阻的電路圖和實(shí)物圖如圖甲、乙所示。 甲 乙 3.實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)金屬絲,直流電源(4 V),電流表(0~0.6 A),電壓表(0~3 V),滑動(dòng)變阻器(0~50 Ω),開關(guān),導(dǎo)線若干,螺旋測(cè)微器,毫米刻度尺。 [
2、部分器材用途] 電流表、電壓表 伏安法測(cè)電阻 螺旋測(cè)微器 測(cè)量金屬絲的直徑,由于測(cè)量直徑時(shí)帶來的誤差更明顯一些,因此用精確度更高的器材測(cè)量 毫米刻度尺 測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度 4.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,求出其平均值d。 (2)連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。 (3)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度,反復(fù)測(cè)量三次,求出其平均值l。 (4)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使其接入電路中的電阻值最大的位置。 (5)閉合開關(guān),改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi)。 (6)將
3、測(cè)得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ和S=中,計(jì)算出金屬絲的電阻率。 5.?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法 ①用Rx=分別算出各次的數(shù)值,再取平均值。 ②用U-I圖線的斜率求出。 (2)計(jì)算電阻率 將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計(jì)算公式ρ=Rx=。 6.誤差分析 (1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得,金屬絲直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。 (2)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí),由于采用的是電流表外接法,測(cè)量值小于真實(shí)值,使電阻率的測(cè)量值偏小。 (3)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差。 (4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會(huì)使金
4、屬絲的電阻率變大,造成測(cè)量誤差。 7.注意事項(xiàng) (1)先測(cè)直徑,再連電路:為了方便,測(cè)量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測(cè)量。 (2)電流表外接法:本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的阻值較小,故采用電流表外接法。 (3)電流控制:電流不宜過大,通電時(shí)間不宜過長(zhǎng),以免金屬絲溫度過高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大。 測(cè)量?jī)x器、儀表的讀數(shù) 1.游標(biāo)卡尺 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)=主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺讀數(shù)。 (2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法:“三看” ①第一看→精確度 ②第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置,區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端(如圖所示) ③第三看→游標(biāo)尺的哪條(第N條)刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊 2
5、.螺旋測(cè)微器 螺旋測(cè)微器讀數(shù)=固定刻度部分讀數(shù)(mm)+可動(dòng)刻度部分讀數(shù)×精確度(mm)。注意估讀,以及半刻度線是否已露出。 3.電壓表和電流表 (1)0~3 V的電壓表和0~3 A的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度是0.1 V或0.1 A,看清楚指針的實(shí)際位置,讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。 (2)對(duì)于0~15 V量程的電壓表,精確度是0.5 V,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位,即讀到0.1 V。 (3)對(duì)于0~0.6 A量程的電流表,精確度是0.02 A,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位,這時(shí)要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0.01 A。 [題組訓(xùn)練] 1.(2019·???/p>
6、市高三模擬)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度,測(cè)量結(jié)果如圖甲和乙所示。該工件的直徑為________cm,高度為________mm。 甲 乙 [解析] 游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為1.2 cm,游標(biāo)尺上第4個(gè)刻度線和主尺上某一刻度線對(duì)齊,所以游標(biāo)尺讀數(shù)為4×0.05 mm=0.20 mm=0.020 cm,所以最終讀數(shù)為:1.2 cm+0.020 cm=1.220 cm。 螺旋測(cè)微器的固定刻度為6.5 mm,可動(dòng)刻度為36.0×0.01 mm=0.360 mm,所以最終讀數(shù)為6.5 mm+0.360 mm=6.860 mm。 [答案] 1.220 6.
7、860(6.858~6.862均正確) 2.(1)如圖甲所示的電表使用0.6 A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A,圖中表針示數(shù)為________A;當(dāng)使用3 A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤中每一小格代表______A,圖中表針示數(shù)為________A。 甲 乙 (2)如圖乙所示的電表使用較小量程時(shí),每小格表示________V,圖中表針的示數(shù)為________V。若使用的是較大量程,則這時(shí)表盤刻度每小格表示________V,圖中表針示數(shù)為________V。 丙 (3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為_____
8、___Ω,今欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是_____________________________________。 若用兩個(gè)這樣的電阻箱,即可得到的電阻值范圍為________。 [解析] (1)使用0.6 A量程時(shí),刻度盤上的每一小格為0.02 A,表針示數(shù)為0.44 A;當(dāng)使用3 A量程時(shí),每一小格為0.1 A,表針示數(shù)為2.20 A。 (2)電壓表使用3 V量程時(shí),每小格表示0.1 V,表針示數(shù)為1.70 V;使用15 V量程時(shí),每小格表示0.5 V,表針示數(shù)為8.5 V。 (3)接入電路的電阻為1 987 Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是將“×1 k”旋鈕調(diào)
9、到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用這樣的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω。故用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為0~19 998 Ω。 [答案] (1)0.02 0.44 0.1 2.20 (2)0.1 1.70 0.5 8.5 (3)1 987 將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0 0~19 998 Ω 實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)和器材選擇 1.電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 內(nèi)接法 外接法 電路圖 誤差原因 電流表分壓 U測(cè)=Ux+UA 電壓表分流 I測(cè)=Ix+I(xiàn)V 電阻
10、
測(cè)量值
R測(cè)==Rx+RA>Rx,測(cè)量值大于真實(shí)值
R測(cè)== 11、和圖(b)中電路測(cè)得的電阻值分別記為Rx1和Rx2,則________(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值,且測(cè)量值Rx1________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值,測(cè)量值Rx2________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。
(a) (b)
[解析] 根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)解題。根據(jù)題意知>,電壓表的分流作用較顯著,故Rx1更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值。圖(a)的測(cè)量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值,故Rx1>Rx真;圖(b)的測(cè)量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值,故Rx2 12、學(xué)用伏安法測(cè)定待測(cè)電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用:
A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約100 kΩ)
C.電流表(量程0~1 mA,內(nèi)阻約30 Ω)
D.電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω)
E.電源(電動(dòng)勢(shì)1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計(jì))
F.電源(電動(dòng)勢(shì)12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計(jì))
G.滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A)
(1)為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確,電壓表選用________,電流表選用________,電源選用________。( 13、均填器材的字母代號(hào))
(2)畫出測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖。
(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確,從實(shí)驗(yàn)原理上看,待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)________其真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”),原因是________________________________。
[解析] 若選用電動(dòng)勢(shì)為1.5 V的電源,則實(shí)驗(yàn)中電流最大值僅為0.15 mA,兩個(gè)電流表均無法準(zhǔn)確測(cè)量,故選用電動(dòng)勢(shì)為12 V的電源F;此時(shí),實(shí)驗(yàn)中最大電流約為1.2 mA,故電流表選用C;電壓表選用B。 由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值,所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法;待測(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于電流表 14、內(nèi)阻,所以電流表內(nèi)接。 由于電流表的分壓作用,電阻測(cè)量值偏大,所以電阻測(cè)量值大于其真實(shí)值。
[答案] (1)B C F
(2)
(3)大于 電壓表的讀數(shù)大于待測(cè)電阻兩端實(shí)際電壓
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析
1.根據(jù)電阻定律得ρ=。
2.通過有關(guān)圖象來求電阻率。圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是最常用的方法之一,要從物理規(guī)律出發(fā),寫出圖象的函數(shù)關(guān)系式,弄清斜率、截距等的物理意義,從而求出相關(guān)物理量。
3.測(cè)定金屬電阻率實(shí)驗(yàn),由于被測(cè)金屬絲的阻值較小,一般采用電流表外接法。
4.實(shí)驗(yàn)時(shí)特別注意:為了方便,測(cè)量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測(cè)量。
[題組訓(xùn)練]
1.在測(cè)定某金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中:
15、
圖1 圖2 圖3
(1)某學(xué)生進(jìn)行了如下操作:
①利用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑d,如圖1所示,則d=________mm。
②測(cè)量金屬絲電阻Rx的電路圖如圖2所示,閉合開關(guān)S,先后將電壓表右側(cè)接線端P接a、b點(diǎn)時(shí),電壓表和電流表示數(shù)如表1所示。
該學(xué)生認(rèn)真觀察到兩次測(cè)量中,電流表的讀數(shù)幾乎未變,發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是________________,
比較合理且較準(zhǔn)確的金屬絲電阻Rx測(cè)=________Ω(保留兩位有效數(shù)字),從系統(tǒng)誤差角度分析,Rx的測(cè)量值與其真實(shí)值Rx真比較,Rx測(cè)________Rx真(填“>”“=”或“<”)。
表1
U(V)
I( 16、A)
接線端P接a
1.84
0.15
接線端P接b
2.40
0.15
表2
U(V)
I(A)
接線端P接a
2.56
0.22
接線端P接b
3.00
0.20
(2)另一同學(xué)找來一恒壓電源,按圖3的電路先后將接線端P分別接a處和b處,測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示,該同學(xué)利用該數(shù)據(jù)可算出Rx的真實(shí)值為________Ω。
[解析] (1)①由題圖所示螺旋測(cè)微器可知,螺旋測(cè)微器示數(shù)為1.5 mm+20.4×0.01 mm=1.704 mm。②由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,電壓表接a、b兩點(diǎn)時(shí),電流表示數(shù)不變,電壓表示數(shù)變化較大,說明電壓表內(nèi)阻很大,電壓表分流很小,幾乎 17、為零,電流表分壓較大,電流表應(yīng)采用外接法,電壓表應(yīng)接a點(diǎn),金屬絲電阻Rx測(cè)== Ω≈12 Ω;電流表采用外接法,由于電壓表分流作用,電流表的測(cè)量值大于真實(shí)值,由歐姆定律可知,金屬絲電阻測(cè)量值小于真實(shí)值。
(2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知,RA=,則Rx=-RA=13 Ω。
[答案] (1)①1.704 ②電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于金屬絲電阻,電壓表分流幾乎為零 12 < (2)13
2.小張同學(xué)打算測(cè)量由某種合金材料制成的金屬絲的電阻率ρ,待測(cè)金屬絲的橫截面為圓形。實(shí)驗(yàn)器材有:毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、電壓表(內(nèi)阻約幾千歐)、電流表(內(nèi)阻約幾歐)、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)、待測(cè)金屬絲及導(dǎo)線若干。
(1)用毫米 18、刻度尺測(cè)量待測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度,用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑,結(jié)果分別如圖1和圖2所示,可得其長(zhǎng)度L=________cm,直徑D=________mm。
圖1 圖2
(2)該同學(xué)要用圖象法求出待測(cè)金屬絲的阻值,要求電壓從0開始變化。請(qǐng)將圖3所示實(shí)物電路圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)全。
圖3 圖4
(3)圖4是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值描繪的點(diǎn),由圖可求出電阻值R=________Ω(保留3位有效數(shù)字)。
(4)請(qǐng)寫出待測(cè)金屬絲的電阻率ρ的表達(dá)式ρ=________(用測(cè)得的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示)。
[解析] (1)待測(cè)金屬絲長(zhǎng)度測(cè)量值 19、為59.40 cm;螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0+43.4×0.01 mm=0.434 mm,即待測(cè)金屬絲直徑測(cè)量值為0.434 mm。
(2)要求電壓從0開始變化,故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法;待測(cè)金屬絲電阻較小,電流表采用外接法。實(shí)物電路圖連接如圖甲所示。
甲 乙
(3)在題圖4中用直線擬合各數(shù)據(jù)點(diǎn),使直線通過盡量多的點(diǎn),其他點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè),舍棄離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn),如圖乙所示,直線的斜率表示待測(cè)金屬絲的電阻,根據(jù)所畫直線可得R≈5.80 Ω。
(4)由電阻定律可知,R=ρ,S=,解得:ρ=。
[答案] (1)59.40 0.434(0.433~0.435均可) (2)見解析圖 20、甲 (3)5.80(5.70~5.90均可) (4)
實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新
用“替代法”測(cè)電阻
1.實(shí)驗(yàn)原理(如圖)
2.實(shí)驗(yàn)步驟
S先與2相接,記錄的示數(shù),再與1相接,調(diào)節(jié)R值使示數(shù)與原值相等,則Rx=R。
[典例示法] 電流表A1的量程為0~200 μA,內(nèi)阻約為500 Ω,現(xiàn)要準(zhǔn)確測(cè)量其內(nèi)阻,除若干開關(guān)、導(dǎo)線之外還有器材如下:
電流表A2:與A1規(guī)格相同
滑動(dòng)變阻器R1:阻值為0~20 Ω
電阻箱R2:阻值為0~9 999 Ω
保護(hù)電阻R3:阻值約為3 kΩ
電源:電動(dòng)勢(shì)E約為1.5 V、內(nèi)阻r約為2 Ω
(1)如圖所示,某同學(xué)想用等效法測(cè)量電流表內(nèi)阻 21、,設(shè)計(jì)了部分測(cè)量電路,在此基礎(chǔ)上請(qǐng)你將滑動(dòng)變阻器接入電路中,使實(shí)驗(yàn)可以完成。
(2)電路補(bǔ)充完整后,請(qǐng)你完善以下測(cè)量電流表A1內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟。
a.先將滑動(dòng)變阻器R1的滑片移到使電路安全的位置,再把電阻箱R2的阻值調(diào)到________。(選填“最大”或“最小”)
b.閉合開關(guān)S、S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1,使兩電流表接近滿偏,記錄電流表A2的示數(shù)I。
c.保持S閉合、滑動(dòng)變阻器R1的滑片位置不變,斷開S1,再閉合S2,調(diào)節(jié)R2,使電流表A2的示數(shù)________,讀出此時(shí)電阻箱的阻值R0,則電流表A1內(nèi)阻r1=________。
[解析] (1)滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電流表內(nèi)阻 22、,因此必須采用分壓式接法,電路圖如圖所示。
(2)a.實(shí)驗(yàn)前電阻箱R2應(yīng)該調(diào)節(jié)到最大,以保證兩電表安全;c.讓電流表A2示數(shù)不變,可直接從電阻箱R2的讀數(shù)得到電流表A1的內(nèi)阻r1。
[答案] (1)見解析圖 (2)a.最大 c.再次為I(或仍為I) R0
用“半偏法”測(cè)量電阻
1.利用電流表半偏測(cè)電流表的內(nèi)阻
(1)實(shí)驗(yàn)原理(如圖)
(2)實(shí)驗(yàn)步驟
①R1調(diào)至阻值最大,閉合S1,調(diào)R1的阻值使示數(shù)達(dá)到滿偏值。
②保持R1阻值不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R2使示數(shù)達(dá)到滿偏值一半,同時(shí)記錄R2的值。
③RA=R2。
2.利用電壓表半偏測(cè)電壓表的內(nèi)阻
(1)實(shí)驗(yàn)原理 23、(如圖)
(2)如圖所示,測(cè)量電壓表的內(nèi)阻,操作步驟如下:
①滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端,電阻箱的阻值調(diào)到最大;
②閉合S1、S2,調(diào)節(jié)R0,使表示數(shù)指到滿偏刻度;
③斷開S2,保持R0不變,調(diào)節(jié)R,使表指針指到滿刻度的一半;
④由上可得RV=R。
[典例示法] (2016·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)利用圖(a)所示電路測(cè)量量程為2.5 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆),可供選擇的器材有:電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50 Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5 kΩ),直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V),開關(guān)1個(gè),導(dǎo)線若干。
圖(a)
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①按 24、電路原理圖(a)連接線路;
②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對(duì)應(yīng)的位置,閉合開關(guān)S;
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表滿偏;
④保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00 V,記下電阻箱的阻值。
回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2”)。
(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實(shí)物圖連線。
圖(b)
(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω,若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變,計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)。
(4)如果此電壓表 25、是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號(hào))。
A.100 μA B.250 μA
C.500 μA D.1 mA
[解析] (1)本實(shí)驗(yàn)測(cè)電壓表的內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)變化不大,則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大,故需要滑動(dòng)變阻器的最大阻值較小,故選R1可減小實(shí)驗(yàn)誤差。
(2)滑動(dòng)變阻器為分壓式,連接實(shí)物電路如圖所示。
(3)電壓表和電阻箱串聯(lián),兩端電壓分別為2.00 V和0.50 V,則RV=4R=2 520 Ω。
(4)電壓表的滿偏電流Ig== A≈1 mA,故選項(xiàng)D正確。
[答案] (1)R1 (2)見解析圖 (3)2 5 26、20 (4)D
用“差值法”測(cè)電阻
1.電流表差值法
(1)原理:如圖所示,將電流表與定值電阻R0并聯(lián)再與電流表串聯(lián),根據(jù)I1r1=(I2-I1)R0,求出內(nèi)阻r1。
(2)條件:①電流表的量程小于電流表的量程。②R0已知。
(3)結(jié)果:r1=或R0=(用于r1已知,測(cè)量R0)。
2.電壓表差值法
(1)原理:如圖所示,將電壓表與定值電阻R0串聯(lián)再與電壓表并聯(lián),根據(jù)U2=U1+R0,求出電壓表的內(nèi)阻。
(2)條件:①電流表的量程大于電流表的量程。②R0已知。
(3)結(jié)果:r1=R0或R0=r1(用于r1已知,測(cè)量R0)。
[典例示法] (2018·全國(guó)卷Ⅲ)一課 27、外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值,圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0=20.0 Ω);可視為理想電壓表;S1為單刀開關(guān),S2為單刀雙擲開關(guān);E為電源;R為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn):
(1)按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖(a),將圖(b)中實(shí)物連線;
圖(a) 圖(b)
(2)將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)?shù)奈恢?,閉合S1;
(3)將開關(guān)S2擲于1端,改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端的位置,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1;然后將S2擲于2端,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U2;
(4)待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式Rx=________(用R0、U1、U2表示);
(5)重復(fù)步驟(3),得到如下數(shù)據(jù) 28、:
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述5次測(cè)量所得的平均值,求得Rx=________Ω。(保留1位小數(shù))
[解析] (1)依電路圖連接實(shí)物圖如圖。
(4)由于電壓表可視為理想電壓表且滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端的位移不變時(shí),通過R0和Rx電流不變,因此有=,待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式Rx=R0。
(6)將數(shù)據(jù)代入Rx=R0,求平均值得Rx=48.2 Ω。
[答案] (1)見解析 29、圖 (4)R0 (6)48.2
電橋法測(cè)電阻
電橋法是測(cè)量電阻的一種特殊方法,其測(cè)量原理電路如圖所示,實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電阻箱R3,當(dāng)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等時(shí),R1和R3兩端的電壓相等,設(shè)為U1。同時(shí)R2和Rx兩端的電壓也相等,設(shè)為U2,根據(jù)歐姆定律有=,=,由以上兩式解得R1Rx=R2R3,這就是電橋平衡的條件,由該平衡條件可求出被測(cè)電阻Rx的阻值。
在上面的電路中:
(1)當(dāng)=時(shí),UAB=0,IG=0。
(2)當(dāng)<時(shí),UAB>0,IG≠0,且方向:A→B。
(3)當(dāng)>時(shí),UAB<0,IG≠0,且方向B→A。
[典例示法] (2017·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測(cè)量 30、一微安表(量程為100 μA,內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻??墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 Ω,另一個(gè)阻值為2 000 Ω);電阻箱RZ(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V);單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。
圖(a)
(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實(shí)物連線。
圖(b)
(2)完成下列填空:
①R1的阻值為________Ω(選填“20”或“2 000”)。
②為了保護(hù)微安表,開始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的________端(選填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑 31、片D置于中間位置附近。
③將電阻箱RZ的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)________(選填“相等”或“不相等”)。
④將電阻箱RZ和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將RZ的阻值置于2 601.0 Ω時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測(cè)微安表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)。
(3)寫出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議:
_______________________________________________ 32、______________
____________________________________________________________。
[解析] (1)實(shí)物連線如圖所示。
(2)R1起分壓作用,應(yīng)選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器,即R1的電阻為20 Ω;為了保護(hù)微安表,閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器R1的滑片C應(yīng)移到左端,確保微安表兩端電壓為零;反復(fù)調(diào)節(jié)D的位置,使閉合S2前后微安表的示數(shù)不變,說明閉合后S2中沒有電流通過,B、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等;將電阻箱RZ和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將RZ的阻值置于2 601.0 Ω時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。說明=,解得RμA=2 550 Ω。
(3)要提高測(cè)量微安表內(nèi)阻的精度,可調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程。
[答案] (1)見解析圖 (2)①20?、谧蟆、巯嗟取、? 550 (3)調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程
16
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