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专题突破与题型专练 电学创新实验(一),题型核心 探究,题型一:电表的改装与内阻的测量 1.电表的改装,【例1】 (2016海南卷,12)某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路.,(1)已知表头G满偏电流为100 A,表头上标记的内阻值为900 .R1,R2和R3是定值电阻.利用R1和表头构成1 mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表.若使用a,b两个接线柱,电压表的量程为1 V;若使用a,c两个接线柱,电压表的量程为3 V.则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1= ,R2= ,R3= . (2)用量程为3 V、内阻为2 500 的标准电压表V对改装表3 V挡的不同刻度进行校准.所用电池的电动势E为5 V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为50 和 5 k.为方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为 的滑动变阻器. (3)校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近 (选填“M”或“N”)端. (4)若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G内阻的真实值 (选填“大于”或“小于”)900 .,思维导图,(3)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近M端,使并联部分分压为零,起到保护作用. (4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,说明通过表头G的电流偏小,则实际电阻偏大,故表头G内阻的真实值大于900 . 答案:(1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于,误区警示,正确认识电表指针偏转的原理 (1)电表的指针在线圈电流所受安培力的驱动下偏转,电流大,偏转角大,读数就大;电流小,偏转角小,读数就小. (2)若电压值是确定的,当发现读数比标准值小,则是因为真实电流小于设计时的标准电流,进一步的原因是真实电阻小于设计时所用的阻值.,2.半偏法测电表的内阻,【例2】 (2015全国卷,23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下: 待测电压表(量程3 V,内阻约为3 000 ),电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 ),滑动变阻器R1(最大阻值100 ,额定电流2 A),电源E(电动势6 V,内阻不计),开关两个,导线若干. (1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整.,(2)根据设计的电路,写出实验步骤: . (3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV,与电压表内阻的真实值RV相比,RV RV(填“”“=”或“”),主要理由是 .,思路探究 (1)半偏法测电表的内阻时,先使电表满偏,还是先使电表半偏? (2)要使电压表由满偏变为半偏,是需要并联还是串联一个电阻?这个电阻的阻值与电压表内阻的阻值有什么关系? 答案:(1)先使电表满偏,然后用分流、分压的方法使电表半偏. (2)与电压表串联上一个电阻可以使电压表读数减小,串联上电阻的阻值等于电压表内阻.,解析:(1)因滑动变阻器阻值较小,所以选择滑动变阻器的分压接法.实验电路如图所示. (2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1,S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻.,(3)断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大;此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV RV(其他合理说法均可). 答案:见解析,【针对训练1】 (2018辽宁锦州市高二测试)现有一量程为3 V的电压表,内阻为56 k.为了较准确地测量其内阻,在没有电流表的情况下,某同学设计了如图(甲)所示的实验电路,按此电路可以测出电压表的内阻.,解析:(1)如图所示. 答案:(1)见解析图,(1)试根据图(甲)所示的电路图,完成如图(乙)所示的实物连线.,(2)若电源E、滑动变阻器R2、电阻箱R1各有两组可供选择: 电源E: a.电源(提供电压Ua=2.0 V) b.电源(提供电压Ub=5.0 V) 滑动变阻器R2: a.最大阻值20 b.最大阻值1 700 电阻箱R1: a.0999.9 b.09 999.9 为了减小实验误差,电源E应选 (选填序号“a”或“b”,下同),滑动变阻器R2应选 ,电阻箱R1应选 .,解析:(2)电压表的量程为3 V,电源E应选b;滑动变阻器R2采用分压式接法,选最大阻值较小的a;当电压表半偏时,电阻箱R1与电压表内阻近似相等,则应选b. 答案:(2)b a b,(3)该同学在开关都断开的情况下,检查电路连接无误后,接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P置于 端,后续必要的实验操作步骤依次是 、 、 、 、 .最后记录R1的阻值并整理好器材.(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母) A.闭合开关S1 B.闭合开关S2 C.断开开关S1 D.断开开关S2 E.调节R2的阻值,使电压表指针偏转到满刻度 F.调节R2的阻值,使电压表指针偏转到满刻度的一半 G.调节R1的阻值,使电压表指针偏转到满刻度的一半 H.调节R1的阻值,使电压表指针偏转到满刻度,解析:(3)接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P置于A端,确保开始实验时输出电压最小;实验过程中电压表先满偏,后半偏,步骤可以为ABEDG或BAEDG. 答案:(3)A ABEDG或BAEDG,(4)按正确的实验步骤操作完成后,如果所得的R1的阻值为5 400.0 ,则图(甲)中被测电压表V的内阻RV的测量值为 ,该测量值 (选填“略大于”“略小于”或“等于”)实际值.,答案:(4)5 400.0 略大于,题型二:电阻的测量,1.伏安法测电阻 (1)伏安法测电阻的原理:用电流表和电压表测出待测电阻的电流和电压,根据部分电路欧姆定律R= 即可求得待测电阻的阻值.,(2)两种测量电路,【例3】 (2018浙江温州中学高二期末)某同学现要测量一段金属丝的电阻,当他用多用电表粗测该金属丝的电阻时,发现其电阻很小.为了较精确地测量该金属丝的电阻,他设计了如图(甲)所示的电路原理图.其中定值电阻的阻值为R0=5.0 ,其余器材如下. 电流表(量程00.6 A,内阻约为0.2 ); 电压表(量程03 V,内阻约为9 k); 滑动变阻器R(阻值020 ); 电源(提供电压U=3.0 V); 开关、导线若干. 试分析下列问题:,(1)在本实验中闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至 端(选填“a”或“b”). (2)在图(乙)所示实物图中,已正确连接了部分导线,请根据实验电路图将实物图连接好. (3)实验中将多次测量出来的数据已经描入了如图(丙)所示的U-I坐标系中,并且已经作出了U-I图像.根据图像可求得该金属丝的电阻为Rx= (保留两位小数).,思路探究 (1)图(甲)中伏安法测量的是哪部分电路的阻值? (2)图(丙)中图像的斜率表示什么物理意义? 答案:(1)Rx和R0的串联值. (2)Rx和R0的串联值. 解析:(1)滑动变阻器以分压式接法接入电路,为确保电路中仪器的安全,在闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端.,(2)如图所示,答案:(1)a (2)见解析图 (3)0.94(0.921.00之间均可),2.替代法测电阻,【例4】 为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路.图中A0是标准电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E为电源.完成下列实验步骤中的填空.,解析:(1)S拨向接点1,接通S1,待测表头和R0,A0及电源组成串联电路,调节R0,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时A0的读数I. (2)S拨向接点2,调节RN,使A0的读数仍为I,则RN接入电路的电阻就等于待测表头的电阻. (3)多次重复,计算RN的平均值,可减小误差. 答案:(1)R0 标准电流表(或A0) (2)RN 标准电流表(或A0)的读数仍为I (3)平均值,(1)将S拨向接点1,接通S1,调节 ,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时 的读数I; (2)然后将S拨向接点2,调节 ,使 ,记下此时RN的读数; (3)多次重复上述过程,计算RN读数的 ,此即为待测微安表头内阻的测量值.,3.电桥法测电阻 (1) 电桥平衡:测量电路如图所示,实验中调节电阻箱R3,电流表的 电流为零.,(3)由上述平衡条件也可求出被测电阻Rx的阻值.,【例5】 用如图所示的电路可以测量电阻的阻值.图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为( ),答案:C,【针对训练2】 (2018南通高三调研)小明用如图(甲)所示的电路测量电阻Rx的阻值(约几百欧).R是滑动变阻器,R0是电阻箱,S2是单刀双掷开关,部分器材规格图(乙)中已标出. (1)根据图(甲)实验电路,在图(乙)中用笔画线代替导线将实物图连接完整.,解析:(1)根据电路图连接实物图,如图所示.,答案:(1)见解析图,(2)正确连接电路后,断开S1,S2接1.调节好多用电表,将两表笔接触Rx两端的接线柱,粗测其阻值,此过程中存在的问题是 .正确操作后,粗测出Rx的阻值为R.,解析:(2)测量电阻时,要把电阻与其他元件断开. 答案:(2)待测电阻未与其他元件断开,解析:(3)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P调至图(甲)中的A端,使开关S1闭合前后电压表示数都为零;调节电阻箱R0,使其阻值小于R;将S2拨至“2”,保持变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,则此时并联部分的电阻相等,Rx的阻值等于电阻箱的阻值,即Rx=R1. 答案:(3)A 小于R R1,(3)小明通过下列步骤,较准确测出Rx的阻值. 将滑动变阻器的滑片P调至图(甲)中的 (选填“A”或“B”)端.闭合S1,将S2拨至1,调节变阻器的滑片P至某一位置,使电压表的示数满偏. 调节电阻箱R0,使其阻值 (选填“大于R”或“小于R”). 将S2拨至“2”,保持变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,此时电阻箱示数为R1,则Rx= .,(4)实验中,滑动变阻器有两种规格可供选择,分别是:R2(010 );R3(0 5 000 ).为了减小实验误差,滑动变阻器应选 (选填“R2”或“R3”).,解析:(4)由于电阻Rx的阻值约几百欧,为方便调节,滑动变阻器应选R3. 答案:(4)R3,
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