人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用综合与测试导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用综合与测试导学案，共6页。学案主要包含了电流表的内接法和外接法，滑动变阻器的分压式和限流式等内容，欢迎下载使用。
电阻的测量培优目标：1．知道滑动变阻器的工作原理。2．能运用伏安法测电阻，解决实际问题。3．能运用一些方法测电阻，解决实际问题。 考点1　伏安法测电阻一、电流表的内接法和外接法1．两种接法的比较　　　接法比较内容　 　内接法外接法电路误差分析电压表示数：UV＝UR＋UA＞UR电流表示数：IA＝IRR测＝＝R＋RA＞＝R电压表示数：UV＝UR电流表示数：IA＝IR＋IV＞IRR测＝＝＜＝R误差来源电流表分压作用电压表分流作用两种电路的选择R越大，UR越接近UV，R测越接近R，该电路适合测大电阻，当R≫RA时选用R越小，IR越接近IA，R测越接近R，该电路适合测小电阻，当R≪RV时选用口诀大内大小外小2．内接法和外接法的选择(1)直接比较法：适用于R、RA、RV的大小大致可以估计时，当R≫RA时，采用内接法；当R≪RV时，采用外接法。即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。(2)公式计算法：当R＞时，用内接法；当R＜时，用外接法；当R＝时，两种接法效果相同。(3)试触法：适用于R、RA、RV的阻值大小都不确定的情况，如图所示，把电压表的接线端分别接b、c两点，观察两电表的示数变化。若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流对电路影响大，应选用内接法；若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选用外接法。(4)已知电流表内阻用内接法，已知电压表内阻用外接法。【典例1】　在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)(b)所示，若将图中测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。图(a)　　　　图(b)[解析]　由题意可知：＝＝20，＝＝10，则＞，故电流表采用内接法时误差较小，则Rx1更接近待测电阻的真实值，但由于电流表采用内接法，电压的测量值偏大，由欧姆定律可知，电阻Rx1测量值大于真实值；图(b)采用电流表外接法，由于电压表的分流使电流表示数偏大，则由欧姆定律可知，测量值Rx2小于真实值。[答案]　Rx1　大于　小于二、滑动变阻器的分压式和限流式1．滑动变阻器的两种接法及其作用　　　　两种接法比较内容　　　　限流接法分压接法电路(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器)闭合开关前滑片位置滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑动触头在最左端，即开始时R两端的电压为零负载两端的电压调节范围U～U0～U通过负载的电流调节范围～0～2．两种接法的特点(1)限流式接法耗能低，但电压调节范围小。(2)分压式接法电压调节范围大，并且可从零开始变化。【典例2】　某同学在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：甲　　　　　　　　　　乙(1)(多选)所用各元件及规格如图甲所示，电路已连接好一部分，关于剩余电路的连接正确的是________。A．M端应与b接线柱相连B．M端应与a接线柱相连C．N端与c接线柱相连，开关闭合前，滑动变阻器滑片应滑到最左端D．N端与d接线柱相连，开关闭合前，滑动变阻器滑片应滑到最右端(2)该同学连接好电路后，采用正确的实验方法和实验步骤进行操作，测绘的小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，电压U＝2.5 V时，小灯泡电阻为________Ω。[解析]　(1)测绘小灯泡的伏安特性曲线应该采用电流表外接电路，滑动变阻器用分压电路，则M端应与a接线柱相连；N端与c接线柱相连或者N端与d接线柱相连，开关闭合前，滑动变阻器滑片应滑到最左端故选B、C。(2)电压U＝2.5 V时，读出电流为0.2 A，则小灯泡电阻为R＝＝12.5 Ω。[答案]　(1)B、C　(2)12.5 考点2　测电阻的其他常用方法1．替代法测电阻实验原理图如图所示，实验中，闭合S1，S2接a，调节R′，使两电表均有适当的示数，并记下电流表A的示数I；S2接b，保持R′不变，调节R使电流表A的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值R0，则待测电流表Ax的内阻r＝R0。若测电压表的内阻，把图中待测电流表换成待测电压表即可，实验步骤同上。【典例3】　为了测定电流表A1的内阻，采用如图1所示的电路。其中：图1A1是待测电流表，量程为300 μA，内阻约为100 Ω；A2是标准电流表，量程是200 μA；R1是电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4 V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。(1)根据电路图，请在下面实物图(图2)中画出连线，将器材连接成实验电路。图2　　　　　　　　　图3(2)连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150 μA；然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读数仍为150 μA。若此时电阻箱各旋钮的位置如图3所示，电阻箱R1的阻值是________Ω，则待测电流表A1的内阻Rg＝________Ω。[解析]　(1)根据原理图从电源的正极出发，逐步连接实物如图：(2)电阻箱的阻值大小，读数为：(10 000×0＋1 000×0＋100×0＋10×8＋1×6＋0.1×3)Ω＝86.3 Ω。电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，所以电流表的内阻为86.3 Ω。[答案]　(1)图见解析　(2)86.3　86.32．半偏法测电阻半偏法测两种电表内阻的比较项目电流半偏法电压半偏法电路图实验步骤先断开S2，闭合S1，调节R1使电流表满偏，然后闭合S2接上电阻箱，并调节它使电流表半偏，由于总电流几乎不变，电流表和R2上各有一半电流通过(R1>Rg)，意味着它们电阻相等，此时读出电阻箱的电阻，即为电流表的内阻Rg＝R2先闭合S，调节电阻箱R2＝0，再调节R1使电压表指针满偏，保持变阻器电阻R1不变，调节R2使电压表指针半偏，记下R2的值。若RV≫R1，则有RV＝R2误差分析R测量＜R真实R测量＞R真实 【典例4】　某物理兴趣小组要将一个内阻未知的电流表改装成量程为3 V的电压表，为此他们用图示电路测定该电流表的内阻，实验室可提供的器材如下：A．电流表G：满偏电流为3 00 μA，内阻未知；B．干电池E：电动势为3 V，内阻未知；C．滑动变阻器R1：最大阻值约为5 kΩ，额定电流为1 AD．滑动变阻器R2：最大阻值为16 kΩ，，额定电流为0.5 AE．电阻箱R0：0～9 999.9 ΩF．开关两个，导线若干(1)滑动变阻器R应选用________(选填“C”或“D”)，将开关S1、S2都断开，连接好实物图，使滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后，闭合开关S1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表G的示数为200 μA。(2)闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时电流表G的示数为100 μA，则电流表G的内阻r＝________Ω。若仅考虑系统误差，则测量值比实际值略________(选填“偏大”或“偏小”)。(3)为将该电流表改装成量程为3 V的电压表，需串联电阻的阻值为________Ω。[解析]　(1)由图可知，本实验中采用半偏法确定电流表内阻，为了减小并联电阻箱后对电流的影响，滑动变阻器应选择总阻值较大的D。(2)闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时，电流表G的示数为100 μA，则说明电流表半偏，电阻箱分流100 μA，根据串并联电路的规律可知，电流表G的内阻为100 Ω。当S2闭合时，电阻箱R0和Rg并联，并联后总阻值R并<Rg，而电阻R不变，所以S2闭合后的干路电流比闭合前的总电流要大，即电流大于Ig，而此时电流表支路的电流等于Ig，那么电阻箱R0支路的电流要大于Ig，那么其电阻肯定要小于Rg。所以，用此方法测量的电流表内阻的测量值比真实值要偏小。(3)根据改装原理可知，要将电流表改装成电压表，应串联一个大电阻，为R＝ Ω－100 Ω＝9 900 Ω。[答案]　(1)D　(2)100　偏小　(3)9 900