《全品复习方案2020届高考物理一轮复习第8单元恒定电流听课正文含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全品复习方案2020届高考物理一轮复习第8单元恒定电流听课正文含解析.pdf（154页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、恒定电流恒定电流 2015 年2016 年2017 年2018 年高考热点统 计 要求 高考基础要求及 冷点统计 测定金属的 电阻率 描绘小电珠 的 伏安特性曲 线 23 测定电源的 电 动势和内阻 练习使用多 用电表 2323 考情分析 1.高考对本章内容的考查重点有电路的基本概念和规 律、闭合电路的欧姆定律等知识,通常与电磁学知识综合 考查,而电学实验在考查基本仪器的使用、实验原理的理 解、实验数据的处理等知识的同时,既注重基础,又有创 新,对应用方面的能力要求较高. 2.电学实验考查学生的能力主要有:实验仪器的选择和分 析、常见实验仪器的读数、实验步骤、电路图的设计、 实物图连接、图像的
2、应用分析、实验注意事项等. 欧姆定律() 电阻定律,电阻的 串联、并联,电功 率,焦耳定律() 电源的电动势和 内阻() 闭合电路的欧姆 定律() 以上考点为高考 基础要求,一般不 单独命题. 第 22 讲 部分电路及其规律 一、电流 1.定义:自由电荷的 移动形成电流.方向:规定为 定向移动的方向. 2.两个公式:(1)定义式: ;(2)微观式: (q为自由电荷的电荷量). 二、电阻与电阻定律 1.电阻:导体两端的电压和通过它的 的比值.表达式为 . 2.电阻定律 (1)内容:导体的电阻跟导体本身的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,还跟导体的 有关. (2)公式: ,为反映材料导电性能的物
3、理量. (3)电阻率与温度的关系: 金属:电阻率随温度升高而增大;半导体:电阻率随温度升高而减小. 三、部分电路的欧姆定律 1.内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比. 2.适用条件:适用于金属导体和电解液, 和 元件不适用. 3.表达式: (说明:这是电流的决定式). 四、电功、电功率、电热 1.电功:电路中电场力对移动电荷做的功,公式为W= (适用于任何电路). 2.电功率:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢,公式为P= (适用于任何电路). 3.电热:电流流过导体产生的热量,由焦耳定律Q= 计算;热功率指单位时间内电流通过导 体产生的热量,表达式为P热=
4、. 【辨别明理】 (1)电荷定向移动产生电流,所以,电荷的移动速率就是电流的传导速率.( ) (2)在非纯电阻电路中,UII2R.( ) (3)由R=知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与流过导体的电流成反比.( ) (4)由=知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比. ( ) (5)公式W=t=I2Rt适用于所有电路.( ) (6)对于非纯电阻电路而言,P=IU=I2R+P其他.( ) 考点一 电流的理解与计算 考向一 电流的定义式 应用I=计算时应注意:若导体为金属,则q为自由电子带电荷量的绝对值;若导体为电解液, 因为电解液里的正、负离子移动方向相反,但形
5、成的电流方向相同,故q为正、负离子带电荷量的 绝对值之和. 图 22-1 例 1 2018长沙长郡中学检测 如图 22-1 所示,在一价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B 作为电极,将它们接在直流电源上,于是溶液里就有电流通过.若在t时间内,通过溶液内截面S的 正离子数为n1,通过的负离子数为n2,设元电荷为e,则以下说法中正确的是( ) A.正离子定向移动形成的电流方向为AB,负离子定向移动形成的电流方向为BA B.溶液内由于正、负离子移动方向相反,溶液中的电流抵消,电流等于零 C.溶液内的电流方向为AB,电流I= D.溶液内的电流方向为AB,电流I= 考向二 电流的微观表达式 设柱体微元
6、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Q=nLSq. (2)电荷通过横截面的时间t= . (3)电流的微观表达式为I=nqSv. 图 22-2 例 2 如图 22-2 所示,有一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为,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 子定向移动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为 ( ) A.B. C.nevD. 考向三 等效电流的计算 有一类由运动电荷的周期性运动形成闭合回路的模型中,计
7、算其形成的等效电流时,一般取 一个周期的时间来计算,则此时间内通过回路截面的电荷量即运动电荷带的电荷量. 例 3 人教版选修 3-1 改编 安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效 为一环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动, 关于该环形电流的说法中正确的是( ) A.电流大小为,电流方向为顺时针 B.电流大小为,电流方向为顺时针 C.电流大小为,电流方向为逆时针 D.电流大小为,电流方向为逆时针 考点二 电阻定律的理解与应用 某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点: (1)导体的电阻率不变; (2)导体的体积不变,由
8、V=lS可知l与S成反比; (3)在、l、S都确定之后,应用电阻定律R=求解. 例 4 有两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的 2 倍,把另一根对折后绞 合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( ) A.14B.18C.116 D.161 考点三 欧姆定律与伏安特性曲线 1.电阻的决定式和定义式的比较 公式 R=R= 区别 电阻的决定式 电阻的定义式 说明了导体的电阻由哪些因素决定,R 由、l、S共同决定 提供了一种测电阻的方法伏安法,R与 U、I均无关 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度 均匀的电解液 适用于任何纯电阻导体 2.对伏安特
9、性曲线的理解(如图 22-3 甲、乙所示) 图 22-3 (1)图线a、e、d、f表示线性元件,b、c表示非线性元件. (2)在图甲中,图线上的点与原点连线斜率表示电阻的大小,斜率越大,则电阻越大,RaRe. 在图乙中,图线上的点与原点连线斜率表示电阻倒数的大小,斜率越大,则电阻越小,RdRb,SaSbB.RaRb,SaSbD.RaQ 电功的计算 W=UIt=I2Rt=t W=UIt 电热的计算 Q=UIt=I2Rt=t Q=I2Rt 是否满足 欧姆定律 满足不满足 2.非纯电阻电路的分析思路 处理非纯电阻电路问题时,要善于从能量转化的角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+ 其他能量”
10、分析、求解. 例 6(多选) 2018安徽六安模拟 如图 22-6 所示,一台电动机提着质量为m的物体以速度v匀速 上升,已知电动机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽 略一切阻力及导线电阻,则 ( ) 图 22-6 A.电源内阻r=-R B.电源内阻r=-R C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大 D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小 图 22-7 变式题(多选) 2018山东菏泽模拟 如图 22-7 所示,定值电阻R1=20,电动机绕线电阻R2=10, 当开关 S 断开时,电流表的示数是I1=0
11、.5A.当开关 S 闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不 变,则电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是 ( ) A.I=1.5AB.IRg RA=r时,随着R的增大,输出功率越来越小. 当RP2B.P1=P2C.12D.1Rx 测量值大于真实值 R测=时,用电流表内接法. (3)实验试探法:按图 Z6-8 所示接好电路,让连接电压表的导线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,则可采用电流表外接法;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,则可采用电流表内接法. 图 Z6-8 二、滑动变阻器两种连接方式 1.滑动变阻器两种接法的对比
12、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 UE 0UE分压电路调节范围大 负载R上 电流调节范围 I 0I 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 2.分压和限流电路的选择原则 (1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上 的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),此时,必 须选用分压式电路. (2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端 滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电
13、路. 例 2 为测量“12V,5W”的小灯泡在不同电压下的功率,给定了以下器材: 电源(12V,内阻不计); 电流表(量程 00.6A、03A,内阻约为 0.2); 电压表(量程 03V、015V,内阻约为 15k); 滑动变阻器(020,允许最大电流 1A); 开关一个,导线若干. 实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节. (1)如图 Z6-9 所示的四个电路图中你认为最合适的是 (填选项前的字母). 图 Z6-9 (2)在本实验中,电流表的量程可选 . 变式题 2014全国卷 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为 200,电压表 V 的内 阻约为 2k,电流表 A 的内阻约为
14、10,测量电路中电流表的连接方式如图 Z6-10 甲或乙所示,结 果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得 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 Z6-10 要点总结 在选滑动变阻器时,为调节方便,分压法一般选总阻值小的滑动变阻器,限流法选总阻值比待测电 阻大几倍的滑动变阻器. 热点三 实验器材的选取与实物图连接 例 3 某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表
15、 V1的内阻,可选用的器材如下: A.待测电压表 V1(量程 03V,内阻约为 3k); B.电压表 V2(量程 015V,内阻约为 20k); C.电流表 A(量程 03A,内阻约为 0.1); D.定值电阻R0(9.0k); E.滑动变阻器R1(0200); F.滑动变阻器R2(02k); G.电源E(电动势约为 12V,内阻忽略不计); H.开关、导线若干. (1)为了准确测量电压表V1的内阻,两位同学根据上述实验器材分别设计了如图Z6-11甲和乙两个 测量电路,你认为 (选填“甲”或“乙”)更合理,请在图丙中用笔画线代替导线将实物图 补充完整. 图 Z6-11 (2)该实验中滑动变阻器
16、应该选用 (选填“R1”或“R2”). (3)用已知量R0和 V1、V2的示数U1、U2来表示电压表 V1的内阻:RV1= . 变式题为了测量一电阻的阻值Rx,现有以下器材:蓄电池E,电流表 A,电压表 V,滑动变阻器R,电阻 箱RP,开关 S1、S2,导线若干.某活动小组设计了如图 Z6-12 甲所示的电路.实验的主要步骤如下: 闭合 S1,断开 S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合适,记下两表示数分别为I1、U1; 闭合 S2,保持RP阻值不变,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2. 图 Z6-12 (1)请按电路图在图乙的实物图上连线; (2)写出被测电阻阻值的表达式:Rx= (
17、用两电表的读数表示); (3)若电流表、 电压表都不是理想电表,则被测电阻的测量值 (选填 “大于” “小于” 或 “等 于”)真实值. 要点总结 电学实验仪器的选择 选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材,一般要考虑四方面因素: (1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流. (2)误差因素:选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,其指 针应偏转到满偏刻度的以上;使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位. (3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节. 在调节滑动变阻器
18、时,应使其大部分电阻线都被用到. (4)实验实际:除以上三个因素外,还应注重实验实际,如所用的电源与打点计时器的匹配问题等. 1. 2018全国卷 一课外实验小组用如图 Z6-13 所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0 为标准定值电阻(R0=20.0);V 可视为理想电压表;S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关;E为电 源;R为滑动变阻器.采用如下步骤完成实验: (1)按照图甲的实验原理线路图,将图乙中实物连线; 图 Z6-13 (2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合 S1; (3)将开关 S2掷于 1 端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表 V 的示数U1;然后将 S
19、2掷 于 2 端,记下此时电压表 V 的示数U2; (4)待测电阻阻值的表达式为Rx= (用R0、U1、U2表示); (5)重复步骤(3),得到如下数据: 12345 U1/V0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述 5 次测量所得的平均值,求得Rx= .(保留 1 位小数) 2. 2015天津卷 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V,内电阻 约 1)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用: A.电流表:量程
20、 0.6A,内电阻约 1 B.电流表:量程为 3A,内电阻约 0.2 C.电压表:量程 3V,内电阻约 30k D.电压表:量程 6V,内电阻约 60k E.滑动变阻器:01000,额定电流 0.5A F.滑动变阻器:020,额定电流 2A (1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选 用 .(均填仪器的字母代号) (2)图Z6-14 为正确选择仪器后,连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线 将 和 相连、 和 相连、 和 相连.(均填仪器 上接线柱的字母代号) 图 Z6-14 (3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电
21、阻箱替换掉滑动变阻器,重 新连接电路,仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图像法处理 采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以 为纵坐标,以 为横坐标. 3.为了测量一个量程为 03V、内阻约为 3k的电压表的内阻,提供的实验器材有: A.待测电压表 V1; B.电流表 A1(量程 00.6A,内阻约为 0.2); C.电压表 V2(量程 010V,内阻约为 10k); D.滑动变阻器R1(050,额定电流为 0.5A); E.定值电阻R=5k; F.电源E(电动势为 8V,内阻较小); G.开关一个、导线若干. (1)在虚线框内画出正确的实
22、验电路图.(要求测量值尽可能精确,测量值的变化范围尽可能大一 些,所用器材用对应的符号标出) (2)在图 Z6-15 中完成实物连线. 图 Z6-15 (3)实验时需要测得的物理量有 .(用符号表示并说明其物理意义) (4)待测电压表内阻表达式为RV= .用已知量及(3)中符号表示 完成专题训练(六) 实验八 测定金属的电阻率 一、实验目的 1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法. 2.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法. 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率. 二、实验原理 用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l,用螺旋测微器测金属丝的直径d,用伏安法
23、测金属丝的电阻R, 由R=得,金属丝的电阻率=R. 三、实验器材 待测金属丝、刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线等. 四、实验步骤 1.用螺旋测微器在待测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d. 2.依照电路图(如图 S8-1 所示)用导线将器材连好,将滑动变阻器与待测金属丝并联部分的阻值调 至最小. 图 S8-1 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的长度,即有效长度,反复测量3次,求出其平均值l. 4.电路经检查确认无误后,闭合开关 S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流值和电 压值,记入记录表格内;断开开关 S,求出接入金属丝
24、电阻R的平均值. 5.将测得的R、l、d值代入电阻率计算公式=,计算出金属丝的电阻率. 6.拆去实验线路,整理好实验器材. 五、注意事项 1.本实验中待测金属丝的电阻值较小,因此实验电路必须用电流表外接法. 2.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连 成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属丝的两端. 3.测量待测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表 两端点间的部分待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直. 4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量. 5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜
25、过大(电流表用 00.6A 量程),通电时间不宜 过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大. 热点一 实验原理与实验操作 例 1 在“测金属丝的电阻率”实验中,提供以下实验器材:待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、毫 米刻度尺、电压表 V(量程 03V,内阻约 5k)、电流表 A(量程 00.6A,内阻RA=1.0)、电源 E(电动势约 3V)、滑动变阻器、开关及导线若干.某同学进行了如下操作: (1)用毫米刻度尺测金属丝的长度L,用螺旋测微器测金属丝的直径d. (2)按照实验设计的如图 S8-2 甲所示的电路原理图,请完成图乙中的实物连接. 图 S8-2 (3)进行了相
26、应测量,利用电压表和电流表的读数画出了如图丙所示的U-I图像,由此得到金属丝 电阻R= . (4)根据= (用R、d、L及有关常数表示),即可计算该金属丝的电阻率. 变式题某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究,现有如下器材: 电源E(电动势为 4V,内阻约为 1); 电流表 A1(量程 05mA,内阻约为 10); 电流表 A2(量程 00.6A,内阻约为 1); 电压表 V1(量程 03V,内阻约为 1k); 电压表 V2(量程 015V,内阻约为 3k); 滑动变阻器R1(阻值 02); 滑动变阻器R2(阻值 020); 开关及导线若干. 他对电阻丝做了有关测量,数据如下表所示
27、: 编 号 金属丝 直径 D/mm 金属丝直径的 二次方 D2/mm2 金属丝 长度 L/cm 电阻 R/ 10.2800.0784100.0016.30 20.2800.078450.008.16 30.5600.3136100.004.07 (1)他在某次测量中,用螺旋测微器测金属丝直径,示数如图 S8-3 甲所示,此示数为 mm. 图 S8-3 (2)图乙是他测量编号为 2 的电阻丝电阻的备选原理图,则该同学应选择电路 (选填“A” 或“B”)进行测量.电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 . (3)请你认真分析表中数据,判断出电阻R与L成 ,与D2成 .(均选填 “正比” 或 “
28、反 比”) 要点总结 实物图连线的技巧 (1)总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程和正负. (2)对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、开关、滑动变阻器、 “伏安法” 部分依次串联起来即可,注意电表的正、负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处. (3)对分压电路,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在 滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动头的电势高低,根据“伏安法”部分 电表正、负接线柱的情况,将“伏安法”部分接入该两点间.注意滑动变阻器应调到使“伏安法” 部分所接两点间阻值最小处. 热点二 数据处理与误差分析 1.测
29、定金属的电阻率的数据处理 (1)公式法求电阻:测量多组电流、电压值,求出对应的电阻后取平均值,不能对电流、电压取平均 值. (2)图像法求电阻:作出U-I图像,由图像求出电阻值.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. 2.测定金属的电阻率的误差分析 (1)金属丝的直径测量是产生误差的主要来源之一. (2)采用伏安法测电阻时,电表的内阻会带来系统误差. (3)在测量长度、电流、电压的过程中,测量工具读数时会带来偶然误差. (4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成误差
30、. 例 2 2018青岛调研 在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入 电路部分的长度约为 50cm. (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图 S8-4 所示,其读数应为 mm.(该值接近多次测量的平均值) 图 S8-4 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势为 3V,内阻约为 1)、电流表 (内阻约为 0.1)、电压表(内阻约为 3k)、滑动变阻器R(020,额定电流为 2A)、开关、导 线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下: 次数1234567 U/V 0.10 0.30 0.70
31、1.00 1.50 1.702.30 I/A 0.02 0 0.06 0 0.16 0 0.22 0 0.34 0 0.46 0 0.520 由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图 S8-5 中的 (选填“甲”或“乙”)图. 图 S8-5 (3)图 S8-6 是测量Rx的实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端. 请根据(2)中所选的电路图,补充完整图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不 至于被烧坏. 图 S8-6 图 S8-7 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图 S8-7 所示,图中已标出了与测量数据对应 的 4 个坐标点.请在图中
32、标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线.由图线得到金 属丝的阻值Rx= .(保留两位有效数字) (5)根据以上数据可以算出金属丝电阻率约为 (填选项前的字母). A.110-2mB.110-3m C.110-6mD.110-8m (6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准.下列关于误差的说法中正确的是 (填选项前的字母). A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差 B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
33、 热点三 同类实验拓展与创新 测量电阻的五种方法: 1.伏安法 特点:大内小外.(内接法测量值偏大,测大电阻时应用内接法) 2.安安法 若电流表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用. (1)如图 S8-8 甲所示,当两电表的满偏电压接近时,如果已知 A1的内阻R1,则可测得 A2的内阻R2= . 图 S8-8 (2)如图乙所示,当两电表的满偏电压UA2UA1时,A1串联一定值电阻R0后,同样可测得A2的内阻R2= . 3.伏伏法 若电压表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用. (1)如图 S8-9 甲所示,当两电表的满偏电流接近时,如果已知 V1的内阻R1,
34、则可测出 V2的内阻R2= R1. 图 S8-9 (2)如图乙所示,当两电表的满偏电流IV1IV2时,V1并联一定值电阻R0后,同样可得 V2的内阻R2= . 4.半偏法测电流表内阻 图 S8-10 电路图如图 S8-10 所示. 步骤:(1)断开 S2,闭合 S1,调节R0,使 A 表满偏,读数为I0; (2)保持R0不变,闭合 S2,调节R,使 A 表读数为; (3)由以上可得RA=R. 5.等效替代法 图 S8-11 如图S8-11所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上,读出电流表示数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,使电流表的读数仍为I
35、,则电阻 箱的读数等于待测电阻的阻值. 例 3 2016全国卷 某同学利用图 S8-12 甲所示电路测量量程为 02.5V 的电压表 V 的内阻(内 阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值 99999.9),滑动变阻器R1(最大阻值 50 ),滑动变阻器R2(最大阻值 5k),直流电源E(电动势 3V),开关 1 个,导线若干. 实验步骤如下: 按电路原理图连接线路; 将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合开关 S; 调节滑动变阻器,使电压表满偏; 保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为 2.00V,记下电阻箱的阻
36、值. 回答下列问题: (1)实验中应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”). (2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线. 图 S8-12 (3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为 630.0,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变, 计 算可得电压表的内阻为 (结果保留到个位). (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为 (填选 项前的字母). A.100AB.250AC.500AD.1mA 变式题 2018开封模拟 在 “测定金属的电阻率” 的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图S8- 13 甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三
37、角形边长的 2 倍,内三 角形为中空.为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用电表的欧姆挡“1”倍率按正确的操 作步骤粗测其电阻,指针如图乙所示,则读数应记为 . 图 S8-13 现利用实验室的下列器材精确测量它的电阻R,以便进一步测出该材料的电阻率. A.电源E(电动势为 3V,内阻约为 1); B.电流表 A1(量程 00.6A,内阻r1约为 1); C.电流表 A2(量程 00.6A,内阻r2=5); D.滑动变阻器R0(最大阻值为 10); E.开关 S,导线若干. (1)请在图丙的虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图. (2)先将R0调至最大,闭合开关 S,调节滑动变阻器R0,记下
38、各电表读数,再改变R0进行多次测量.在 所测得的数据中选一组数据,用测量量和已知量来计算R时,若 A1的示数为I1,A2的示数为I2,则 该金属导体的电阻R= . (3)该同学用直尺测出导体的长度为L,用螺旋测微器测量了外三角形的边长a.测边长a时,螺旋 测微器读数如图丁所示,则a= mm.用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量 可得到该金属材料电阻率的表达式为= . 1. 2018北京通州摸底 某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下: (1)用 20 分度的游标卡尺测量其长度如图 S8-14 甲所示,可知其长度为 mm. (2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所
39、示,可知其直径为 mm. 图 S8-14 (3)用多用电表的电阻“10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图 S8-15 所示,则该电阻的阻值约为 . 图 S8-15 (4)为更精确地测量其电阻,现有的器材及其代号和规格如下: 待测圆柱体电阻R; 电流表 A1(量程 015mA,内阻约为 30); 电流表 A2(量程 03mA,内阻约为 50); 电压表 V1(量程 03V,内阻约为 10k); 电压表 V2(量程 015V,内阻约为 25k); 直流电源E(电动势为 4V,内阻不计); 滑动变阻器R1(阻值范围 015); 滑动变阻器R2(阻值范围 02k); 开关 S,导线
40、若干. 为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在虚线框中画出正确的电路图,并标明所用器 材的代号. 2.某实验小组利用实验室提供的器材测量一种金属丝的电阻率.所用的器材包括:输出电压为 3V 的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、金属夹、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和 导线等. (1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹一个小金属夹,金属夹 可在金属丝上移动.请根据现有器材设计实验电路,连接完成图 S8-16 甲的实物图. 图 S8-16 (2)实验的主要步骤如下: 正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关; 读出电流表的示数,记录金属夹的
41、位置; 断开开关, ,合上开关,重复的操作. (3)该小组测得电流与金属丝接入长度的数据,并据此数据绘出了如图乙所示的关系图线,其斜率 为 A-1m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之 和. 3.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻. (1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图 S8-17甲和乙 所示,长度为 cm,直径为 mm. 图 S8-17 (2)按图丙连接电路后,实验操作如下: 将滑动变阻器R1的阻值调至最 (选填“大”或“小”);将 S2拨向接点 1,闭合 S1,调节R1, 使电流表示数为I0.
42、 将电阻箱R2的阻值调至最 (选填 “大” 或 “小” );将 S2拨向接点 2;保持R1不变,调节R2, 使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为 1280. (3)由此可知,圆柱体的电阻为 . 图 S8-18 4.在 “测定金属丝的电阻率” 的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径d时的示数如图 S8-18 所示, 用米尺测出金属丝的长度L,用伏安法测出金属丝的电阻R,然后由=R算出该金属丝的电阻率. (1)从图中可以读出该金属丝的直径d= mm. (2)为了测量该金属丝的电阻,实验小组取来两节干电池,如图 S8-19甲所示,将金属丝拉直后两端 固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上,底座的中间有
43、一个可沿金属丝滑动的金属触头P,触 头上固定了接线柱,按下P时,触头才与金属丝接触,触头的位置可以从刻度尺上读出.实验采用的 电路原理图如图乙所示.请根据该原理图,用笔画线代替导线将图丙的实物连接成实验电路. 图 S8-19 (3)闭合开关后,滑动变阻器滑片调至一合适位置后不动,多次改变P的位置,得到几组U、I、L的 数据,用R=计算出相应的电阻值后作出L-R图线如图丁所示.取图线上两个点间数据之差L和 R,若金属丝直径为d,则该金属丝的电阻率= (用L、R、d表示). 5.测定一卷阻值约为 30的金属漆包线的长度,实验室提供下列器材: A.电流表 A(量程 00.6A,内阻RA约为 20);
44、 B.电压表 V(量程 015V,内阻RV约为 4k); C.学生电源E(可提供 30V 直流电压); D.滑动变阻器R1(阻值范围 010); E.滑动变阻器R2(阻值范围 0500); F.开关 S 及导线若干. (1)为了较准确地测量该漆包线的电阻,滑动变阻器应选择 (选填 “R1” 或 “R2” ),请将图 S8- 20 的方框中的电路图补画完整. 图 S8-20 (2)根据正确的电路图进行测量,某次实验中电压表与电流表的示数如图 S8-21 所示,则电压表的 示数U为 V,电流表的示数I为 A. 图 S8-21 (3)已知这种漆包线金属丝的直径为d,材料的电阻率为,则这一卷漆包线的长
45、度L= (用 U、I、d、表示). 6.国标(GB/T)规定自来水在 15时电阻率应大于 13m.某同学利用如图 S8-22 所示电路测量 15自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门 K以控制管 内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移动.实 验器材还有:电源(电动势约为 3V,内阻可忽略)、电压表 V1(量程 03V,内阻很大)、电压表 V2(量 程 03V,内阻很大)、定值电阻R1(阻值为 4k)、定值电阻R2(阻值为 2k)、电阻箱R(最大阻值 为 9999)、单刀双掷开关 S、导线若干、游标卡尺、刻度尺. 图
46、 S8-22 实验步骤如下: A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d; B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱长度L; C.把 S 拨到 1 位置,记录电压表 V1示数; D.把 S 拨到 2 位置,调整电阻箱阻值,使电压表 V2示数与电压表 V1示数相同,记录电阻箱的阻值R; E.改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤 C、D,记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R; F.断开 S,整理好器材. (1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图 S8-23 所示,则d= mm. 图 S8-23 (2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx= (用R1、R2、R表示). (3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻
47、箱阻值R的数据,绘制出如图 S8-24 所示的R- 关系图像.自来水的电阻率= m(保留两位有效数字). 图 S8-24 (4)本实验中若电压表 V1内阻不是很大,则自来水电阻率测量结果将 (选填 “偏大”“不变” 或“偏小”). 实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线 一、实验目的 1.测绘小灯泡的伏安特性曲线. 2.分析伏安特性曲线的变化规律. 二、实验原理 1.用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,记下多组(U,I)值,在I-U坐 标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来. 2.电流表采用外接法,因为小灯泡的电阻很小,如果电流表内接,误差明显较大;滑动变阻器采用
48、分 压式接法,使电压能从零开始连续变化. 三、实验器材 小灯泡(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表与电流表各一个、滑动变阻器一个、学生低压 直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸. 四、实验步骤 1.确定电流表、电压表的量程,电流表采用外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按如图 S9-1 所示 的原理图连接好实验电路. 2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关 S. 3.移动滑动变阻器滑片位置,测出多组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开 开关 S. 4.拆除电路,整理仪器. 图 S9-1 五、注意事项 1.闭合开关 S 前,滑动变阻器滑片应移到使小灯泡分得的电压为 0 的一端,从而使开关闭合时小灯 泡电压能从 0 开始变化,同时,也为了防止开关刚闭合时小灯泡因两端电压过大而被烧坏. 2.I-U图线在U=1.0V 左右将发生明显弯曲,故在U=1.0V 左右要多测几组数据,以防出现很大误差. 3.误差较大的点要舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线. 4.建立坐标系时,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据 画出