浙江省富阳市第二中学高考物理一轮复习 恒定电流实验复习课件课件.ppt

恒定电流实验复习提纲 第一部分伏安法测电阻的原理以及电流表内外接法 滑动变阻器的使用限流式和分压式接法 伏安法测电阻电路设计 第二部分描绘小灯泡的伏安特性曲线 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 测定电源的电动势和内阻 练习使用多用电表 第一部分伏安法测电阻 一 伏安法测电阻的原理 rx ux ix 2 误差分析 电流表内接法 电流为真实值 电压偏大据r u i r测 r实 1 电流表内接法 1 使用条件 rx ra时 2 电流表外接法 1 使用条件 rx rv时 2 误差分析 电流表外接法 电压为真实值 电流偏大据r u i r测 r实 二 滑动变阻器的使用 串联限流电路 并联分压电路 分压器 滑动变阻器的两种主要连接方式 三 伏安法测电阻的电路设计 1 基本原则 减小测量的误差 要多次测量 选择好内接和外接 2 典型的电路 0 u 经验总结 1 关于电流表内外接 大内大 小外小 2 关于分压与限流 考试多数考分压 实验要求电压从零开始取的 3 关于滑动电阻器的选择 分压时选小的 限流时选大的 4 关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置 分压打到最小 限流打到最大值 例1 用内阻为3000 的电压表和内阻为10 的电流表测电阻 在图甲 乙两种情况下 电压表的示数都是60v 电流表的示数都是0 2a 则r1的测量值为 真实值是 r2的测量值为 真实值是 300 290 300 333 练习 用伏安法测电阻 采用电流表内接法和外接法 测得某电阻rx的阻值分别为r1和r2 则所测的测量值和真实值rx之间的关系是 a r1 rx r2 b r1 rx r2 c r1 r2 rx d r1 r2 rx a 17 在用伏安法测电阻的实验中 所用电压表的内阻约为20千欧 电流表的内阻约为10欧 选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验 读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上 如右图所示 1 根据各点表示的数据描出i u图线 由此求得该电阻的阻值rx 欧 保留两位有效数字 2 画出此实验的电路原理图 2 4 103 大电阻用内接法 变阻器用分压器接法 电路图如图示 2 答 利用伏安法测电阻时 若不知待测电阻 可采用下述方法选择正确电路以减小误差 可将仪器按下图接好 并空出电压表的一个接头p 将p分别与a b两点接触一下 如果电流表示数变化显著 则p应接在 处 如果电压表示数显著变化 则p应接在 处 解 电流表示数变化显著 说明被测电阻较大 可跟电压表内阻相比 电压表分流明显 因此采用内接法可以减小误差 p应接在b处 而当电压表示数变化显著 说明被测电阻较小可跟电流表内阻相比 电流表分压明显 因此采用外接法可以减小误差 p应接在a处 a b 第二部分四个实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线测定金属的电阻率测定的电源电动势和内阻练习使用多用电表 一 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 画出实验电路图如图示 2 什么电流表采用外接法 3 滑动变阻器为什么要用分压器接法 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1993年高考描绘出一个 220v60w 灯泡的u i图象 肯定不符合实际的是下图中的 acd 上图中 若将i u对调 则选 abd 4 若测出一个热敏电阻的u i图线 正确的应是上图中的 c 5 画出的u i图象的斜率的物理意义是什么 6 为什么小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大 4 某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组u和i的数据 在右图上画出i u图线 从图线上可以看出 当功率逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 这表明导体的电阻随温度升高而 开始不变 后来逐渐增大 增大 例1 为了研究一个 2 5v 0 1w 的小灯泡的伏安特性 现有蓄电池一组 电键一个 导线若干 其他可供选择的器材如下 a 量程为0 3a 内阻为0 025 的电流表 b 量程为0 0 6a 内阻为0 2 的电流表 c 量程为0 l00ma 内阻为5 的电流表 d 量程为0 3v 内阻为10k 的电压表 e 量程为0 15v 内阻为50k 的电压表 f 0 5 的滑动变阻器 额定电流为1a 1 要正确地完成这个实验 电流表应选 电压表应选 填代号 2 画出电路原理图 c d 二 测定金属的电阻率 伏安法测电阻率的原理说明 1 由电阻定律公式r l s知 电阻率 rs l 因此 要测定金属的电阻率 只须选择这种金属材料制成的导线 用 伏安法 测出金属导线的电阻r 用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度l 用螺旋测微器测出金属导线的直径d 然后由s d2 4算出金属导线的横截面积s 即可求得金属的电阻率 2 在用 伏安法 测量金属导线的电阻r时 由于通常选择待测金属导线的电阻约为数欧姆 实验室常用的电流表 量程取0 6a 的内阻ra为0 125 电压表 量程取3v 的内阻rv为3kv 比较后 有rv r 因此必须采用电流表外接法 才能使由于电表的接入引起的系统误差较小 滑动变阻器限流式和分压式都可以 3 由电阻率的计算式还可看出 金属导线d的测量值的准确程度对实验误差的影响较大 因此 本实验选用螺旋测微器来测量金属导线的d 伏安法测电阻率的原理说明 实验电路图 3 开始时滑动变阻器的滑动触头应该在接入电路电阻最大的一端 说明 1 被测电阻丝的电阻较小 所以选用电流表外接法 2 本实验不要求电压调节范围 可选用限流电路 除一些特殊情况外或具体情况具体分析 4 本实验通过的电流不宜太大 通电时间不能太长 以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化 思考1 本实验中正确选用电路后 所测得的金属的电阻率比真实值 小 思考2 有一合金丝 横截面积为5 1 10 7米2 长l 10米 要测其电阻率 现备有量程3伏 内阻3千欧的电压表 量程0 6安 内阻0 1欧的电流表 两节干电池 0 100欧滑动变阻器 开关 导线等 用伏安法测其电阻时 如电路选取正确 电压表示数为2 4伏 电流表示数为0 12安 所选取的是内接法还是外接法电路 被测合金丝的阻值是多少欧 合金丝的电阻率是多少 内接法 19 9欧 1 0 10 6欧 米 千分卡 螺旋测微器 9 694mm 10 190mm 用伏安法测量金属导线的电阻r 试把图中给出的器材连接成测量r的合适的电路 图中电流表的量程为0 6a 内阻接近1 电压表的量程为3v 内阻为几k 电源的电动势为6v 变阻器的阻值为0 20 在闭合电键前 变阻器滑动触点应处于正确位置 电流表应外接 变阻器电阻比较大 可用限流接法 简易电路图如下 如图为用伏安法测量一个定值电阻丝阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 待测电阻丝rx 约100 直流毫安表 量程0 10ma 内阻50 直流电压表 量程0 3a 内阻5k 直流电源 输出电压4v 内阻可不计 滑动变阻器 阻值范围0 15 允许最大电流1a 开关一个 导线若干 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 解析 本实验要求多测几组数据 并且有较大变化范围 由于rx大于变阻器全部电阻 所以必须采用分压电路在电表接法上因为rx与毫安表内阻 50 较接近 而远小于电压表内阻 50 故应采用电流表外接法 上海 如下图所示 p是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管 其长度l为50厘米左右 直径d为10厘米左右 镀膜材料的电阻率 已知 管的两端有导电箍mn 现给你米尺 电压表v 电流表a 电源 滑动变阻器r 电键k和若干导线 请设计一个测定膜层厚度d的实验方案 实验中应测定的物理量是 在右框内用符号画出测量电路图 计算膜层厚度的公式是 l d u i d i i du 电流表内接 外接均可 三 测定电动势内阻电路 实验电路及其实物连线图 例1 一位同学记录的6组数据见表 试根据这些数据在下图中画出u i图线 并根据图线读出电池的电动势e 电池的内阻r 1 48 0 75 例2 如图示的电路中 r1 r2为标准电阻 测定电源的电动势和内阻时 如果偶然误差可以忽略不计 则电动势的测量值真实值 内阻的测量值真实值 产生误差的原因是 等于 大于 电流表有内阻 例3 在测定电源的电动势和内阻的实验中 待测电池 开关和导线配合下列哪组仪器 可以达到测定目的 a 一只电流表和一个滑动变阻器b 一只电流表和一只电压表c 一只电流表和一个电阻箱d 一只电压表和一个电阻箱 cd 例4 如图是测量电源内电阻的电路 下列关于误差的说法 正确的是 a 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值小于真实值 b 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值大于真实值 c 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值小于真实值 d 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值大于真实值 解 e u ir i ia u rv 由于电压表的分流作用 对于每个电压值u1 测得的电流ia小于总电流i1 u越大 ia跟i1相差越大 画出的图线应为虚线所示 所以内电阻的测量值小于真实值 电动势也小于真实值 c 欧姆表原理 i 0 2 欧姆表 1 原理 闭合电路欧姆定律 改变rx 电流ix随之改变 rx与ix一一对应 2 中值电阻 注意 1 欧姆表的刻度与其他表刻度相反且刻度不均匀 2 欧姆表每次换档测电阻前都要调零 不能带电测量 3 欧姆表中电池用久了 电动势和内阻要改变 测出的电阻值有较大的误差 所以欧姆表常用来粗测电阻 122 表 1 50k 答案写成1 2 103欧或1200 也给分 不写单位不给分 95年高考试题 某人用多用表 100 档按正确步骤测量一电阻阻值 指针指示位置如图4 则这电阻值是 如果要用这个多用表测量一个约200 的电阻 为了使测量比较精确 选择开关应选的欧姆档是 1 20 103 10 例1 如图所示 是一个量程为5ma的电流改装成的欧姆表 电池电势 1 5v 改装后 将原电流表5ma刻度处的刻度确定为0位置 在图中括号内标出欧姆表的 插孔 若在两表笔之间接入一未知电阻rx时 表针恰好指在刻度盘正中位置 则rx 左 右 300 例2 如图所示为一欧姆表原理图 灵敏电流表g的满偏电流为150 a 内阻为100 限流电阻r1为2k 可变电阻r2为10k 最大阻值 电源电动势 为1 5v 内阻可忽略 使用时应使表针偏转在满刻度的1 3至2 3范围内 因此这个欧姆表测量 至 范围内的电阻比较准确 与表内电源负极相接的应是 表笔 填 红 或 黑 5k 20k 红 高考试题 一学生使用多用表测电阻 他在实验中有违反使用规则之处 他的主要实验步骤如下 1 把选择开关扳到 1k 的欧姆档上 2 把表笔插入测试管插孔中 先把两根表笔接触 旋转调零旋扭 使指针指在电阻刻度的零位上 3 把两根表笔分别与某一等测电阻的两端相接 发现这时指针读数较小 4 换用 100 的欧姆档 发现这时指针偏转适中 随即记下欧姆数值 5 这表笔从测试笔插孔中拔出后 就把多用表放回桌上原处 实验完毕 这个学生在测量时已注意到 待测电阻与其他元件和电源断开 不用手碰表笔的金属杆 这个学生在实验中违反了哪一或哪些重要的使用规则 答 换用欧姆档的量程时 要重新调整调零旋扭 多用表使用后不能把选择开关置于欧姆档 使用中值电阻是25欧 1 挡 的万用表测量两个定值电阻 已知它们的阻值约为r1 20欧和r2 30千欧 在下列的一系列操作中 选出尽可能准确地测定各阻值 并符合万用表使用规则的各项操作 将它们的序号按合理的顺序填写在横线上的空白处 a 转动选择开关使其尖端对准 1k 挡b 转动选择开关使其尖端对准 100 挡c 转动选择开关使其尖端对准 10 挡d 转动选择开关使其尖端对准 1 挡e 转动选择开关使其尖端对准 off 挡f 将两表笔分别接触r1的两端 读出阻值后 随即断开 g 将两表笔分别接触r2的两端 读出阻值后 随即断开 h 将两表笔短接 调节调零旋扭 使表针指在刻度线右端的 0 刻度 所选操作的合理顺序是 dhfahge 第三部分比较法测电阻 替代法测量电阻 i2r i1rx rx i2r i1 比较法测量电阻 不计电源内阻 甲图中的电压表的电压u1 乙图中的电压表的电压u2 比较法测电压表电阻 第四部分半偏法测电阻 半偏法测量电流表的内阻 方法 1 按图接线 图中r1r2为电阻箱 电源为蓄电池 内阻可以不计 2 先合下s1 调节r1使电流表指针满偏 3 再合下s2 保持电阻r1不变 调节r2使电流表指针半偏 记下r2的值 4 若r1 100r2 有rg r2 思考 1 r1能否用阻值很大的滑动变阻器代替 一般情况r测量 r真实 2 要尽量减小实验误差 对实验器材有何要求 电源应选大一些的 使r1 100r2 半偏法测量电压表电阻 方法 1 按图接线 图中r0为电阻箱 2 先合下s1 调节r0 0 再调节r使电压表指针满偏 3 保持变阻器电阻r不变 调节r0使电压表指针半偏 记下r0的值 4 若r0 r 有rv r0一般情况r测量 r真实 上述操作步骤中 必要的操作步骤按合理顺序排列应为 若在步骤 中 读出r0的值为2400 则电压表的内阻rv 用这种方法测出的内阻rv与其真实值相比偏 e 调节滑动变阻器的阻值 使电压表的示数为3 0v 例6 为了测量一个量程为3 0v的电压表的内阻 可以采用图示的电路 在测量时 可供选择的步骤如下 a 闭合开关s b 将电阻箱r0的阻值调到最大 f 断开开关s c 将电阻箱r0的阻值调到零 h 将滑动变阻器的滑动触头调到a端 g 将滑动变阻器的滑动触头调到b端 d 调节电阻箱r0的阻值 使电压表示数为1 5v 读出此时电阻箱r0的阻值 2400 大 例1 为了测量电流表a1的内阻 采用图示的电路 其中电流表a1的量程是0 300 a 内阻约为100 待测 a2是标准电流表 量程0 200 a r1为电阻箱 阻值范围0 999 9 为电池 电动势3v 内阻不计 s1为开关s2为单刀双掷开关 按电路图接好电路后 将可变电阻器r2和电阻箱r1适当调节后 将单刀双掷开关s2扳到接点1处 接通开关s1 调节可变电阻r2 使两电表的读数都是150 a 然后将开关s2扳到接点2 调节电阻箱r1使标准电流表的读数仍是150 a 若此时电阻箱各旋钮位置如图 则 1 电流表a1的内阻rg 2 为了保证两电流表的安全使用 限流电阻r3的阻值应选a 100 b 150 c 10k d 15k 3 可变电阻器r2应选 a 2k b 5k c 200 d 500 替代法测电阻 当r2 0时 要保证两个电流表都不超过量程 r3 e imin 3 0 2ma 15k 选d r2 r3 e i 3 0 15ma 20k r2 5k 选b rg 92 8 从下表中选出适当的实验器材 设计一电路来测量电流表a1的内阻r1 要求方法简捷 有尽可能高的测量精度 并能测得多组数据 1 在虚线方框中画出电路图 标明所用器材的代号 2 若选测量数据中的一组来计算 r1 则所用的表达式为r1 式中各符号的意义是 2000年高考197 解 电流表i1m 10ma r1 40r1 100r2 50 若滑动变阻器用限流接法 imin 1 5 190 0 08a 8ma imax 10ma 电流的变化范围很小 应该用分压器接法 因为电压表读数很小 um 0 4v 不能用伏安法测量 根据并联电路两端电压相等 将两电流表并联 如图示 调节滑动变阻器的电阻 测出多组两电流表的读数 由i1r1 i2r2 得r1 i2r2 i1 评分标准 1 如图所示 5分 若电阻r1与电池串联 不扣分 若r2用作限流电阻 正确的同样给分 2 i1表示通过电流表a1的电流 i2表示通过电流表a2的电流 r2表示电流表a2的内阻 3分 未说明r2的不扣分 伏安法测电压表电阻 电压表是一个能够显示自身电压的特殊电阻 因此 可以用一个电流表测量其电阻 答 如右图 4分 线路有错就不给这4分 全国高考 某电压表的内阻在20千欧 50千欧之间 现要测量其内阻 实验室提供下列可选用的器材 待测电压表v 量程3v 电流表a1 量程200 a 电流表a2 量程5ma 电流表a3 量程0 6a 滑动变阻器r 最大阻1k 电源 电动势4v 电键k 2 为了尽量减小误差 要求测多组数据 试在方框中画出符合要求的实验电路图 其中电源和电键及其连线 a1 1 所提供的电流表中 应选用 填写字母代号 4 把电流表改为电压表 1 电流表的满偏电流ig 内电阻rg和满偏电压ug 三者的关系ug igrg 2 电流表内电阻的测定 半偏法 不计电源内阻 测量值偏小 注 半偏法测电压表内阻时 偏大 a 电流表量程的扩大 并联一个小电阻 由 i ig r igrg r igrg i ig 例 若电流表的内阻rg 1000 满偏电流ig 100 a怎样把它改装成量程为10ma的电流表 解 r igrg i ig 0 1 1000 9 9 10 1 例3 如图示是一个双量程电流表 ig 0 5ma rg 200 计算r1和r2的阻值 解 r1 r2 i1 ig igrg r1 r2 igrg i1 ig 100 0 5 200 ig rg r2 i2 ig r1 rg r2 i2 ig r1 ig 19r1 r1 20 r2 180 b