粤教版高中物理必修第三册第三章恒定电流习题课二伏安特性曲线与电表内阻的测定课件

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习题课二　伏安特性曲线与电表内阻的测定综合提能(一)　　对伏安特性曲线的理解 [知识贯通]1．U-I图像与I-U图像(1)坐标轴意义不同：I-U图线为导体的伏安特性曲线，表示电流I随电压U的变化规律，横轴表示U为自变量，纵轴表示I为因变量；U-I图线的横轴表示电流I，纵轴表示电压U。(2)图像上任意一点与坐标原点连线的斜率的意义不同：在图甲中，R1＞R2；而在图乙中R2＞R1。答案：BC(1)导体的伏安特性曲线不是过坐标原点的直线时，其切线斜率不再是导体电阻的倒数。某一状态的电阻应是图线上该点与坐标原点连线斜率的倒数。(2)随着电压的升高，图线上各点与坐标原点连线的斜率变小，电阻变大，所以该导体的电阻不是一个固定的值，其电阻随电压的升高逐渐变大。[集训提能]1. 某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过 它的电流在U-I坐标系中描点如图所示，分别用Ra、Rb、Rc、Rd代表 电阻的阻值，则 (　　)A．Ra>Rd B．Rd>RaC．Rc>Rb D．Rb>Rc解析：连接aO、bO、cO、dO，U-I图线的斜率表示电阻的大小，故Ra>Rd，A正确，B错误，又因为O、b、c三点在一条直线上，故Rb＝Rc，故C、D错误。答案：A　2．如图所示是某导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是 (　　)A．当导体两端的电压是4 V时，导体的电阻是10 ΩB．当导体两端的电压是4 V时，导体的电阻是0.1 ΩC．当导体两端的电压是8 V时，导体的电阻是10 ΩD．当导体两端的电压是2 V时，通过导体的电流是0.2 A答案：A续表解析：题图甲中电压表测量值为真实值，由于电压表分流作用，导致电流表测量值偏大，故电阻测量值偏小；题图乙中电流表测量值为真实值，由于电流表分压作用，导致电压表测量值偏大，故电阻测量值偏大，所以有R1R真，这种误差属于系统误差。答案：<　>　系统[集训提能]1．某同学用如图甲所示电路测量电阻Rx，Rx的测量值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)；若被测电阻Rx的阻值约为1 Ω，应采用图________(选填“甲”或“乙”)所示电路，误差会比较小。解析：电流表采用外接法时，电压表测量的电压为电阻两端的电压，考虑到电压表的内阻，电流表测量的电流为电压表和电阻的电流之和，即测得的电流偏大，根据欧姆定律，知测得的电阻偏小。若被测电阻Rx的阻值约为1 Ω，该电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，故用电流表外接法测量误差较小，应采用题图甲所示电路。答案：偏小　甲2．在测量金属丝电阻率的实验中，回答下列问题。(1)测得某金属丝的有效长度为L，直径为d，两端的电压为U，通过它的电流为I，可以得到该金属丝的电阻率ρ＝________(用题中所给的物理量符号表示)。(2)若金属丝的电阻约为5 Ω，电流表内阻约为1 Ω，电压表内阻约为1 kΩ，则实验中应该将电流表____________(选填“内接”或“外接”)。(3)若实验中采取电流表内接法，则金属丝电阻率实际测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。2．替代法(1)替代思想：测电压表或电流表的内阻时可以使用替代法，即用一个电阻箱来替代原电表，当调节电阻箱使电路效果与替换之前相同时，电阻箱的读数即为被替换的电表的内阻。(2)实验原理图如图所示，实验中，闭合开关S1，开关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；开关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(需并联一电阻)，实验步骤同上。3．半偏法(1)“半偏法”测电流表的内阻。电路如图甲所示。闭合开关S1，调节R1使电流表A的指针满偏；再闭合开关S2，调节电阻箱R2，使A的指针半偏，读出R2的值，则RA＝R2。[典例3]　从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)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____________________________________________________。解析：(1)电压表量程太大不能用于测电流表A1两端的电压。由于电流表A2的内阻r2＝750 Ω是准确的，满偏时其两端电压为500×10－6×750 V＝0.375 V，与电流表A1的满偏电压差不多，所以可以将电流表A2与电流表A1并联，根据A2的读数I2求出A1两端的电压等于I2r2，即把A2当电压表使用。 因为A1、A2允许通过的电流较小，满偏时两端的电压分别约为0.4 V和0.375 V，所以要使电路安全工作，应将保护电阻R1与A1、A2串联起来，从而和A1、A2组成分压电路，使两电表两端电压保持在一个安全的范围内，进而限制通过A1、A2的电流，使其不超过电表量程。此题易误认为只能用电压表来测定电流表A1两端的电压，其实，由于电压表量程较大，而r1两端的电压很小，测量误差太大，故不符合“有尽可能高的测量精度”的实验要求。[集训提能]某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值，实验室提供的器材规格如下：A．待测电阻Rx(阻值约为100 Ω)B．电流表G1(量程0～10 mA，内阻RG1未知)C．电流表G2(量程0～30 mA，内阻RG2未知)D．电阻箱R(最大阻值为9 999.99 Ω)E．电池组(2节干电池)F．开关一只，导线若干该小组根据现有的器材设计了如图甲所示的电路，实验过程如下：a．根据电路图，连接实验器材。b．先将电阻箱的阻值调到最大，然后闭合开关S，调节电阻箱的阻值，记录电流表G1的示数I1和电流表G2的示数I2，及对应的电阻箱的阻值b。答案：(1)100　20　(2)280