2017_2018学年高中物理第3章从电表电路到集成电路3.1学习使用多用电表学案沪科版选修3_120171130211正式版

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2019_2020高中物理第3章从电表电路到集成电路3.1学习使用多用电表素材沪科版选修3_1

学习使用多用电表教学建议在学习使用多用电表一节中,教师对多用电表的主要结构、功能和使用方法以及注意事项的介绍尤为重要。

建议从多用电表的功能、使用方便说起,并打开其后盖让学生看看它的内部电路,告诉学生这个电路并不复杂,均是用串并联的方式连接起来的。

用多用电表的多用功能、使用方便,电路结构并不复杂等价值因素诱发学生学习使用多用电表的兴趣并认真听教师的讲解,仔细阅读教材的介绍。

接着放手让学生参照教材进行“测量电压、电流、电阻和判断晶体二极管的极性”四个探究活动。

最后教师要让学生谈谈使用多用电表的体会,同时穿插与四个活动相关的问题让学生交流讨论,看看学生对多用电表的使用掌握到什么程度。

1.用多用电表测量定值电阻过程中要让学生知道:(1)尽管欧姆表的刻度是从“零”到“无穷大”,但如果指针偏转过大或过小,误差都比较大,应选择适当倍率的欧姆挡,使测量时表针指示在刻度盘的中间区域。

若不知道待测电阻的大致阻值,可以先用中等倍率的挡位试测,然后根据情况再选择合适挡位再测。

(2)每一次换用不同倍率的欧姆挡,都要进行电阻调零。

2.用多用电表测量二极管的正反向电阻过程中要让学生知道:(1)二极管有单向导电性,电流从正极流入时电阻较小,电流从负极流入时电阻较大。

(2)用欧姆挡测量电阻时,在电表内部电流方向是从红表笔流到黑表笔,在电表外部电流从黑表笔流到红表笔。

这样二极管接入欧姆表的红、黑表笔间时,正接电阻较小,反接后电阻较大。

电阻较小时与黑表笔连接的那个极就是二极管的正极,电阻较大时与黑表笔连接的那个极是二极管的负极。

本章选多用电表为载体的目的是创设探究情境,这一探究情境既包含有实物感性的激发,又涉及创造理性问题思考的氛围,力求让学生在实践和理性探究的过程中,学习与电路相关的知识,领悟探究过程中的科学思想、方法的意义和价值,同时感悟情感、态度和价值观在探究过程中的作用。

参考资料多用电表用途“多”1.检测大容量电容器对于容量较大(1μF以上)的电容器,可用多用电表的电阻(R×100挡或R×1k挡)进行简易检测。

2018版高中物理第3章从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计沪科版选修3-1

二、多用电表测电流电路
有一个满偏电流Ig＝50 μA、内阻Rg＝1 000 Ω的电流表，现成一个量程为0～3 A的电流表，应如何做？答案
要点总结 1.小量程电流表改装成大量程电流表需并联一个分流电 2.满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表改装成量程为I的电流所示.
图3
(1)由 IgRg＝(I－Ig)Rx
学案4 多用电表电路分析与设
目标定位 1.掌握将小量程电流表改装成大量程电压表的原理，计算. 2.掌握将小量程电流表改装成大量程电流表的原理，计算．
内容索引
知识探究
达标检
1
知识探究
一、多用电表测电压电路
实验室有一表头G，满偏电流为5 mA，电阻为100 Ω，现电压表测量5 V的电压，能直接测量吗？若不能，应采取
得 Rx＝II－gRIgg
RxRg
(2)改装后的电流表内阻为 RA＝_R_x_＋__R_g_.
3.双量程电流表的电路中需接两个电阻，电2 一个电流表的电阻RA为0.18 Ω，最大量程为10 A，个刻度.现将其最大量程扩大为100 A，需___并___联一个__ 此时刻度盘每个刻度表示___1___A；新的电流表的内阻为_
典型例题例1 有一个电流计G，内电阻Rg＝10 Ω，满偏电流Ig＝3 m (1)要把它改装成量程为3 V的电压表，应该串联一个多大电压表的内阻是多大？
答案解析
990 Ω 1 000 Ω
(2)若要把它改装成量程为15 V的电压表，应该串联一个改装后的电压表的内阻是多大？
答案解析
4 990 Ω 5 000 Ω
答案解析
三、伏安法测电阻电压表、电流表都是由小量程的电流表改装而成，电压表穷大，电压表与电阻并联时是否会分流？电流表的内阻不与电阻串联时是否会分压？用伏安法测量电阻R时，电表结果是否有影响？答案会分流会分压有影响

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计沪科版选修3_1

有一个电流表 G，内电阻 Rg＝10 Ω，满偏电流 Ig＝3 mA.要把它改装成量程为 0～3 V 的电压表，应该串联一个多大的电阻？改装后电压表的内电阻是多大？
思路点拨：解答本题可以按照以下思路进行分析：
【解析】
电流表的满偏电压为：
Ug＝IgRg＝3×10－3×10 V＝0.03 V 串联电阻需承担的电压为： U′＝U－Ug＝3 V－0.03 V＝2.97 V U′ 2.97 V 串联电阻的阻值：R＝ I ＝＝990 Ω －3 3×10 A g 改装后的内阻为：Rv＝R＋Rg＝1 000 Ω.
知识脉络
[自主预习· 探新知]
[知识梳理] 一、多用电表测电压电路 1．多用电表的表头
2．电路设计 (1)电路组成：由表头和分压电阻组成．
图 341 (2)分压电阻的确定：根据串联电路的特点 U＝ Ug＋UR
U －Rg I ( R ＋ R ) g g I ，即 U＝可得 R＝ g
【提示】 (1)× 多用电表测电压电路表头和分压电阻串联． (3)× 分压电阻的阻值等于量程与满偏电流的比值减去表头内阻． (6)× 分流电阻和表头并联．两者电流不相等．
2．电流表的内阻是 Rg＝200 Ω，满刻度电流值是 Ig＝500 μA，现欲把这电流表改装成量程为 3.0 V 的电压表，正确的方法是( ) 【导学号：69682159】 A．应串联一个 1 800 Ω 的电阻 B．应并联一个 0.1 Ω 的电阻 C．应串联一个 5 800 Ω 的电阻 D．应并联一个 1 800 Ω 的电阻
C [把电流表改装成 3 V 的电压表需要串联分压电阻，分压电阻阻值为：R 3 U ＝I －Rg＝ Ω－200 Ω＝5 800 Ω.] 500×10－6 g

高中物理第3章从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计教案1 沪科版选修3-1

3.4多用电表电路分析与设计【教学目标】1.通过对欧姆表的讨论，提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力，知道欧姆表侧电阻的原理。

2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点。

【知识梳理】要点一欧姆表的原理和选挡1．原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可以直接读出电阻值，比用伏安法测电阻要方便得多．原理如图所示．调零时，I g ＝E R g ＋r ＋R ＝E R 内；测量时，I ＝E R 内＋R x. 只要将对应R x 值的电流刻度I 改为阻值R x ，即为欧姆表．注意红表笔接欧姆表内部电源负极，而黑表笔接内部电源的正极．2．欧姆表的选挡从理论上讲，欧姆表可直接测量从零至无限大之间任何阻值的电阻，但由于面板刻度不均匀，使得在零值附近和无限大值附近很难准确地读出被测电阻的数值(测量误差很大)．一般来说，欧姆表刻度标尺长度的10%～90%之间为有效工作刻度．另外当R x ＝R 内，即在中值附近时，指针偏角Φ与R x 的关系比较接近线性，刻度较均匀，因此，在具体测量时，最好使指针位于中央附近，这就是选挡的依据．在使用欧姆表前，首先应估测待测电阻的大小，选择合适的挡位(通常按大量程向小量程挡位顺序选择)．如果选择的挡位不合适，则应重新换挡，若指针偏角较小，则应选择倍率高一挡的挡位，反之则选低一挡的挡位．要点二多用电表使用的注意事项1．表盘面上“＋”“－”插孔表示直流电流挡、直流电压挡的正、负接线柱，因此，不管测什么，首先将红表笔插入“＋”插孔，将黑表笔插入“－”插孔．那么用直流电流挡、直流电压挡时，电流从红表笔流入，从黑表笔流出；用电阻挡时由原理图可知，红表笔连接的是表内电源的负极．黑表笔连接的是表内电源的正极，因此，电流还是从红表笔流入，从黑表笔流出．2．测量前，应把选择开关旋到相应项目的适当量程上，读数时要注意挡位与刻度盘的对应．直流电流挡、直流电压挡跟电流表和电压表的使用方法一样．要注意所选的量程应大于用电器两端电压的估计值和通过用电器电流的估计值．3．欧姆挡的使用需要注意以下几点：①选挡接着调零(选挡的原则：指针越接近中值电阻，读数越精确)；②换挡重新电阻调零；③示数要乘以倍率；④用完后将选择开关拨离欧姆挡，一般旋至交流电压最高挡或“OFF”挡上，长期不用时应把电池取出；⑤被测电阻要跟电源、其他元件分离.当堂检测一选择题1.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300A μ，内阻100g R =Ω.调零电阻最大值50R K =Ω，串联的固定电阻050R =Ω.电池电动势1.5E V =，用它测量电阻x R ，能准确测量的阻值范围是 A 、30K Ω～80K Ω B 、3K Ω～8K ΩC 、 300Ω～800ΩD 、30Ω～80Ω2.用多用电表测直流电压U 和测电阻R 时，若红表笔插入多用表的（＋）插孔，则( ) A.测U 时电流从红表笔流入多用表，测R 时电流从红表笔流出多用表B.测U 、R 电流均从红表笔流入多用表C.测U 、R 电流均从红表笔流出多用表D.测时U 电流从红表笔流出多用表，测R 时电流从红表笔流入多用表3.如图所示将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关至于欧姆档，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ；先用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（）Ａ．θ'=θ Ｂ．θ'＜θ Ｃ．θ'＞θ Ｄ．不能确定4. 用欧姆表测一个电阻R 的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度的正中间，可以确定（）A.150R =ΩB. 1500R =ΩC. 1000Ω＜R ＜1500ΩD. 1500Ω＜R ＜2000Ω5.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只，性能均正常，外形十分相似.现将多用电表转换开关拨到R ×100Ω挡，分别测它们的正负电阻加以鉴别：测甲元件时，0.5R R K ==Ω正反；测乙元件时，0.5R K =Ω正，100R K =Ω反；测丙元件时，开始指针0R X R偏转到0.5KΩ，接着读数逐渐增大，最后停在100KΩ上.则甲、乙、丙三个元件分别是( )A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容课后练习与提高6.有一内阻未知（约25KΩ ~ 35KΩ）、量程未知（约25V ~ 35V），共有30个均匀小格的直流电压表○V．（1）某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30．A．请你将他们的实验电路连接起来．他们在实验过程中，欧姆档的选择开关拨至倍率“×_______”．B．在实验中，同学读出电压表的读数为U，欧姆表指针所指的刻度为n，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，请你导出欧姆表电池的电动势表达式．（2）若在实验过程中测得该电压表内阻为30KΩ，为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用，要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度．标准电压表○V1：量程3V，内阻3KΩ电流表○A：量程0~3A，内阻未知滑动变阻器：总阻值1KΩ稳压电源E：30V，内阻不能忽略电键、导线若干A．在右边方框中画出实验电路图U= ______________．B．选用记录数据中任一组，写出计算量程的表达式g式中各字母的意义是：---------------------------------------------------------------------------. 7.使用中值电阻为25Ω（×1档）的多用电表测量两个定值电阻1R和2R，（已知1R和2R的阻值分别约为20Ω和30KΩ,在下列各项操作中选出尽可能准确地测量各阻值、并符合多用电表使用规则的操作：A.转动选择开关使其尖端对准“×1k”档B.转动选择开关使其尖端对准“×100”档D.转动选择开关使其尖端对准“×1”档。

【K12教育学习资料】2017_2018学年高中物理第3章从电表电路到集成电路3.1学习使用多用电表

3.1 学习使用多用电表[先填空]1．认识多用电表(1)多用电表由一个小量程的电流表(俗称表头)和电路元件组成．(2)面板的上半部为表盘，分别标有电压、电流和电阻的刻度线，用于读取有关电学量的测量值．(3)面板中央的定位螺丝为机械调零旋钮．用于调节指针的“0”位．图311(4)面板下半部中间的旋钮是功能选择开关，周围标有各种测量功能及量程．其中“”表示直流电压挡，“”表示交流电压挡，“mA”表示直流电流挡，“Ω”表示电阻挡．面板上边有一个电阻挡的调零旋钮．(5)面板的下方有两个标有“＋”、“－”号的插孔，用于插红、黑测试表笔．2．机械调零使用多用电表前，应检查指针是否停在刻度线左端的“0”位置．如果没有停在“0”位置，要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮，使指针指零．再将红、黑测试表笔分别插入“＋”、“－”插孔．3．电压、电流、电阻的测量利用多用电表测量电压、电流和电阻时，要根据所需测量的电学量，将功能选择开关旋转到相应的测量挡位和量程上．测量结束后，要将功能选择开关旋转到交流电压挡的最大量程处或“off”处，以保护多用电表．[再判断]1．多用电表的表头是一个小量程的电流表．(√)2．面板中央的定位螺丝可以用来电阻调零．(×)3．使用多用电表时应使电流从红表笔流入，黑表笔流出．(√)[后思考]仔细观察多用电表的刻度盘，电压、电流、电阻的刻度都是均匀分布的吗？电压、电流的零刻度在刻度盘哪一侧？电阻的零刻度又在哪一侧？【提示】电压、电流的刻度是均匀分布的，电阻的刻度不均匀．电压、电流的零刻度在左侧．电阻的零刻度在右侧．[合作探讨]探讨1：怎样使用多用电表测量直流电压和直流电流？【提示】测直流电压时，将选择开关置于直流电压挡合适的量程，用表笔将多用电表和被测电路并联．测直流电流时，将选择开关置于直流电流挡合适的量程，用表笔将多用电表和被测电路串联．探讨2：测新的电阻时一定要重新调整欧姆零点吗？【提示】不一定，若仍然用原欧姆挡不用重新调整欧姆零点，若换用其他的欧姆挡需要重新调整欧姆零点．因为换挡后表内的电路连接发生了改变，故需要重新短接两个表笔，重新欧姆调零．[核心点击]1．直流电压和直流电流的测量(1)将多用电表选择开关置于直流电压挡，并选择好量程，按如图312(1)所示电路，测小电珠两端的电压．(2)将选择开关置于直流电流挡，并选择合适量程，按如图312(2)所示电路，测量通过小电珠的电流．(1) (2)图3122．电阻的测量(1)选挡：选择欧姆挡量程时，应尽可能使指针指在中央刻度的位置附近．把选择开关旋到欧姆挡上，并根据估测电阻的大小，把选择开关旋到相应的挡位．(2)调零：把两根表笔接触，调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻度上．(注意：电阻挡的零刻度在刻度盘的右端)(3)测量(读数)：把两只表笔分别与待测电阻的两端相接，进行测量，表针示数乘以量程倍率数，即为待测电阻的阻值．1．如图313所示为一已进行机械调零可供使用的多用电表，S为选择开关，Q为电阻挡调零旋钮．现要用它检测两个电阻的阻值(图中未画电阻)，已知阻值分别为R1＝20 Ω，R2＝470 kΩ，下面提出了在测量过程中一系列可能的操作，请你选出能准确地测定各阻值和符合多用电表安全使用规则的各项操作，并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上．图313A．旋动S使其尖端对准电阻挡×1 kB．旋动S使其尖端对准电阻挡×100C．旋动S使其尖端对准电阻挡×10D．旋动S使其尖端对准电阻挡×1E．旋动S使其尖端对准交流电压挡×500F．将两表笔分别接到R1的两端，读出R1的阻值，随后立即断开G．将两表笔分别接到R2的两端，读出R2的阻值，随后立即断开H．两表笔短接，调节Q使表针对准电阻挡刻度盘上的0，随后立即断开所选操作及其顺序为(用字母代号填写)：________(操作步骤可以重复选用)【解析】用多用电表测量电阻时，量程的选择以指针指中央附近时读数最准确，由表盘中值示数约15可知，测R1＝20 Ω的电阻时，只能选“×1”挡；测R2＝470 kΩ时，应选择“×1 k”挡，并且在每次选定量程后，都必须将两表笔短接，进行欧姆调零，所以题目中所给操作H需重复选用．在测量过程中对R1与R2测量的先后没有什么限制，但测量完毕后，功能选择开关必须旋离电阻挡，拨到交流电压最高挡或“off”挡，所以合理的操作及顺序为AHGDHFE或DHFAHGE.【答案】AHGDHFE(或DHFAHGE)2．图314为一正在测量中的多用电表表盘．图314(1)如果是用×10 Ω挡测量电阻，则读数为______Ω.(2)如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为______mA.(3)如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为______V.【解析】①60 Ω②7.6 mA ③3.80 V【答案】见解析3．某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1 k”挡位，测量时指针偏转如图315所示．请你简述接下来的测量操作过程：图315(1)______________________________________________________________(2)______________________________________________________________(3)______________________________________________________________(4)测量结束后，将选择开关旋到“off”挡．【解析】欧姆表读数时，指针在中央位置附近时最准确．开关旋到“×1 k”挡位时，指针偏角太大，所以改换成小挡位“×100”；换挡后，应对欧姆表重新进行调零；所测电阻阻值等于欧姆表表盘示数乘以倍数．【答案】(1)断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡(2)将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”(3)再接入待测电阻，将指针示数×100，即为待测电阻阻值2．选挡时若无法估计待测电阻大小，是应将选择开关旋到“×1”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止．1．晶体二极管，是用半导体材料制成的电子元件．二极管有两根引线，一根叫正极，一根叫负极．2．二极管具有单向导电性．当给二极管加上一定的正向电压时，它的电阻值很小；当给二极管加上反向电压时，它的电阻值变得很大．3．二极管的符号：.[再判断]1．使用多用电表测量直流电压、电流时，不需要机械调零．(×)2．多用电表电阻挡换挡后要重新调零．(√)3．晶体二极管当电流从正极流出时电阻很小．(×)[后思考]多用电表使用前，应调整什么位置，其目的是什么？【提示】用螺丝刀调节表盘中央的定位螺丝，使指针指在表盘刻度左端的零位置．[合作探讨]探讨1：晶体二极管典型的导电特性是什么？【提示】“单向导电性”．探讨2：怎样确定二极管的正、负极？【提示】多用电表测某个物理量时，不论是电流、电压还是电阻，电流的流向总是从“＋”流入，“－”流出，用欧姆挡测二极管的电阻，黑表笔接二极管正极时，测得电阻比较小．在确定二极管的正负极时，若测得二极管的电阻较小，此时，黑表笔连接的一端即为二极管的正极，红表笔连接的一端为二极管的负极．[核心点击]1.二极管的单向导电性：二极管(如图316所示)是一种半导体元件，它的特点是电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大．图3162．根据二极管的单向导电性，可以用多用电表判断它的正负极．(1)用多用电表的电阻挡，量程拨到“×100”或“×1 k”的位置上，将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，然后两表笔短接进行电阻挡调零后分别接二极管的两极，稳定后读取示数乘上倍率求出电阻R1；再将两表笔反过来连接二极管的两极，同理结合读数求出电阻R2.(2)在两次测量电阻差别明显的前提下，据红表笔与电表内部电源负极一端相连，黑表笔与电源正极一端相连知，电流从黑表笔流出，所以对测得电阻较小的那一次，与黑表笔相接的极为二极管的正极，与红表笔相接的极为二极管的负极．4．用多用电表的欧姆挡检测一个二极管，将多用电表的红表笔与二极管的a端连接，黑表笔与二极管的b端连接，测得二极管的电阻值为5 Ω，将多用电表的红表笔接二极管的b端，黑表笔接二极管的a端，测得其电阻值为900 Ω，实验说明二极管具有________；该二极管的正极是________端．【解析】用同一个多用表测量同一个二极管，两次电阻测量值差别较大，说明二极管具有单向导电性．在正向导通时，黑表笔所接的端为正极．【答案】单向导电性b5．某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：(1)检查多用电表的机械零点．(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处．(3)将红、黑表笔________，进行欧姆调零．(4)测反向电阻时，将________表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出电表示数．(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________(选填“左侧”“右侧”或“中央”)；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4)．(6)测量完成后，将选择开关拨向________位置．【导学号：29682016】【解析】首先要机械调零．在选择倍率后还要进行欧姆调零，而且每一次换量程都要再次欧姆调零．(3)将红黑表笔短接，进行欧姆调零．测量二极管的反向电阻时应将红表笔接二极管的正极，黑表笔接负极．欧姆表盘的刻度线分布不均匀，在中央的刻度线比较均匀，所以尽量让指针指向表盘的中央．测量完成后应将开关打到“off”挡或交流电压最高挡．【答案】(3)短接(4)红黑(5)中央(6)“off”挡或交流电压最高挡6．实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容各一只，性能均正常，外形十分相似，现将多用电表选择开关拨到“×100 Ω”挡，分别测它们的正、反向电阻加以鉴别；测甲元件时，R正＝R反＝0.5 kΩ；测乙元件时，R正＝0.5 kΩ，R反＝100 kΩ；测丙元件时，指针开始偏转到0.5 kΩ.接着读数逐渐增加，最后接近∞，利用所学知识区分二极管、电阻、电容分别是哪一个？【解析】要能判断出是何种元件，首先必须掌握各种元件的特点．电阻元件无极性，正、反电阻大小相等，故甲元件为电阻．二极管具有单向导电性，正向电阻阻值很小，反向电阻阻值很大．但两个阻值都是较稳定的，故乙元件为二极管．刚接通电容器时，由于电容器充电，通过表头的电流较大，指针偏角大，对应电阻值比较小，但随着充电电量的增大，电路中的电流逐渐变小，指针偏角逐渐减小，对应电阻值越来越大，即丙元件为电容．【答案】甲是电阻，乙是二极管，丙是电容．。

2017_2018学年高中物理第3章从电表电路到集成电路3.3探究电阻定律学案沪科版选修3_1

3.3 探究电阻定律．掌握电阻的串、并联的规律，[先填空]1．内容对同种材料的导体而言，导体的电阻与它的长度成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻与构成导体的材料有关．2．公式R＝ρL S .3．符号意义L表示导体沿电流方向的长度，S表示垂直于电流方向的横截面积，ρ是电阻率．[再判断]1．决定导体电阻的因素有两个，即长度和横截面积．(×)2．导体的电阻率大，导体的电阻一定大．(×)3．导体的电阻率与导体的长度和横截面积都有关系．(×)[后思考]1．观察户外的输电高压线，猜想输电线的电阻决定于哪几个因素？【提示】决定于输电线的长度、粗细(横截面积)和材料．2．某材料的电阻率小，用它制成的电阻一定小吗？【提示】不一定．电阻率是反映材料导电性能的物理量，它与导体的长度和横截面积无关，只与导体的材料和温度有关，电阻率小表示该材料导电性能好，但用其制作的导体的电阻并不一定小，因导体的电阻不仅取决于电阻率，还取决于导体的长度和横截面积．[合作探讨]如图331所示，为一电阻率为ρ的长方体铜柱，各边尺寸标注如图，a、b、c、d为四个接线柱．图331探讨1：ab端接入电路和cd端接入电路时铜柱的电阻相同吗？若不相同，哪种情况大些？【提示】不相同．ab端接入电路时铜柱的电阻大些．探讨2：试用题中所给符号表示ab端和cd端接入电路时的电阻．【提示】R ab＝ρlmn，R cd＝ρmnl.[核心点击]1．公式中各物理量的意义R＝ρLS是导体电阻的决定式，其中ρ为材料的电阻率，它与材料和温度有关，公式中的L是沿电流方向的导体的长度，横截面积S是垂直于电流方向的横截面积．2．应用电阻定律解题时应注意的几个问题(1)同一段导线的拉伸或压缩的形变中，导线的横截面积随长度而发生变化，但导线的总体积不变，即V＝SL＝S′L′，这是隐含条件，也是解题的关键；(2)应用电阻定律解题时，要注意适用条件：公式R＝ρLS适用于粗细均匀的金属导体；(3)应用电阻定律解题时，若温度变化，应注意电阻率ρ随温度而发生的变化，并由此引起的电阻变化．1．一根阻值为R的均匀电阻丝，长为L，横截面积为S，设温度不变，在下列哪些情况下其电阻值仍为R( )【导学号：29682018】A．当L不变、S增大一倍时B．当S不变、L增大一倍时C ．当L 和S 都缩为原来的1/2时D ．当L 和横截面的半径都增大一倍时【解析】由R ＝ρL S得：L 不变、S 增大一倍时R 变为原来的1/2；S 不变、L 增大一倍时R 变为原来的2倍；L 、S 都缩为原来的1/2时，R 不变；L 和横截面的半径都增大一倍时，R 变为原来的1/2.【答案】 C2．如图332所示，R 1和R 2是材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体，R 1边长为2L ，R 2边长为L ，若R 1的阻值为8 Ω，则R 2的阻值为( )图332A ．4 ΩB ．8 ΩC ．16 ΩD ．64 Ω【解析】设导体材料厚度为h ，根据电阻定律R ＝ρLS 得R 1＝ρ2L h ×2L ＝ρh＝8 Ω，R 2＝ρLh ×L＝ρh＝8 Ω，B 正确．【答案】 B3．两根完全相同的金属丝甲和乙，长度均为L ，横截面积均为S ，将乙拉长为原来的两倍后，将两根金属丝串联在同一电路中，甲、乙金属丝两端的电压之比为( )【导学号：29682019】A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶4D ．4∶1【解析】乙拉长为原来的2倍时，截面积减小为原来的一半，由R ＝ρLS可知，电阻变为原来的4倍；两电阻串联时，电压之比等于电阻之比，故电压之比为1∶4，故选C.【答案】 C公式R ＝ρLS的应用技巧(1)公式R ＝ρL S中的L 是沿电流方向的导体长度，S 是垂直电流方向的横截面积． (2)一定几何形状的导体电阻的大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R ＝ρL S求电阻时要注意导体长度和横截面积的确定．(3)一定形状的几何导体当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V ＝SL 可知L 和S 成反比，这是解决此类电阻变化问题的关键．[先填空]1．串联电路的等效总电阻与各电阻R 1，R 2，…，R n 的关系是：R ＝R 1＋R 2＋…＋R n .即R总＝∑ni ＝1R i .2．并联电路的等效总电阻值R 与各支路的电阻R 1，R 2，…，R n 的关系是：1R ＝1R 1＋1R 2＋…＋1R n，即1R 总＝∑ni ＝11R i ，对两个电阻的并联能直接写出：R ＝R 1R 2R 1＋R 2. 3．混联电路可以用等效电路的方法来处理．如：――→等效为图333 图334[再判断]1．串联电路的总电阻大于电路中的每一个电阻．(√) 2．并联电路的总电阻等于各支路电阻的倒数之和．(×)3．两并联电阻的电流与电阻成反比，两串联电阻的电压与电阻成正比．(√) [后思考]应用电阻定律分析为什么串联电路的总电阻比其中每个电阻都大，而并联电路的总电阻比其中每个电阻都小？【提示】串联电路相当于增大了导体的长度而并联电路相当于增大了导体的横截面积．[合作探讨]如图所示，图335(1)为电阻R 1，R 2，R 3组成的串联电路；图335(2)为电阻R 1，R 2，R 3组成的并联电路．(1) (2)图335探讨1：图(1)中总电压U 与各电阻两端电压U R 1，U R 2，U R 3存在怎样的关系？各电阻两端电压与电阻存在怎样的关系？【提示】 U ＝U R 1＋U R 2＋U R 3.各电阻两端电压与电阻成正比．探讨2：图(2)中总电流I 与各支路电流I 1，I 2，I 3存在怎样的关系？各支路的电流与电阻存在怎样的关系？【提示】 I ＝I 1＋I 2＋I 3.各支路的电流与电阻成反比． [核心点击]1．串、并联电路中总电阻R 总的比较(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比．推导：在串联电路中，由于U 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2，U 3＝I 3R 3，…，U n ＝I n R n ，而I ＝I 1＝I 2＝…＝I n ，所以有U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n ＝UR 总＝I . (2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比．推导：在并联电路中，U 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2，U 3＝I 3R 3，…，U n ＝I n R n ，而U 1＝U 2＝…＝U n ，所以有I 1R 1＝I 2R 2＝…＝I n R n ＝I 总R 总＝U . 3．关于电阻的几个常用推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻． (2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻．(3)n 个相同电阻R 并联时其总电阻为R 总＝Rn. (4)n 个相同电阻R 串联时其总电阻为R 总＝nR .(5)多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小．4．三个电阻的阻值之比为R 1∶R 2∶R 3＝1∶2∶5，并联后接入电路，则通过三个支路电流的比值为( )A ．1∶2∶5B ．5∶2∶1C ．10∶5∶2D ．2∶5∶10【解析】三个电阻并联，电压相等，设为U ，由欧姆定律得I ＝U R，所以I 1∶I 2∶I 3＝U R 1∶U R 2∶U R 3＝1R 1∶1R 2∶1R 3＝11∶12∶15＝10∶5∶2，C 对，A 、B 、D 错．【答案】 C5．三个阻值都为12 Ω的电阻，它们任意连接、组合，总电阻不可能为( ) A ．4 Ω B ．24 Ω C ．18 ΩD ．36 Ω【解析】若三个电阻并联，R 总＝13R ＝4 Ω；若三个电阻串联，R 总＝3R ＝36 Ω；若三个电阻混联，即两个电阻并联后和第三个电阻串联，R 总＝R ＋12R ＝12 Ω＋6 Ω＝18 Ω.两个电阻串联后与第三个电阻并联，R 总＝2R ·R2R ＋R＝8 Ω.【答案】 B6.如图336所示，电阻R 1，R 2，R 3的阻值相等，电池的内阻不计，开关S 闭合前流过R 2的电流为I ，求S 闭合后流过R 2的电流大小．图336【解析】设电池两端的电压恒为U ，电阻阻值为R ，开关S 闭合前电阻R 1，R 2两电阻串联，R 2的电流为I ，由欧姆定律得：U ＝I (R 1＋R 2)＝2IR ，S 闭合后R 2，R 3并联再和R 1串联，由欧姆定律得：U ＝I ′32R ，联立解得：I ′＝43I ，R 2中的电流大小是干路中的一半：I 2′＝12I ′＝23I .【答案】 23I串、并联电路的分析技巧(1)计算时首先要分清电路的串、并联关系．(2)如果是混联电路，可以把部分电路进行等效，把整体电路简化为串联电路或并联电路．(3)串联电路具有分压作用，并联电路具有分流作用．(4)分析串联电路要从电流处处相等入手，分析并联电路要从各支路电压都相等入手．。

2017_2018学年高中物理第3章从电表电路到集成电路3.2研究电流电压和电阻学案沪科版选修3_1

3.2研究电流、电压和电阻学习目标知识脉络1.知道电流的定义及形成电流的Q 微观机理，掌握定义式I＝和决定t式I＝nqv S．(重点)2．理解电压就是沿电流方向的电势降落．(难点)3．知道电阻形成原理及电阻与温度的关系.电流电压电阻[先填空]1．电流(1)定义：物理学中把流过导体某一横截面的电荷量Q跟所用时间t的比值I叫做电流．Q(2)定义式：I＝.t(3)单位：安培．常用单位还有毫安和微安；换算关系：1 A＝103mA＝106μA.(4)电流的方向：电流的方向规定为正电荷定向移动的方向．(5)物理意义：反映电流强弱的物理量．2．电流的形成(1)电源在导体中产生电场，导体中的自由电子在电场力的作用下，发生定向移动，形成电流．(2)导体电流的微观表达式I＝nqvS.3．电压(1)沿电流方向上的任意两点间都有电势差，这就是电路中的电压．(2)电路中沿电流方向的电势是逐渐降低的．4．电阻(1)金属导体中的自由电子，在电场力作用下做定向运动的过程中，自由电子与晶体点阵上的原子实碰撞形成对电子定向运动的阻碍作用，是“电阻”产生的原因．(2)纯金属电阻的阻值与温度间的关系：R＝R0(1＋αt)，式中R表示金属在t ℃时的电阻，R0表示金属在0 ℃时的电阻值，α叫做电阻的温度系数．[再判断]1．在电路中沿着电流的方向电势逐渐升高．(×)2．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多. (√)3．自由电子与原子实的碰撞是产生电阻的根本原因．(√)[后思考](1)假设电源两极的电压为1.5 V，若选择电源的正极为零电势点，那么它的负极电势是多少？【提示】－1.5 V.(2)电阻元件在通电时发热的原因是什么？【提示】电阻元件通电时，自由电子不断地与晶体点阵上的原子实碰撞，将它的一部分动能传递给原子实，使原子实的热振动加剧，导体的温度就升高了．[合作探讨]如图321所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路中形成电流．图321探讨1：盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同？【提示】盐水中的电流是Cl－离子和Na＋离子同时反向定向移动形成的，金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的．探讨2：盐水中的电流沿什么方向？【提示】左．探讨3：假设t s内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚面，则电路中的电流多大？2 Ne【提示】I＝.t[核心点击]1．理解电流概念需注意的几个要点q(1)公式I＝中，q是通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量．t(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关．(4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相反．在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流是从电源的负极流向正极．电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢量．因此电流的合成不遵循平行四边形定则．2．电流的微观表达式I＝nqSv(1)建立模型图322如图322所示，AB表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.设导体的长度为L，横截面积为S，导体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.(2)理论推导导体AB中的自由电荷总数N＝nLS总电荷量Q＝Nq＝nLSq所有这些电荷都通过导体横截面所需要的时间Lt＝vQ Q nLSq根据公式I＝知，导体AB中的电流I＝＝＝nqSv.t t Lv(3)结论由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积．3．三种速率的区别电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率构成导体的电子在不等于光速，闭合开关的瞬间，电流是由电荷的定向移停地做无规则热运动，电路中各处以光速c建立恒定动形成的，电流I＝neSv，物理由于热运动向各个方电场，在恒定电场的作用下，其中v就是电子定向移动意义向运动的机会相等，电路中各处的自由电子几乎同的速率，一般为10－5 m/s故不能形成电流，常时开始定向移动，整个电路也的数量级温下电子热运动的速几乎同时形成了电流率数量级为105 m/s大小10－5 m/s 105 m/s 3×108 m/s1．(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有()A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B．若电荷量不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若使ω、Q不变，则橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大 D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小【解析】正电荷Q均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面，则一个周期Q 2πQT内穿过此截面的电荷量为Q，由电流的定义式I＝及T＝得，环中等效电流为I＝＝T ωTQω，故选A、B.2π【答案】AB2．示波管中，2 s内有6×1013个电子通过横截面大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为()A．4.8×10－6 A B．3×10－13 AC．9.6×10－6 A D．无法确定【解析】由电流的定义得q 6 × 1013 × 1.6 × 10－19I＝＝A＝4.8×10－6 A，A正确，B、C、D错误．t 2【答案】 A3．导体中电流I的表达式I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是()A．导体运动的速率B．导体传导的速率C．电子热运动的速率D．自由电荷定向移动的速率【解析】从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关，故选D.公式I＝nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率．【答案】 D4．如图323所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于橡胶棒运动而形成的等效电流大小为()【导学号：29682017】图323qA．vq B.vqvC．qvS D.SQ 【解析】设在t时间内通过截面的电荷量为Q，则Q＝vt·q，所以I＝＝vq，应选A.t 【答案】 A5．如图324所示的电解槽中，如果在4 s内各有8 C的正、负电荷通过面积为0.8 m2的横截面AB，那么：图324(1)正、负离子定向移动的方向如何？(2)电解槽中的电流方向如何？(3)4 s内通过横截面AB的电量为多少？(4)电解槽中的电流为多大？【解析】(1)电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，电极之间电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动．(2)电解槽中的电流方向向右．(3)8 C的正电荷向右通过横截面AB，而8 C的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8 C正电荷向右通过横截面，故4 s内通过横截面AB的电量为16 C.Q16(4)电流强度大小I＝＝A＝4 A.t 4【答案】(1)正离子向右移动负离子向左移动(2)向右(3)16 C(4)4 A计算电流大小的三种方法1．金属导体中电流的计算q 金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是某一时间内通过金属导体横t截面的电子的电荷量．2．电解液中电流的计算q 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I ＝计算时，q应是同一时间内正、负两种离子t通过横截面的电荷量的绝对值之和．3．环形电流的计算环形电流的计算采用等效的观点分析．所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流．对周期性运动的电荷，常取一q q个周期来计算等效电流．利用I＝＝求等效电流．t T。

2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1学案：第3章从电表电路到集成电路章末分层突破学案 Word版含答案

第3章从电表电路到集成电路章末分层突破①串联②并联③电阻④正负极⑤I ＝Q t⑥I ＝nqSv⑦定向移动⑧电势⑨碰撞⑩R ＝ρL S⑪R 1＋R 2＋…＋R n⑫1R 1＋1R 2＋…＋1R n⑬1⑭1电阻定律及其应用1.电阻定律的公式为R ＝ρS，其中L 为导体长度，S 为导体横截面积，ρ为导体材料的电阻率．2．当导体的形状发生改变时(1)导体的电阻率不变．(2)导体总体积不变，根据V ＝SL ，当S 减小时，L 增大，因此要分析两方面的因素．如图31所示，P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L ，直径为D ，镀膜的厚度为d ，管两端有导电金属箍M 、N .现把它接入电路中，测得它两端电压为U ，通过它的电流为I ，则金属膜的电阻为多少？镀膜材料电阻率为多少？【导学号：29682021】图31【解析】由欧姆定律可得R ＝U I，沿着L 的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一电阻，其长为L ，横截面积为管的周长×厚度d .由电阻定律R ＝ρL S可得 R ＝ρL 2πD 2·d ＝ρL πDd ，则U I ＝ρL πDd ，解得ρ＝U πDd IL. 【答案】 U I U πDd IL1．导体的电阻由ρ、L 、S 共同决定，在同一段导体的拉伸或压缩形变中，导体的横截面积、长度都变，但总体积不变，电阻率不变．2．公式R ＝ρL S适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液．1.(1)将表头改装为大量程的电压表需串联一个分压电阻．(2)将表头改装为大量程的电流表需并联一个分流电阻．2．多用电表测电阻的方法(1)首先要选择合适的电阻档，如×1，×10，×100…….(2)选挡后要调整． (3)读数后要乘以所选挡位的倍率．(1)用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表________联接入被测电路中．当测直流电压时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表与被测电路________联．测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在________处，即电流从________表笔流进．(2)如图32所示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置．图32①将多用电表选择开关置于“×1”挡，Ⅰ的示数为________Ω，Ⅱ的示数为________Ω.②将选择开关置于直流“50 V”挡，Ⅰ的示数为______V，Ⅱ的示数为________V，Ⅲ的示数为________V.③选择开关置于直流“250 V”挡时，Ⅰ的示数为____V，Ⅱ的示数为________V.【解析】(1)多用电表测直流电流时，选择开关应置于标有mA处，且把电表串联接入被测电路中．测直流电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联于被测电路两端．因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和直流电流时，都必须把红表笔接在高电势处，即电流从红表笔进入．(2)多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以挡位倍率，才是电阻的测量值．【答案】(1)mA 串V 并高电势红(2)①2436 ②25.021.5 13.0 ③125.0107.5用如图33所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：图33(1)旋动部件________，使指针对准电流的0刻线．(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．(3)将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”)．(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准【解析】多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心转动调零螺丝S，使指针对准电流的0刻线．然后转动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的0刻线)，接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值．若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位．例如，本题就要从“×100”挡位更换到“×1 k”的挡位．【答案】(1)S (3)T 0刻线(4)ADC1．在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中(1)(多选)用多用电表测电流或电阻的过程中( )A．在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零B．在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零C．在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测D．在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测(2)测量时多用电表指针指在如图32所示位置．若选择开关处于“10 V”挡，其读数为________ V；若选择开关处于“×10”挡，其读数为________200 Ω(选填：“大于”“等于”或“小于”)．图32【解析】(1)在测量电阻时，更换倍率后，欧姆表的内部电阻发生了变化，欧姆的零刻度在最右边，也就是电流满偏，所以必须重新进行调零，选项A正确；在测量电流时，根据电流表的原理，电流的零刻度在左边，更换量程后不需要调零，故选项B错误；在测量未知电阻时，若先选择倍率最大挡进行试测，当被测电阻较小时，电流有可能过大，所以应从倍率较小的挡进行测试，若指针偏角过小，再换用倍率较大的挡，选项C错误；在测量未知电流时，为了电流表的安全，必须先选用电流最大量程进行试测，若指针偏角过小，再换用较小的量程进行测量，选项D正确．(2)选择开关处于“10 V”挡，最小分度值为0.2 V，所以此时的读数为5.4 V，因多用电表的欧姆挡的刻度分布不是均匀的，越向左，刻度越密集，所以10至30的中间数值一定小于20，若选择开关处于“×10”挡，其读数小于200 Ω.【答案】 (1)AD (2)5.4 小于2．一根长为L 、横截面积为S 的金属棒，其材料的电阻率为ρ，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，自由电子定向运动的平均速率为v ，则金属棒内的电场强度大小为( )图33A.mv 22eLB.mv 2Sn e C ．ρ nev D.ρev SL【解析】由电流定义可知：I ＝q t ＝nvtSe t＝neSv ，由欧姆定律可得：U ＝IR ＝neSv ·ρL S ＝ρneLv ，又E ＝U L，故E ＝ρnev ，选项C 正确．【答案】 C3．如图34所示，其中电流表A 的量程为0.6 A ，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A ；R 1的阻值等于电流表内阻的12；R 2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )图34A ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 AB ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 AC ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 AD ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A【解析】设电流表A 的内阻为R A ，用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时，若将接线柱1、2接入电路，根据并联电路的特点，(I 1－I A )R 1＝I A R A ，解得I 1＝3I A ＝0.06 A ，则每一小格表示0.06 A ；若将接线柱1、3接入电路，则(I 2－I A )R 1＝I A R A ，解得I 2＝3I A ＝0.06 A ，则每一小格表示0.06 A ．选项C 正确．【答案】 C4．如图35所示的电路，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器，滑动触头P 滑动时，电路的总电阻发生变化，以下情况正确的是( )图35A．P向左滑动，总电阻变小B．P向右滑动，总电阻变小C．P滑动到最左端时，总电阻为R0D．P滑动到最右端时，总电阻为零【解析】R0为定值电阻，R为滑动变阻器，P向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻也减小，P向右滑动时，总电阻增大；P滑到最左端时，总电阻为零；P滑到最右端时，总电阻最大，故A正确，B、C、D错误．【答案】 A5．多用电表表头的示意图如图36所示．在正确操作的情况下：(1)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是________．正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：改用________倍率，然后________，将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率，得测量值．(2)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流表都应该从________色表笔(选填“红”或“黑”)经“＋”插孔流入电表．图36【解析】(1)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是电阻．正确操作后发现指针的偏转角很小，所选挡位太小，为准确测量电阻阻值，应改用×1 k倍率，然后进行欧姆调零，将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率，得测量值．(2)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从红色表笔经“＋”插孔流入电表．【答案】(1)电阻 1 k 重新调零(2)红。

高中物理第3章从电表电路到集成电路多用电表电路分析与设计学案沪科版选修31

学案4 多用电表电路分析与设计[学习目标定位] 1.掌握将小量程电流表改装成大量程电压表的原理，并进行有关计算.2.掌握将小量程电流表改装成大量程电流表的原理，并进行有关计算．一、多用电表测电压电路1．多用电表的表头是一个小量程的电流表，表头的内阻Rg 为几百欧到几千欧，它的满偏电流Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安．当表头通过满偏电流时，加在它两端的电压叫做满偏电压Ug.由欧姆定律可知，它的满偏电压仅为几毫伏到几十毫伏． 2．利用串联电路的分压原理，将电流表串联一只适当阻值的电阻R ，就可以改装成一定量程的电压表，若改装后的量程为U ，则分压电阻R ＝UIg －Rg.二、多用电表测电流电路利用并联电路的分流原理，将电流表并联一只适当阻值的电阻R ，就可以改装成一定量程的电流表，若改装后的量程为I ，则分流电阻R ＝IgRgI －Ig.一、多用电表测电压电路 [问题设计]有一个满偏电流Ig ＝50 μA ，内阻Rg ＝1 000 Ω的电流表，现在想把它改装成量程为0～5 V 的电压表，应如何做？答案将表头串联一个电阻R ，当电流表满偏时，使串联电阻R 和Rg 两端总电压达到5 V ，如图所示由Ug ＝IgRg 得Ug ＝50 mV 再由Ig(Rg ＋R)＝U 可得：R ＝U －Ug U ·Rg ＝(U Ug－1)Rg ＝(100－1)Rg ＝9.9×104 Ω.[要点提炼]1．要想把满偏电流为Ig 、内阻为Rg 的电流表改装成量程为U 的电压表，需将表头串联一个分压电阻，如图1所示．图1则U ＝IgRg ＋IgRx 所以Rx ＝U －IgRgIg.改装后的电压表内阻为RV ＝Rg ＋Rx.2．要改装成双量程电压表，其表头需串联两个电阻，如图2所示．图2二、多用电表测电流电路 [问题设计]有一个满偏电流Ig ＝50 μA 、内阻Rg ＝1 000 Ω的电流表，现在想把它改装成一个量程为0～3 A 的电流表，应如何做？答案利用并联电阻的分流作用，可并联一个分流电阻R ，使当表头满偏时，通过表头和R 的总电流为3 A.如图所示，根据IgRg ＝IR·R ，IR ＝I －Ig 得 R ＝IgRg I －Ig ＝50×10－6×1 0003－50×10－6Ω≈0.0167 Ω [要点提炼]1．小量程电流表改装成大量程电流表需并联一个分流电阻．2．满偏电流为Ig 、内阻为Rg 的电流表改装成量程为I 的电流表的电路如图3所示．图3则有：IgRg ＝(I －Ig)RxRx ＝IgRg I －Ig改装后的电流表内阻为RA ＝RxRgRx ＋Rg.3．双量程电流表的电路中需接两个电阻，电路结构如图4所示．图4三、伏安法测电阻 [问题设计]电压表、电流表都是由小量程的电流表改装而成，电压表的内阻不是无穷大，电流表的内阻不是零，用伏安法测量电阻R 时，电表的内阻对测量结果是否有影响？答案有影响． [要点提炼]1．电流表外接法：如图5甲所示，由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R ＝UI 可知，R 测<R 真(填“＞”、“＜”或“＝”)，R 越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小(填“大”或“小”)电阻．图52．电流表内接法：如图乙所示，由于电流表的分压，导致电压U 的测量值偏大．由R ＝UI 得R 测>R 真(填“＞”、“＜”或“＝”)，R 越大，电流表的分压越小，误差就会越小．因此这种接法适用于测量大(填“大”或“小”)电阻．一、电压表的改装例1 有一个电流计G ，内电阻Rg ＝10 Ω，满偏电流Ig ＝3 mA.(1)要把它改装成量程为3 V 的电压表，应该串联一个多大的电阻？改装后电压表的内电阻是多大？(2)若要把它改装成量程为15 V 的电压表，应该串联一个多大的电阻？改装后的电压表的内阻是多大？解析 (1)表头G 的满偏电压Ug ＝IgRg ＝0.03 V 分压电阻R1两端的电压UR1＝U1－Ug ＝2.97 V 串联电阻的阻值为R1＝UR1Ig＝990 Ω改装后的内阻为RV1＝U1Ig ＝30.003 Ω＝1 000 Ω.(2)分压电阻R2两端的电压UR2＝U2－Ug ＝14.97 V . 串联电阻的阻值R2＝UR2Ig ＝14.970.003 Ω＝4 990 Ω改装后的内阻RV2＝U2Ig ＝150.003Ω＝5 000 Ω.答案 (1)990 Ω 1 000 Ω (2)4 990 Ω 5 000 Ω 二、电压表的改装例2 一个电流表的电阻RA 为0.18 Ω，最大量程为10 A ，刻度盘分为100个刻度．现将其最大量程扩大为100 A ，需________联一个________Ω的电阻，此时刻度盘每个刻度表示______A ；新的电流表的内阻为________Ω.解析扩大电流表的量程，需要并联一个分流电阻，电路如图．分流电阻为R ＝IARAI －IA ＝0.02 Ω，扩大后每个刻度表示电流值为：I0＝100100 A ＝1 A ，扩大后电流表的内阻为R 与RA 的并联电阻：R 内＝RRAR ＋RA ＝0.018 Ω.答案并 0.02 1 0.018三、伏安法测电阻例3 用电流表和电压表测量电阻Rx 的阻值．如图6所示，分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中，按照(a)图时，电流表示数为4.60 mA ，电压表示数为2.50 V ；按照(b)图时，电流表示数为5.00 mA ，电压表示数为2.30 V ，比较这两次结果，正确的是( )图6A ．电阻的真实值更接近543 Ω，且大于543 ΩB ．电阻的真实值更接近543 Ω，且小于543 ΩC ．电阻的真实值更接近460 Ω，且大于460 ΩD ．电阻的真实值更接近460 Ω，且小于460 Ω解析比较题图(a)、(b)的电压读数，可知ΔU ＝0.20 V ，则ΔU U ＝0.202.50＝0.08；电流变化ΔI ＝0.40 mA ，则ΔI I ＝0.404.60≈0.087，可见ΔI I >ΔUU ，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，故应采取内接法，即按照(a)图所示电路测量电阻Rx ，Rx ＝2.5 V4.60×10－3 A ＝543 Ω，此法测量值偏大，因此选项B 正确．答案 B1．(电表的改装)将分压电阻串联在电流表上，改装成电压表，下列说法中正确的是( ) A ．接上分压电阻后，增大了原电流表的满偏电压B ．接上分压电阻后，电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上，电流表的满偏电压不变C ．如分压电阻是表头内阻的n 倍，则电压表量程扩大到n 倍D ．通电时，通过电流表和分压电阻的电流一定相等答案 BD解析电流表改装成电压表后，电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上，电流表的满偏电压并不改变，并且电流表和分压电阻是串联关系，通过的电流一定相等，故选项A 错误，选项B 、D 正确．如分压电阻是表头内阻的n 倍，则电压表量程扩大到(n ＋1)倍，故选项C 错误．2．(电表改装原理)如图7所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G 和一个变阻器R 组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是( )图7A ．甲表是电流表，R 增大时量程增大B ．甲表是电流表，R 增大时量程减小C ．乙表是电压表，R 增大时量程减小D ．上述说法都不对答案 B解析电压表中电阻分压，串联；电流表中电阻分流，并联．甲表为电流表，乙表为电压表．并联电路电阻大时分流少，所以R 增大时量程减小；串联电路电阻大时分压多，所以R 增大时量程增大．3．(伏安法测电阻)如图8所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V 和0.1 A ，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻Rx 的下列说法正确的是( )图8A ．Rx 的测量值比真实值大B ．Rx 的测量值比真实值小C ．Rx 的真实值为99.8 ΩD ．Rx 的真实值为100.2 Ω 答案 AC解析因为电流表和Rx 直接串联，所以电流表读数I′等于流过Rx 的真实电流I ，电压表并联在电流表和Rx 串联电路的两端，故电压表读数U′大于Rx 两端的真实电压U ，所以Rx 的测量值Rx′＝U′I′大于真实值Rx ＝U I ，故A 对．Rx 的真实值为：Rx ＝U I ＝U′－I′RA I′＝10－0.1×0.20.1Ω＝99.8 Ω，故C 对．4．(电流表的改装)有一个量程为0.5 A 的电流表，与阻值为1 Ω的电阻并联后通入0.6 A 的电流，电流表的示数为0.4 A ，若将该电流表的量程扩大为5 A ，则应________联一个阻值为________ Ω的电阻．答案并 0.056 解析电流表内阻Rg ＝0.6－0.4×10.4Ω＝0.5 Ω，当量程扩大为5 A 时，Ig′＝0.5 A ，分流电流IR ＝(5－0.5) A ＝4.5 A ，所以分流电阻R ＝Ug′/IR ＝Ig′Rg IR ＝0.5×0.54.5Ω≈0.056 Ω.题组一电压表的改装1．把表头G改装成电压表时，下列说法正确的是()A．改装的原理是串联电阻有分压作用B．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C．改装后原电流表自身的电阻也增大了D．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变答案AD解析电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用，故A正确；电流表改装成电压表后Rg、Ig、Ug均不变，故B、C错误，D正确．2．一个电压表由表头○G与分压电阻R串联而成，如图1所示，若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以加以改进()图1A．在R上串联一个比R小得多的电阻B．在R上串联一个比R大得多的电阻C．在R上并联一个比R小得多的电阻D．在R上并联一个比R大得多的电阻答案 D解析若在R上再串联一个电阻，只会导致电压表的内阻更大，读数比实际值更小，误差更大，不可行；若在R上并联一个电阻，可以引起总电阻的减小，但若并联一个比R小得多的电阻，并联的总电阻也会比R小得多，会引起电压表的示数比实际值大，造成更大的误差．所以只能在R上并联一只比R大得多的电阻，使并联的总电阻稍小于R，可以满足要求．综上可知，选项D正确．3．有一只满偏电流Ig＝5 mA，内阻Rg＝400 Ω的电流表G.若把它改装成量程为10 V的电压表，应________联一个________Ω的分压电阻．该电压表的内阻为________Ω.答案串 1 600 2 000解析改装成电压表时应串联一个分压电阻．由欧姆定律得U＝Ig(Rg＋Rx)，分压电阻Rx＝UIg－Rg＝105×10－3Ω－400 Ω＝1 600 Ω，该电压表内阻RV＝Rg＋Rx＝2 000 Ω.4．一量程为100 μA的电流表，内阻为100 Ω，表盘刻度均匀，现串联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表，则该电压表的量程为______ V．用它来测量电压时，表盘指针位置如图2所示，此时电压表的读数大小为______ V.图2答案 1 0.8题组二电流表的改装5．把表头G 改装成大量程电流表时，下列说法正确的是( ) A ．改装原理为并联电阻能增大通过G 的电流B ．改装成电流表后，表头G 本身允许通过的最大电流并不改变C ．改装后，表头G 自身的电阻减小了D ．改装后使用时，表头G 本身的参量都不改变，整个并联电路允许通过的电流增大了答案 BD解析把表头G 改装成大量程的电流表时，只是并联了一个分流电阻，使整体并联电路允许通过的最大电流增大，但表头的各特征量都不变，故B 、D 对，A 、C 错． 6．一个电流表的刻度盘的每1小格代表1 μA ，内阻为Rg.如果把它改装成量程较大的电流表，刻度盘的每一小格代表n μA ，则( ) A ．给它串联一个电阻，阻值为nRg B ．给它串联一个电阻，阻值为(n －1)Rg C ．给它并联一个电阻，阻值为RgnD ．给它并联一个电阻，阻值为Rgn －1答案 D7．一个电流表由小量程的电流表G 与电阻R 并联而成．若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些，下列采取的措施正确的是( ) A ．在R 上串联一个比R 小得多的电阻 B ．在R 上串联一个比R 大得多的电阻 C ．在R 上并联一个比R 小得多的电阻 D ．在R 上并联一个比R 大得多的电阻答案 A解析电流表读数比准确值稍小些，是由于并联的电阻R 阻值偏小，而使流经小量程的电流表的电流偏小造成的，所以应该给电阻R 串联一个阻值比R 小的多的电阻，从而使通过G 的电流变大．题组三综合题组8．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图3所示，则闭合电键后，下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法正确的是( )图3A ．图(a)中的A1、A2的示数相同B ．图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C ．图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同D ．图(b)中的A1、A2的指针偏角相同答案 B解析电表的示数是由通过电流表A1、A2的电流决定的，而电表指针的偏角是由通过内部小量程电流表的电流决定的．两个电流表并联时，两个相同的小量程电流表是并联关系，所以，通电时，两小量程的电流表中通过的电流相同，A1、A2的指针偏角相同，B 正确； A1、A2的内阻不同，并联时，A1、A2中通过的电流不同，A1、A2的示数不相同，A 不正确；A1、A2两表串联时，通过电流表的电流相同，示数相同；但是，由于电流表内阻不同，通过小量程电流表的电流不同，A1、A2的指针偏角不同，故C 、D 错误．9．两个定值电阻R1、R2串联接在U ＝12 V 的稳压直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端，如图4所示，电压表示数为8 V ．如果把它改接在R2的两端，则电压表的示数将( )图4A ．小于4 VB ．等于4 VC ．大于4 V 而小于8 VD ．等于或大于8 V 答案 A解析电压表指针的偏转角度取决于通过电压表的电流大小，电压表的示数等于通过电压表的电流与电压表内阻RV 的乘积，当电压表并联在电阻R1两端时，ab 间的电阻是R1与电压表内阻RV 并联后的等效电阻Rab ，根据电阻并联的公式推知它将小于R1，由于ac 间电压为12 V ，于是由电压表的读数8 V 可推出电阻R2两端电压为4 V ，由此根据欧姆定律就推出Rab ∶R2＝2∶1，这样由Rab<R1得出R1∶R2>2∶1.由于ac 之间的电压稳定在12 V 不变，由此根据串联电路的分压原理可以推断，当不用电压表测量时，电阻R2两端的电压小于4 V ；当把电压表并联在R2两端时，bc 间的电阻Rbc 为R2和RV 的并联电阻，所以Rbc<R2，因而，电压表示数一定小于4 V ．所以本题的正确选项是A.10．图5是改装并校准电流表的电路图，已知表头a 的量程为Ig ＝600 μA ，内阻为Rg ，A 是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I ＝60 mA.完成下列填空． (1)图中分流电阻Rp 的阻值为________．图5 图6(2)在电表改装成后的某次校准测量中，A 表的示数如图6所示，由此读出流过A 电流表的电流为______mA.此时流过分流电阻Rp 的电流为______mA(均保留一位小数)．答案 (1)Rg99(2)49.5 49.011．如图7为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O 、A 两接线柱时，量程为3 V ；当使用O 、B 两接线柱时，量程为15 V ．已知电流计的内阻Rg ＝500 Ω，满偏电流Ig ＝100 μA.求分压电阻R1和R2的阻值．图7答案 2.95×104 Ω 1.2×105 Ω解析串联分压电路的特点就是电流相同．在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流．接O 、A 时：Ig ＝U1Rg ＋R1即R1＝U1Ig －Rg ＝(310－4－500) Ω＝2.95×104 Ω接O 、B 时：Ig ＝U2Rg ＋R1＋R2即R2＝U2Ig －Rg －R1＝(1510－4－500－2.95×104) Ω≈1.2×105 Ω12．已知电流表的内阻Rg ＝120 Ω，满偏电流Ig ＝3 mA ，要把它改装成量程是6 V 的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A 的电流表，应并联多大的电阻？答案 1 880 Ω 0.12 Ω解析量程为6 V 的意思是当电压表(电流表串联电阻后的整体)两端电压为6 V 时，通过电流表的电流为满偏电流，指针指在最大刻度处，我们在最大刻度处标以6 V. 依以上分析，设串联电阻的阻值为R ，则 Ug ＝IgRg ＝3×10－3×120 V ＝0.36 V ， UR ＝U －Ug ＝6 V －0.36 V ＝5.64 V .根据串联电路中的电压分配关系可得R ＝UR Ug Rg ＝5.640.36×120 Ω＝1 880 Ω.量程为3 A 的意思是通过电流表(表头并联电阻后的整体)的电流为3 A 时，通过表头的电流为满偏电流，指针指在最大刻度处，在此处标以3 A. 设应并联电阻的阻值为R′，则其分担的电流为 IR′＝I －Ig ＝3 A －3×10－3 A ＝2.997 A. 根据并联电路中的电流分配关系可得 R′＝Ig IR′Rg ＝0.0032.997×120 Ω≈0.12 Ω.13．一块满偏电流Ig ＝1 mA 、线圈电阻Rg ＝100 Ω的小电流表．(1)把它改装成满偏电压U ＝10 V 的电压表；(2)把它改装成满偏电流I ＝0.6 A 的电流表，请分别画出电路图，并算出有关数据．答案见解析解析 (1)小量程电流表的满偏电压Ug ＝IgRg ＝0.1 V<U ，因此需要串联一个适当的分压电阻，可将其改装成电压表，改装的电路如图所示，由欧姆定律U ＝Ig(Rg ＋Rx)，解得Rx ＝UIg－Rg ＝9 900 Ω.(2)小量程电流表的满偏电流Ig<I ，要将其改装成大量程的电流表，应给其并联一个适当的分流电阻，改装的电路如图所示，由并联电压相等得：IgRg＝(I－Ig)Rx′解得：Rx′＝IgI－IgRg≈0.167 Ω.11。

高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学业分层测评沪科版选修3-1

精选教学设计多用电表电路剖析与设计(建议用时： 45 分钟 )[ 学业达标 ]1． (多项选择 )以下对于电流表与电压表的说法中，正确的选项是()A．都是电流表G 与电阻并联改装而成的B．都是电流表G 与电阻串连改装而成的C．它们自己都有内阻，不过电流表的内阻一般很小，而电压表的内阻一般很大D．电流表的内阻一定比用来改装的电流表G 的内阻小，而电压表的内阻一定比用来改装的电流表G 的内阻大【分析】把电流表G 改装成量程较大的电流表时，是给电流表G 并联一个分流电阻，而把电流表G 改装成电压表时，是给电流表G 串连一个分压电阻，故 A 、 B 选项错误．由于串连总电阻大于每一个电阻，并联总电阻小于每个电阻，故C、D 选项正确．【答案】CD2． (多项选择)(2016·塔城高二检)测图如3-4-9所示，甲、乙两个电路，都是由一个敏捷电流表 G 和一个变阻器R 构成，以下说法正确的选项是()甲乙图 3-4-9A．甲表是电流表，R 增大时量程增大B．甲表是电流表，R 增大时量程减小C．乙表是电压表，R 增大时量程增大D．乙表是电压表，R 增大时量程减小【分析】由电流表原理可知甲为电流表，且R 增大时，干路电流减小，量程减小， B 正确．乙为电压表且R 越大，量程U＝ I g(R g＋ R)越大，C正确．【答案】BC3．把一只量程为10 mA 、内阻为 100 欧的电流表改装成一只量程为10 V 的电压表，则应当给这只电流表()A．串连一个阻值为900 欧的电阻B．串连一个阻值为100 欧的电阻C．并联一个阻值为900 欧的电阻D．并联一个阻值为100 欧的电阻【分析】串连电阻 R＝10 V/10 mA－100Ω＝900Ω.【答案】 A4．一个电流表的刻度盘的每 1 小格代表1μ A，内阻为R g.假如把它改装成量程较大的电流表，刻度盘的每一小格代表nμA，则()【导学号： 37930037】A．给它串连一个电阻，阻值为nR gB．给它串连一个电阻，阻值为(n－1) R gR gC．给它并联一个电阻，阻值为nR gD．给它并联一个电阻，阻值为n－1n 倍，故应并联分流电阻R＝1【分析】电流表的量程变成本来的R g.选项D正确．n －1 【答案】 D5．如图 3-4-10 所示，将一个电流计G 和一个电阻串连能够改装成电压表，将一个电流计 G 和一个电阻并联能够改装成电流表，要使它们的量程增大，R 、R 应怎样变化()1 2图 3-4-10A．R1增大，R2增大B．R1减小，R2减小C．R 增大， R 减小D．R减小，R增大1 2 1 2【分析】电流计改装为电压表应串连一个电阻，改装为电流表应并联一个电阻，电压表量程为 U＝ I g(R g＋R1)，电流表量程为I g R g，故应增大 R1，减小 R2. I＝ I g＋R2【答案】 C6．一电流表的满偏电流I g＝1 mA ，内阻为 200 Ω . 要把它改装成一个量程为 0.5 A 的电流表，则应在电流表上 ( )A．并联一个200Ω的电阻B．并联一个Ω的电阻C．串连一个Ω的电阻D．串连一个200Ω的电阻由 I g R＝(I－ I g)r 并得 r 并＝I g R 0.001 × 200【分析】＝Ω≈ 0.4 ΩB，对．I－ I g 0.5 －【答案】 B7 ． (多项选择 )两只完整同样的敏捷电流表改装成量程不一样的电压表和，若将改装后的两表串连起往来测某一电路的电压，则两表()【导学号： 37930038】A．读数同样B．指针偏转角度同样C．量程大的电压表读数大D．量程大的电压表读数小【分析】因为两个电压表是用同样的电流表改装的，当两个电压表串连使用时，经过两表的电流是同样的，因此表头指针偏转的角度是同样的，刻度盘上的示数表示的是电压表两头的电压，因此其示数是不一样的．【答案】BC8．某电流表串连一个9.5 kΩ的电阻后，可丈量的最大电压是10 V ．假如给它串连一个 49.5 kΩ的电阻，可丈量的最大电压是50 V ．求电流表的内阻R g和满偏电流I g.【分析】10 V 量程时： 10 ＝I g (9 500 ＋R g )；50 V 量程时： 50 ＝I g (49 500 ＋R g)，联立得 R g＝0.5 kΩI，g＝1 mA.【答案】0.5 kΩ1 mA[ 能力提高 ]9．一电流表 (表头 )并联一个分流电阻后就改装成一个大批程的电流表，当把它和标准电流表串连后去测某电路中的电流时，发现标准电流表读数为 1 A ，而改装电流表的读数为1.1 A ，略微偏大一些，为了使它的读数正确，应()A．在原分流电阻上再并联一个较大的电阻B．在原分流电阻上再串连一个较小的电阻C．在原分流电阻上再串连一个较大的电阻D．在原分流电阻上再并联一个较小的电阻【分析】改装电流表示数偏大，说明改装成电流表时并联的分流电阻偏大．故要使内阻略微变小一些，需要在原分流电阻上再并联一个较大的电阻，故 A 正确．【答案】 A10 ． (2013·全国卷Ⅱ)某同学用量程为1 mA 、内阻为120 Ω的表头按图3-4-11甲所示电路改装成量程分别为 1 V 和 1 A 的多用电表．图中R1和 R2为定值电阻，S为开关．回答以下问题：甲乙图 3-4-11(1)依据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线．(2) 开关 S 闭合时，多用电表用于丈量________(选填“电流”“电压”或“电阻”) ；开关 S 断开时，多用电表用于丈量________选(填“电流”“电压”或“电阻”) ．【分析】(1) 实物图上连线要依据先串后并的原则，连线如下图．(2) 开关 S 闭合时，并联了一个支路，多用电表用于丈量较大的电流，开关S 断开时，串连电阻 R2起分压作用，多用电表用于丈量较大的电压．【答案】看法析11. 如图 3-4-12所示，有一个表头G，满偏电流为I g＝1 mA，内阻 R g＝100Ω，用它改装为有 5 V 和 50 V 两种量程的电压表，求R1、 R2的阻值各为多大？图 3-4-12【分析】当公共端与 5 V 端接入被测电路时，量程为U1＝5 V，当公共端与50V 端接入被测电路时，量程为U2＝50 V.由串连电路的电压分派关系可知：U1 5－ 100)1 ＝－g ＝( －3 ΩR I R 1 ×10g＝ 4900 Ω＝ 4.9 k ΩR ＝U2 50 Ω－R ＝( －3－ 100)2 I g 1× 10g＝ 49 900 Ω＝ 49.9 k Ω.【答案】 4.9 k Ω49.9 k Ω12 ．某电流表内阻R g为200 Ω，满偏电流 I g为2 mA，如图3-4-13 甲、乙改装成量程为 0.1 A 和 1 A 的两个量程的电流表，试求：甲乙图 3-4-13(1)图甲中， R1和 R2各为多少？(2)图乙中， R3和 R4各为多少？(3)从安全角度剖析，哪一种改装方法较好？【分析】(1) 按图甲接法，由并联电路中电流跟电阻成反比，可得I g 2 ×－310R1＝R g＝－3× 200 Ω＝0.1 －I g0.1 － 2 × 104．08 ΩI － 32× 10g R ＝－3× 200 Ω＝Ω.R ＝2 g1 －I g 1－ 2× 10(2) 按图乙接法，量程为 1 A 时，R和R g串连后与R并联；量程为0.1A 时，R和R4 3 34 串连后与 R g并联，分别得I g( R g＋R4)＝(1－ I g)R3I g R g＝－ I g)(R3＋ R4)解得 R3＝ΩR，4＝Ω.(3)乙图接法较好．甲图中，若开关S 接触不良而没有接通，或换量程的过程中，电流将所有流经表头，可能把表头烧坏．【答案】ΩΩ Ω3． 67Ω (3)看法析。

高中物理第3章从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计教案2 沪科版选修3-1-沪科

3.4多用电表电路分析与设计一、教材分析“多用电表〞是人教版高中物理选修3-1第二章第八节的内容，它是电流表、电压表改装学完后，研究欧姆表的改装问题，又是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。

二、教学目标1、知识目标(1)知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的，了解电流表(表头)的原理，知道什么是电流表满偏电流和满偏电压；(2)理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会用万用表测量电路元件上的电压、电流、电阻等电学量；(3)会用多用表判断二极管的质量和极性等；(4) 会用多用表查找电路故障。

2、过程与方法(1)通过多用电表原理的分析过程，认识物理学分析、研究实际问题的方法；；(2)经历学会使用多用电表的探究过程，认识科学探究的意义，认识物理实验在物理学发展过程中的作用。

3、情感态度与价值观通过本节课的教学活动，要培养学生的应用意识，培养学生尊重客观事实、理论联系实际、实事求是的科学态度和人生观。

引导学生关心实际问题，获得成功的喜悦，立志于把所学物理知识应用到实际中去。

还要引导学生养成良好的生活习惯，爱护器材，节约能源。

三、教学重点难点重点：(1)将表头G改装成大量程电压表和电流表的原理，理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义；(2)学会使用多用电表。

难点：(1)理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义；(2)量程的选择。

〔3〕欧姆表刻度的确定四、学情分析1．知识基础分析：①掌握了闭合电路欧姆定律，并已熟练掌握了电路串并联的规律，会利用该定律列式求解相关问题。

②掌握了电流表改装成大量程电流表和电压表的原理和刻度方法。

2．学习能力分析：①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。

②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.1学会使用多用电表教案2选修

3.1 《学会使用多用电表》知识梳理一、实验目的1.了解多用电表的构造和原理;2.使用多用电表测电阻;3.探测黑箱内的电学元件.二、实验原理1.多用电表的构造及功能多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图7-3-55所示.图7-3-55其表面分为上、下两部分，上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的，中间的刻度线是用于测直流电流和直流电压的，其刻度是分布均匀的，最下面一条刻度线左侧标有“V”是用于测交流电压的，其刻度是不均匀的.多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程.将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流;当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻.多用电表表面还有一对正、负插孔.红表笔插“＋”插孔，黑表笔插“-”插孔，插孔上面的旋钮叫调零旋钮，用它可进行电阻调零.另外，在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针（在不接入电路中时）指在左端“0”刻线.2.多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合，测电流和电压的原理与电流表和电压表相同（1）直流电流挡:直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表.（2）直流电压挡:直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表.（3）测电阻的原理如图7-3-56所示.图7-3-56欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可直接读出电阻值，比用伏安法测电阻方便. 调零时rR R E I g g ++= 测量时xg R r R R E I +++= 只要将对应R x 值的电流刻度I 改为阻值R x 即为欧姆表.由于I 与R 成非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处.3.二极管的单向导电性二极管是用半导体材料制成的电子元件，它有两个引线，一根叫正极，另一根叫负极，二极管的表示符号是，当二极管的正极接高电势点、负极接低电势点，即加正向电压时，二极管电阻很小（与加反向电压比较），处于导通状态，相当于一个接通的开关;当给二极管加反向电压时，二极管的电阻无穷大，相当于一个断开的开关，这种特性叫二极管的单向导电性，已被广泛应用三、实验器材多用电表一只，干电池一节，电阻箱一个，定值电阻三个，黑箱一个，导线若干四、实验步骤1.用多用电表测电阻的步骤（1）调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度.（2）选择开关置于“Ω”挡的R ×1挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔，再使指针指到“0”欧姆位置.（3）将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较.（4）选择开关改置R ×100挡，重新进行欧姆调零.（5）再将两表笔分别接触标定值为几十千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较.（6）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或OFF 挡2.研究二极管的单向导电性（1）将二极管、小电珠、电键、直流电源按如图7-3-57甲所示电路连接起来，闭合电键S 后，小电珠正常发光.图7-3-57（2）将二极管、电键、小电珠等按如图7-3-57乙所示连接起来，闭合电键S 后，小电珠不发光.3.探测黑箱内电路，如图7-3-58所示.图7-3-58（1）操作程序作出初步判断后，再根据各接点间的测量值进行逻辑推理，判断黑箱内有哪些电学元件（电阻、电源、二极管等），最终确定元件的位置和连接方法.（2）操作步骤①机械调零:熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度线左端0位置，若不指0，调整调零螺丝，使指针指0.②将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于500 V量程，用多用电表测量黑箱任意两个接线柱间的电压，若均无示数，说明箱内不含电源.③先选定欧姆挡的某一较小的挡，两表笔短接，进行调零.然后，用欧姆挡测A、B间正反向电阻.若两次所测阻值相等，则表明A、B间只含有电阻.若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明A、B间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极.④用欧姆挡测B、C间正反接电阻.若两次所测阻值相等，则表明B、C间只含有电阻.若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明B、C间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极.⑤根据前面所测结果，画出黑箱内电路.⑥使用完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.五、使用欧姆挡进行测电阻时的注意事项1.为了提高测量的精度，在选择量程范围时，应尽可能使表针指示在满刻度的20%～80%弧长范围内，表针愈靠近刻度线的中点（即满刻度的1/2），测量的准确度愈高.例如，测量1 kΩ左右的电阻，应选择×100挡（这时表针指示在刻度线的中间位置，而不应选择×10或×1k挡（这时表针的指示远离中间位置）.2.每次变换电阻的挡位以后，都要重调欧姆零点，否则测量结果不准确.如果旋动“调零旋钮”已无法使表针到达“0”位，则说明表内电池电压不足，应打开电表背面的电池盒盖板，换上同规格的新电池（注意电池的极性）.3.测量电路中的电阻时，应先切断电源.如果待测电阻有并联支路存在，必须将待测电阻的一端脱开，然后再对它测量，否则电表的读数不是待测电阻的阻值，而是各支路电阻并联后的总阻值.如果电路中有大电容器存在，必须先将电容器放电完毕以后，才能进行测量.4.检查晶体管时，必须使用“×100”或“×1k”挡.不能使用“×1”或“×10 k”挡，因前者电流太大（100 mA左右），后者电压太高（9 V），都可能损坏晶体管.5.使用欧姆挡检查整流元件（晶体二极管）的正负极性时，必须注意到:万用电表内电池的“＋”极是与黑表笔（即表面的“-”插孔）相连的.因此电流是从黑表笔流出，经外接元件后再回到红表笔去.如果忽视这一点，就会引起判断上的错误.6.使用欧姆挡的间歇中，不要让两表笔短路，以免损耗电池.表针长时间偏转，对电表的保养也不利.7.测电阻时，待测电阻要与电源以及其他电阻断开，且不能用手接触表笔.8.用多用电表测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内部有无电源，确认无电源后才能使用欧姆挡测量.9.使用完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡六、误差分析测量值偏大其主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而引入接触电阻，或者在连续测量过程中，表笔接触时间过长，引起电表内电池电动势下降，内阻增加.如果是高值电阻的测量值，则可能是人体电阻并入造成.欧姆表的刻度是按标准电池标出，当电池用旧了，电动势和内阻均发生变化，由此引起测量误差.交流与思考:使用欧姆挡，在选取量程时，为什么使指针指在中值电阻附近可提高测量准确度？提示:若指针偏转角度太大，由于读数太小而造成偶然误差增大;若指针偏转角度太小，由于刻度线太密集而使读数不准确，甚至无法读数.所以，只有指针指在中值电阻附近时才比较准确.重难探究考点欧姆表（挡）原理（1）原理图:（如图7-3-59所示）图7-3-G 是电流表，内阻为R g ，满偏电流为I g .电池的电动势为E ，内阻为r .电阻R 为可变电阻，也叫调零电阻.（2）欧姆表原理:x g R r R R E I +++=，即I 与R x 一一对应. （3）特点:A.R x ＝0，此时rR R E I g g ++=，指针偏转最大. B.红、黑表笔不接触，I ＝0，指针不偏转，刻度值为∞.C.测电阻R x 时，xg R r R R E I +++=.由于I 和R x 之间不成正比，所以欧姆表刻度是不均匀的.D.测量时被测电阻要与原电路断开.交流与思考:欧姆表的中值电阻与内阻有何关系？由此解释为何每次欧姆表换挡都要调零. 提示:由中内内R R E I R E I g g +==2,，解得R 内=R 中，即中值电阻等于欧姆表的内阻. 若换用不同的挡时，其中值电阻都是不同的，欧姆表对应的内阻也不相同.因此，在不同的挡位时，只有重新调零才能使指针指在满偏位置.【探究】如图7-3-60所示为欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300 μA ，内阻R g ＝100 Ω，调零电阻最大阻值R ＝50 k Ω，串联的固定电阻R 0＝50 Ω，电池电动势E ＝1.5 V ，用它测量电阻R x 能准确测量的阻值范围是_________________.图7-3-A.30 k Ω～80 k ΩB.3 k Ω～8 k ΩC.300 k Ω～800 k ΩD.3 000 k Ω～8 000 k Ω解析:当红、黑表笔短接时，根据 0R R R r E I g +++=得Ω==+++k 50IE R R R r g当指针指在中间时，被测电阻为R x ，则R x =R +R g +R +R 0=5 k Ω使用欧姆挡读数时，指针偏转范围为中中R R 5~5中，即1 k Ω～25 k Ω，所以，选项B 正确. 答案:B典例精析1.多用电表的应用【例1】一学生用多用电表测电阻，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）选择开关扳到欧姆挡“×1 k”上（2）把表笔插入测试笔插孔中，先把两根表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上;（3）把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接，发现这时指针几乎满偏;（4）换用“×100”的欧姆挡，发现这时指针的偏转适中，随即记下欧姆数值;（5）把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条或哪一些重要的使用规则？答:____________________________________________________________.解析:使用欧姆表要注意的地方比较多.使用前要经过调整（机械调零，选择量程后要电阻调零），使用后要复位（拔出表笔，选择开关应置于“OFF”挡或交流高压挡），使用过程中换挡后要重新调零……这些往往都是考查的重点.答案:该题中不符合操作规则的是:换到合适的量程后，要重新调整调零旋钮;使用后不能把选择开关置于欧姆挡.点评:注重多用电表测电阻的原理、实际操作和探索意识，是提高学生实验能力、适应高考要求的有效学习策略.巩固与拓展多用电表表头的示意图如图7-3-61所示.图7-3-61在正确操作的情况下:（1）若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________. （2）若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________. （3）若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________. （4）若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为:________________________________;________________________________;________________________________.（5）全部测量结束后，应将选择开关拨到________或者________.（6）无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从________色表笔经________插孔流入电表.答案:（1）直流电压 1.20 V（2）直流电流47 mA（3）电阻17 kΩ（4）换用×1 kΩ倍率，重新调零将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度再乘以倍率得测量值（5）OFF 交流电压500 V挡位置（6）红正2.使用多用电表探索黑箱内的电学元件【例2】如图7-3-62所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上.用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示.请判定黑箱内的结构.思路点拨:电阻的正反向电阻相同，二极管的正反向电阻不同，且差距很大.欧姆表的黑表笔接内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极.解析:定值电阻阻值与电流方向无关.二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关:其正向电阻较小，反向电阻很大.电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的.A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻;B、C间电阻与电流方向有关，且阻值较小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极.答案:黑箱内结构如图7-3-63所示.图7-3-63点评:电学黑箱是指内部要素和结构尚不清楚的系统，其研究方法是用多用电表进行探索和推理，从而发现内部电学元件的连接关系.这类问题解题方法是:（1）根据黑箱的输入、输出信息，用多用电表进行探测和推理;（2）猜想黑箱内与题给条件相容的结构模型;（3）分析、验证是否满足题目有关条件，同时注意是否有多解.。