高中物理三维设计选修3-1教师用书 二

1．把表头G改装成大量程电流表时，下列说法正确的是()A．改装原理为串联电阻能减小电流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自身的电阻增大了D．改装后使用时，通过表头G的电流就可以大于改装前允许通过的最大电流解析：选B改装成大量程电流表后，表头G本身允许通过的最大电流并不改变；改装成大量程电流表后，因为表头G并联了电阻，故电流表的总电阻减小了，但表头G自身的电阻并不变化。

故选项B正确。

2．(多选)将分压电阻串联在表头上，改装成电压表，下列说法中正确的是()A．接上分压电阻后，增大了表头的满偏电压B．接上分压电阻后，电压按一定比例分别加在表头和分压电阻上，表头的满偏电压不变C．如果分压电阻是表头内阻的n倍，则电压表量程扩大为表头满偏电压的n倍D．通电时，表头和分压电阻中通过的电流一定相等解析：选BD接上分压电阻后，电压按一定比例分别加在表头和分压电阻上，表头的满偏电压不变，选项A错误，B正确；分压电阻是表头内阻的n倍，则表头满偏时分压电阻两端的电压为nU g，电压表的量程为(n＋1)U g，选项C错误；通电时，表头和分压电阻串联，故通过它们的电流一定相等，选项D正确。

3．磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程。

已知某一表头G，内阻R g＝30 Ω，满偏电流I g＝5 mA，要将它改装为量程为0～3 A的电流表，所做的操作是() A．串联一个570 Ω的电阻B．并联一个570 Ω的电阻C．串联一个0.05 Ω的电阻D．并联一个0.05 Ω的电阻解析：选D要改装电流表需并联一个分流电阻，设其阻值为R，应有I g R g＝(I－I g)R，所以R＝I g R gI－I g≈0.05 Ω，故选D。

1．伏安法测电阻的电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法：适用于R x、R A、R V的大小大致可以估计，当R x≫R A时，采用内接法，当R x ≪R V 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)比值比较法或临界值法 ①比值比较法：当R x R A ＞R VR x时，用内接法； 当R x R A ＜R VR x时，用外接法。

②临界值法：当R x ＞R A R V 时，用内接法； 当R x ＜R A R V 时，用外接法。

(3)试触法：适用于R x 、R V 、R A 的阻值关系都不能确定的情况，如图2-3-7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，|I 2－I 1|I 1＞|U 2－U 1|U 1，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，即|I 2－I 1|I 1＜|U 2－U 1|U 1，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法。

图2-3-72．滑动变阻器的两种接法选择(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。

因为R x 小，限流式中滑动变阻器分得的电压大，移动滑动触头调节范围大。

(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。

因为R x 大，分压式中R x 几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节。

(3)以下几种情况必须采用分压接法①若采用限流式不能控制电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法。

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，滑动变阻器的滑动触头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，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法。

③若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。

(4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，耗能低。

[典例] 用伏安法测量某电阻R x 的阻值，现有实验器材如下：A．待测电阻R x：范围在5～8 Ω，额定电流0.45 AB．电流表A1：量程0～0.6 A(内阻0.2 Ω)C．电流表A2：量程0～3 A(内阻0.05 Ω)D．电压表V1：量程0～3 V(内阻3 kΩ)E．电压表V2：量程0～15 V(内阻15 kΩ)F．滑动变阻器R：0～5 ΩG．蓄电池：电动势12 VH．导线，开关为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________，并画出电路图。

[思路点拨]解答本题可按以下思路分析：根据R x额定电流选电流表量程→根据R x两端最大电压值选电压表量程→由R x、R V、R A的大小关系选内外接法→根据R x与变阻器的阻值关系选分压限流接法→画电路图[解析]待测电阻Rx的额定电流为0.45 A，应选电流表A1，额定电压U max＝0.45×8 V＝3.6 V，电压表V2的量程太大，应选电压表V1；由于R V R A＝ 3 000×0.2 Ω＝600 Ω，R x< R V R A，因此电流表应采用外接法；因为电压表V1量程小于3.6 V，且要较准确地测量，还有变阻器总电阻较小，故变阻器R应选择分压式接法，其电路如图所示。

[答案]A1V1见解析图伏安法测电阻的电路设计思路1．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R x 约为200 Ω，电压表○V 的内阻约为2 kΩ，电流表○A 的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图2-3-8(a)或图(b)所示，结果由公式R x ＝UI 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(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为R x 1和R x 2，则______(填“R x 1”或“R x 2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值R x 1______(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值R x 2______(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。

图2-3-8解析：根据串、并联电路的特点解题。

根据题意知R x R A >R VR x，电压表的分流作用较显著，故R x 1更接近待测电阻的真实值。

图(a)的测量值是R x 与R A 串联的电阻阻值，故R x 1>R x 真；图(b)的测量值是R x 与R V 并联的电阻阻值，故R x 2<R x 真。

答案：R x 1 大于 小于2．某同学用伏安法测量一个定值电阻的阻值，实验所需的器材如下：待测电阻R x (约100 Ω)，直流毫安表(量程0～10 mA ，内阻5 Ω)，直流电压表(量程0～3 V ，内阻5 kΩ)，直流电源(输出电压3 V ，内阻不计)，滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A)，开关一个，导线若干条。

根据器材的规格和实验要求，在下面的虚线框中画出实验电路图并在如图2-3-9所示的实物图上连线。

图2-3-9解析：(1)由于R x R A ＝1005＜R V R x＝5 000100，故电流表应用外接法；如果采用限流式接法，则I min＝3100＋5＋15A＝25 mA＞10 mA，即最小电流超过电流表的量程，故滑动变阻器应采用分压式接法，电路图及实物图连线如图所示。

答案：见解析1．(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中，已知R1＝10 Ω，R3＝5 Ω。

R1两端电压为6 V，R2两端电压为12 V，则()A．电路中的电流为0.6 AB．电阻R2的阻值为20 ΩC．三只电阻两端的总电压为21 VD．电阻R3两端的电压为4 V解析：选ABC电路中电流I＝U1R1＝610A＝0.6 A，A对；R2的阻值为R2＝U2I＝120.6Ω＝20 Ω，B对；三只电阻两端的总电压U＝I(R1＋R2＋R3)＝21 V，C对；电阻R3两端的电压U3＝IR3＝0.6×5 V＝3 V，D错。

2．三个电阻的阻值之比为R1∶R2∶R3＝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∶5 B．5∶2∶1C．10∶5∶2D．2∶5∶10解析：选C三个电阻并联，电压相等，设为U，由欧姆定律得I＝UR，所以I1∶I2∶I3＝UR1∶UR2∶UR3＝1R1∶1R2∶1R3＝11∶12∶15＝10∶5∶2，C对，A、B、D错。

3．电流表的内阻是R g＝200 Ω，满刻度电流值是I g＝500 μA，现欲把此电流表改装成量程为1 V的电压表，正确的方法是() A．应串联一个0.1 Ω的电阻B．应并联一个0.1 Ω的电阻C．应串联一个1 800 Ω的电阻D．应并联一个1 800 Ω的电阻解析：选C 电流表改装成电压表，应串联电阻。

电阻两端的电压U ′＝U －U g ＝1 V －200×500×10－6 V ＝0.9 V ，串联的电阻阻值为R ＝U ′I g＝1 800 Ω。

4．一个电流表，刻度盘的每1小格代表1 μA ，内阻为R g ；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nR gB ．给它串联一个电阻，阻值为(n －1)R gC ．给它并联一个电阻，阻值为R gn D ．给它并联一个电阻，阻值为R gn －1解析：选D 把小量程电流表改装成量程较大的电流表应并联一个电阻，由并联电路特点，I g R g ＝(I －I g )·R ，所以R ＝I g I －I g R g ，每一小格变为n μA ，量程变为nI g ，则R ＝1n －1R g。

5．两个定值电阻R 1、R 2串联后接在输出电压U 稳定于12 V 的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R 1、R 2的电压表接在R 1两端，如图1所示，则电压表的示数为8 V ，如果他把此电压表改接在R 2的两端，则电压表的示数将( )图1A ．小于4 VB ．等于4 VC ．大于4 V ，小于8 VD ．大于或等于8 V解析：选A 并联电路的电阻小于任何一个支路的电阻，又因为串联电路的电压与电阻成正比，所以把电阻并联在R 2的两端，则电压表的示数小于4 V ，故选A 。

6．为测某电阻R 的阻值，分别接成如图2所示的甲、乙两电路，在甲电路中电压表和电流表的示数分别为3 V 和3 mA ，乙电路中电表示数分别为2.9 V 和4 mA ，则待测电阻的阻值应为( )图2A ．比1 000 Ω略大一些B ．比1 000 Ω略小一些C ．比725 Ω略大一些D ．比725 Ω略小一些解析：选B 电流表示数前后变化相对较大，说明电压表的分流影响较大，应采用电流表内接的甲电路来测量电阻值，由R ＝UI 可得R 测＝1 000 Ω，但R 测实际上是待测电阻与电流表串联之后的总电阻，所以待测电阻的阻值比1 000 Ω略小一些，B 正确。