第1讲-电学中仪器的使用及基本电路的选择(教师)复习进程

第1讲-电学中仪器的使用及基本电路的选择(教师)第2讲电学中仪器的使用及基本电路的选择考点一电流表、电压表的读数及使用1．两种电表的电路结构及读数方法电流表电压表符号参数量程：0～0.6 A,0～3 A内阻：小于1 Ω量程：0～3 V,0～15 V内阻：3 kΩ，15 kΩ电路结构(改装)读数方法视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3 A量程估读到最小分度的1/10，0.6 A量程的估读到最小分度的1/2视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3V量程估读到最小分度的1/10，15 V量程的估读到最小分度的1/5(1)机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻线的位置。

(2)选择适当量程：估算电路中的电流或电压，指针应偏转到满刻度的13以上。

若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程。

(3)正确接入电路：电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。

(4)正确读数：根据所选量程的准确度，正确读出有效数字和单位。

(5)注意内阻：电流表和电压表一方面作为仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但有些测量中，不能忽视它们的内阻对被测电路的影响，如伏安法测电阻等。

[例1](1)图甲所示的电流表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用 3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中表针示数为________A。

(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中指针的示数为________V。

若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V，图中表针指示的是________V。

解析(1)电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，指针的示数为0.44 A；当换用3 A量程时，每一小格为0.1 A，指针示数为2.20 A。

(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，指针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，指针示数为8.5 V。

答案(1)0.020.440.1 2.20(2)0.1 1.700.58.5[变式训练]1．(2015·浙江理综，22)图是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。

(1)根据图在虚线框内画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为 3V。

所示读数为：①________、②________、③________、④________。

两组数据得到的电阻分别为________和________。

解析(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大，变阻器用分压接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示。

(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10 A，②表示数为0.24 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，应估读到0.01 V，所以③表示数为2.00 V，④表示数为0.27 V，根据欧姆定律R1＝U1I1＝2.00 V0.24 A＝8.3 Ω，R2＝U2I2＝0.270.1Ω＝2.7 Ω。

答案(1)见解析(2)①0.10 A②0.24 A③2.00 V④0.27 V(0.27±0.01均可)；8.3 Ω(8.3±0.1均可) 2.7 Ω(2.7±0.1均可)考点二测量电路的接法及选择1．电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝U x＋U A电压表分流I测＝I x＋I V 电阻测量值R测＝U测I测＝R x＋R A＞R x，测量值大于真实值R测＝U测I测＝R x R VR x＋R V＜R x，测量值小于真实值适用条件R A≪R x R V≫R x口诀大内偏大小外偏小(大电阻用内接法测量，测量值偏大)(小电阻用外接法测量，测量值偏小)2.两种电路的选择方法 内接法外接法计算法R x R A ＞R VR x或R x ＞R A R V R x R A ＜R VR x或R x ＜R A R V 试 触 法若不知R x 的大概阻值，可采用“试触法”，电路如图所示连接，空出电压表的一个接 头S ，然后将S 分别与a 、b 接触一下 若电流表示数“相对变化”明显，说明电压表分流作用较强，应采用电流表内接法若电压表示数“相对变化”明显，说明电流表分压作用较强，应采用电流表外接法[例2](2014·新课标全国卷Ⅱ，22)，在伏安法测电阻的实验中， 待测电阻R x 约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表 的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或(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(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。

解析 由于R V R x ＝2 000200＝10，而R x R A ＝20010＝20，可见R x R A >R VR x，应采用题图(a)电路测量更准确，即R x 1更接近待测电阻的真实值；由于R x 1＝U I ，其中R 真＝U RI R ，而U >U R ，I ＝I R ，则R x 1>R 真，即测量值R x 1大于真实值；又由于R x 2＝U I ，R 真＝U RI R ，其中U ＝U R ，I >I R ，则R x 2<R 真，即测量值R x 2小于真实值。

答案 R x 1 大于 小于[变式训练]2．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，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R x ＝________Ω(保留两位有效数字)。

(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图。

解析 (1)图线如图所示R x ＝ΔUΔI ＝2.4×103 Ω (2.3×103～2.5×103 Ω)(2)因满足R x R A >R VR x，故采用电流表内接法。

考点三 滑动变阻器两种接法的选择 1．滑动变阻器两种接法的比较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 RER ＋R 0≤U ≤E 0≤U ≤E 分压电路调节范围大负载R 上电流调节范围 E R ＋R 0≤I ≤ER0≤I ≤ER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.(1)选择不同接法的原则⎩⎪⎨⎪⎧安全性原则⎩⎪⎨⎪⎧不超量程在允许通过的最大电流以内电表、电源不接反方便性原则⎩⎪⎨⎪⎧ 便于调节便于读数 经济性原则：损耗能量最小(2)下列情况下滑动变阻器应采用分压接法①题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够。

②题设条件中的滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻的阻值。

③题设要求回路中某部分电路两端的电压从零开始连续变化。

[例3] 为了测量某待测电阻R x 的阻值(约为30 Ω)，有以下一些器材可供选择。

电流表A 1(量程0～50 mA ，内阻约10 Ω)； 电流表A 2(量程0～3 A ，内阻约0.12 Ω)； 电压表V 1(量程0～3 V ，内阻很大)； 电压表V 2(量程0～15 V ，内阻很大)；电源E (电动势约为3 V ，内阻约为0.2 Ω)； 定值电阻R (20 Ω，允许最大电流1.0 A)； 滑动变阻器R 1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A)； 滑动变阻器R 2(0～1 kΩ，允许最大电流0.5 A)； 单刀单掷开关S 一个，导线若干。

(1)电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。

(填器材的元件符号) (2)请在下面的虚线框内画出测量电阻R x 的实验电路图。

(要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中，电压表示数为U 时，电流表示数为I ，则计算待测电阻阻值的表达式为R x ＝________。

解析 (1)首先选取唯一性器材：电源E (电动势约为3 V ，内阻约为0.2 Ω)，定值电阻R (20 Ω允许最大电流1.0 A)，单刀单掷开关S ，导线。

电源电动势约为3 V ，所以电压表选择V 1(量程0～3 V ，内阻很大)；待测电阻R x 的阻值约为30 Ω，流过R x 的最大电流为3 V30 Ω＝0.1 A ＝100 mA ，如果电流表选择A 2(量程0～3 A ，内阻约0.12 Ω)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A 1(量程0～50 mA ，内阻约10 Ω)；滑动变阻器R 2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选R 1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A)。

(2)因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻R x 的阻值远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即50 mA ，应给待测电阻串联一个定值电阻R ，起保护作用。

实验原理图如图所示。

(3)根据欧姆定律可得R x ＝UI－R 。

答案 (1)A 1 V 1 R 1 (2)见解析图 (3)UI－R[变式训练]3．有一个电阻R x ，其阻值大约是10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值。

可供选择的电路如图。

可供选择的器材是： A ．电动势4.5 V 、内阻不计的电源E B ．量程为15 V 、内阻10 kΩ的电压表V 1 C ．量程为3 V 、内阻6 kΩ的电压表V 2 D ．量程为300 mA 、内阻4 Ω的电流表A 1 E ．量程为5 A 、内阻2 Ω的电流表A 2F ．最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A 的滑动变阻器R 1G ．最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A 的滑动变阻器R 2H ．开关和若干根导线。

则选用的电路是________(填甲或乙)，选用的器材是________(填器材的字母代号)。

解析 R x 的阻值大约为10 Ω，与电流表内阻接近，因此用电流表外接法，同时R x 的大约值小于滑动变阻器的总阻值，因而采用限流接法，故选用甲电路；电源电动势E ＝4.5 V ，E ＝I m (R x ＋R A )，I m ＝4.514 A ＝0.321 A ＝321 mA 或I m ＝4.512 A ＝0.375 A ＝375 mA ，电流表选D 。