第11章 章末综合提升 -【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第三册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

对应学生用书P57[知识整合] [能力强化] [强化点1]　伏安法测电阻　 1．原理：由R＝知，只要测出电阻两端的电压及通过导体的电流就可算出导体的电阻． 2．电路：如图(a)所示，电流表接在电压表的两接线柱外侧，通常叫“外接法”；如图(b)所示，电流表接在电压表的两接线柱内侧，通常叫“内接法”． 3．伏安法测电阻的误差分析 如上(a)、(b)图所示，R为待测电阻，因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻都有误差． (1)电流表外接法 电压表示数：UV＝UR，电流表示数：IA＝IR＋IV＞IR，R测＝<＝R真，测 量值偏小，适用于测量小阻值的电阻． 外接法误差来源于电压表的分流作用，分流越小，误差越小，所以该电路适用于测量小电阻，即R≪RV. (2)电流表内接法 电压表示数：UV＝UR＋UA>UR，电流表示数：IA＝IR，R测＝>＝R真，测量值偏大，适用于测量大阻值电阻． 内接法误差来源于电流表的分压作用，分压越小，误差越小，所以该电路适用于测量大电阻，即R≫RA. 4．伏安法测电阻时电路选择的方法 (1)定量判定法 当已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则 当>，即Rx>时，选用电流表内接法； 当<，即Rx＜时，选用电流表外接法； 当＝，即Rx＝时，选用电流表的两种接法都可以． (2)试触法 若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况：①与a接触，若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用内接法，S应接b测量；②与b接触，若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用外接法，S应接a测量． [例1]　用伏安法测量某电阻Rx的阻值，现有实验器材如下： A．待测电阻Rx：范围在5～8 Ω，额定电流0.45 A B．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∶0～100 Ω G．蓄电池：电动势12 V H．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　________　，电流表应　________　(选填“内”或“外”)接． [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Umax＝0.45×8 V＝3.6 V，应选电压表V1；由于 Ω＝ Ω＝ Ω，Rx＜，因此选用电流表的外接法测电阻． [答案]　B　D　外 [规律总结] 无论电流表内接还是外接，都会对电阻的测量带来系统误差，但对同一个待测电阻而言，选用两种不同的测量方法，相对误差是不一样的，所以从测量精确的角度出发，尽量选择相对误差较小的测量方法． [跟进训练] 1．一只小灯泡，标有“3 V　0.6 W”字样。现用图给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。(滑动变阻器最大阻值为10 Ω；电源电动势为6 V，内阻约为1 Ω；电流表内阻约为2 Ω；电压表的内阻约为10 kΩ.) (1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用　________　(选填“内接”或“外接”)法，滑动变阻器的连接方式采用　________　(选填“分压式”或“限流式”)。 (2)将你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)画在虚线框中。 (3)用笔画线代替导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路(图中有三根导线已经接好)。开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最　________　端(选填“左”或“右”)。 (4)若小灯泡发光暗时的电阻为R2，你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系为：R1　________　R2，(选填“大于”“等于”或“小于”)。 答案：(1)外接　分压式　(2)电路图如图1所示 (3)连接电路如图2所示　左　(4)大于 图1　　　　　　　　　图2 [强化点2]　滑动变阻器的分压式和限流式接法　 　　　 比较 内容　　　　　 两种接法　　　 限流接法 分压接法 电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器) 闭合开关前滑片位置 滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 滑片在最左端，即开始时R上得到的电压为零 负载两端的电压调节范围 U～U 0～U 通过负载的电流调节范围 ～ 0～ [例2]　 一只小灯泡标有“3 V　0.6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻．电源电动势为12 V，内阻为1 Ω；最大阻值为5 Ω的滑动变阻器；电流表的内阻为1 Ω；电压表的内阻为10 kΩ；开关一个、导线若干． (1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用　________　(选填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器应采用　________　(选填“分压式”或“限流式”)接法． (2)在虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差). [解析]　(1)因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx＝＝15 Ω，而电流表、电压表的内阻分别为1 Ω和10 kΩ，满足RV≫Rx，电流表应采用外接法；实验中因小灯泡两端电压只需3 V，而电源电动势为12 V，所以滑动变阻器应采用分压式接法． (2)电路图如图所示． [答案]　(1)外接　分压式　(2)见解析图 [规律总结] 分压和限流电路的选择原则 (1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，此时，则必须选用分压式电路． (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，滑动变阻器的滑片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，此时，应用分压式电路． (3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路． (4)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、能耗低. [跟进训练] 2.如图所示为用伏安法测定一个定值电阻阻值的实验所需器材的实物图，器材规格如下： (1)待测电阻Rx，(约100 Ω) (2)直流电流表(量程0～20 mA，内阻约50 Ω) (3)直流电压表(量程0～3 V，内阻约5 kΩ) (4)直流电源(输出电压6 V，内阻不计) (5)滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω，允许通过的最大电流为1 A) (6)开关1个，导线若干 根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上完成连线(图中的部分连线已画出。 解析： 若采用限流式接法，滑动变阻器接入最大阻值时，I＝A≈0.036 A＝36 mA，超过了电流表的量程，不可取，所以采用分压式接法。实物连线如图所示。 答案：如解析图所示 [达标训练] 1.用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的　______　(选填“甲”或“乙”)图． [解析]　通过给定的数据发现电压接近从零开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法，Rx＜，电流表应采用外接法即甲图． [答案]　甲 2.某兴趣小组用“测定金属丝的电阻率”的实验方法测出金属丝的长度，用螺旋测微器测量金属丝的直径，用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据公式计算出该金属丝的电阻率． (1)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图，则直径d＝　________　mm. 为了进一步测量一待测电阻Rx的阻值，准备先用多用电表粗测出它的阻值，然后再用伏安法精确地测量．实验室里准备了以下器材： A.多用电表 B.电压表V，量程0～6 V，内阻约10 kΩ C.电流表A1，量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω D.电流表A2，量程0～3 A，内阻约0.2 Ω E.电源：22 V F.滑动变阻器R1，最大阻值20 Ω，最大电流为2 A G.滑动变阻器R2，最大阻值50 Ω，最大电流为0.2 A H.导线、电键若干 (2)在用多用电表粗测电阻时，该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡，其阻值如图甲中指针所示， 为了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用　________　(选填“×100”或“×1”)欧姆挡；按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图乙中指针所示，则Rx的阻值大约是　________　Ω； (3)在用伏安法测量该电阻的阻值时，要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，则在上述器材中应选出电流表　________　和滑动变阻器　________　(填器材前面的字母代号)； (4)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路． 解析：(1)由螺旋测微器的读数规则可知d＝(0.5＋0.01×2.0)mm＝0.520 mm. (2)选用“×10”欧姆挡时甲图指针偏转过大，说明被测电阻的阻值较小，应改用较低的挡位“×1”； 欧姆表的读数规则：欧姆表读数＝刻度盘读数乘倍率，故挡位为“×1”，电阻Rx＝9×1 Ω＝9 Ω. (3)在该实验中要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，因此说明滑动变阻器的接法为分压式，而分压式滑动变阻器的选择为阻值越小越好，因此选择滑动变阻器R1；该实验中电压表的量程为0～6 V，待测电阻的阻值约为9 Ω，因此当电压表满偏时电流表的示数I1＝A＝0.67A，半偏时为I2＝A＝0.33 A，因此选0～0.6 A的电流表A1正合适．如果选择0～3 A的电流表，因电流表工作时读数为其三分之一到三分之二量程比较准确，当取三分之一量程即1 A时电路中Rx两端的电压URx＝1×9 V＝9 V大于电压表的量程，因此不能选0～3 A的电流表．故电流表应选C，滑动变阻器应选F (4)＝ Ω≈45 Ω＞9 Ω，因此待测电阻属于小电阻，用外接法，因此电路图为 答案：(1)0.520　(2)“×1”　9　(3)C　F　(4)见解析 [真题过关] 1．(2020·全国卷Ⅰ， 17题) 图(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC.如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是(　　) 解析：A　[根据电容器的定义式C＝可知UC＝＝t，结合图像可知，图像的斜率为，则1～2 s内的电流I12与3～5 s内的电流I35关系为I12＝2I35，且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律I＝可知R两端电压大小关系满足UR12＝2UR35，由于电流方向不同，所以电压方向不同．故选A.] 2．(2020·山东卷，2题)氚核H发生β衰变成为氦核He.假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104s时间内形成的平均电流为5.0×10－8A.已知电子电荷量为1.6×10－19C，在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为(　　) A．5.0×1014　　　　　 B．1.0×1016 C．2.0×1016 D．1.0×1018 解析：B　[根据I＝＝，可得产生的电子数为 n＝＝＝1016个 因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个．故选B.] 学科网（北京）股份有限公司 $$