一、小学数学文字版检测内阻的多种方法 一、电阻测量方法概述 不仅可以用伏安法来测量内阻,在没有一定的条件下也可以采用一些特殊的方法来测量电阻。水表。 常用的技术有伏特电阻(滑差)法、安全电阻(滑差)法、等效替代法等。 其中,伏阻法和安阻法是高考常用的考试方法。 伏阻法:在没有电压表的情况下,用电流表与已知的固定内阻并联来代替电压表,然后串联在待测内阻的电路中,间接测量电压。 安培电阻法:在没有电流表的情况下,用电压表和已知固定内阻的电阻串联代替电流表,然后并联在待测内阻两端。 电流是间接测量的。 等效替代法:用等阻值的内阻盒替换待测内阻,保证电压或电流相同,然后通过内阻盒的读数得到待测内阻的阻值。 2. 题型一伏电阻法(一)用电流表和电阻解题概述
2、了解定值内阻,以检测内阻。 由于提供的设备中没有电压表,一般采用将待测内阻与定值内阻连接的方法,先测量定值内阻的电流,然后估算电压。 例如:如图所示是采用伏特电阻法测量内阻的电路图。 先将电流表接在已知内阻R的两端,记下此时电流表的指示U1; 然后将电流表连接到未知内阻Rx的两端,记下此时电流表的指示U2。 根据欧姆定理,通过两个电阻的电压I1=U1/R,I2=U2/Rx。 由于R和Rx串联,所以I1=I2,即U1/R=U2/Rx。 (2)实例分析实例1.在测量未知内阻Rx电阻的实验中,如果只有一台电流表和一个已知内阻R0,小明设计了如图所示的电路,同样可以检测未知内阻Rx电阻。电阻Rx,请完成空白处的实验步骤。 (1)关闭S,打开
3、S1,用电流表测量待测内阻Rx两端的电流为U1。 (2)闭合开关S、S1,用电流表测量电源电流U。 (3)请写出检测值U、U1、R0表示的Rx的表达式:Rx=U1/(U-U1)*R 例2.小刚想要检测一个内阻Rx的阻值,现在只需找到以下设备:一个恒流电源,三个已知固定值的内阻(R110,R220,R340),一个电流表V,其表盘上的数字早已模糊(但刻度清晰),两个开关S1、S2和几根电线。 小刚想用这个设备来测试Rx的电阻。 (1)他首先将定值内阻R1连接到他设计的图A所示电路中进行实验。 当开关S1、S2闭合时,电流表指针的偏转如图B所示; 当开关S1和S2闭合时,电流表指针的偏转如图C 1所示。 (2)使用R2、R3
4、更换R1,接入电路进行实验。 当开关S1闭合、S2断开时,电流表指针对应的偏转如图C2和C3所示。 (3) 当R1接入电路时,Rx的检测值为Rx121.1,当R2接入电路时,Rx的检测值为Rx220.0。 同样,R3接入电路时Rx的检测值为Rx322.2。 (4)多次实验的目的是对多次测试进行平均,以减少偏差。 (5)待测内阻Rx的检测值为21.1。 (以上保留一位小数) 例3 使用电流表和已知最大阻值R0 的滑动变阻器,测量未知内阻Rx 的阻值。 电路图如图所示。 当S闭合,滑块滑动到B、A两端时,电流表的读数分别为U1、U2,Rx的表达式为Rx(U1*R0)/(U2-U1)。 (3) 第1课后的改进。用伏安法测量未知内阻Rx时,
5、如果电压表缺失或损坏,也可以采用其他方法解决。 下面四张图就可以完成任务(B)2、图A是实验组用伏安法测量未知内阻Rx、电源电流未知但恒定、滑动变阻器最大阻值的物理电路已知为R(内阻不受湿度影响)。 (1) 找到图A中接错的一根导线,并在该导线上画上“”,用划线代替该导线,使实物图正确连接(所画的导线应使用虚线,不能使用实线)使用过,电线不能交叉); (2)连接电路时应将开关断开,滑动变阻器的滑动片应位于右(选择“左”或“右”)端; (3)实验原理是R=(或者欧姆定律);(4)实验操作过程中发现电压表损坏,电流表完好,所以群里的朋友设计了如图所示的电路图并完成实验。请帮助他们填写以下实验步骤
6、调整:合上开关S,调整滑动变阻器的滑块,当滑块位于最上端时,读取此时电流表的指示,记为U1; 然后将滑块连接到最右端,读取此时电流表的指示值,记为U2; 则未知内阻Rx=U2/(U1-U2)*R。 3.题型2安培电阻法(一)解题概述在没有电流表的情况下,用电压表代替电流表,串联已知固定内阻的电阻,然后并联在内部两端。测量电阻来间接测量电流。 并联法常用于间接检测电流。 例如:如图所示的安培电阻法测量电阻值的电路图,首先将电压表与已知内阻R串联,测量经过R的电压I1; 然后将电压表与未知的内阻Rx串联,测量经过R的电压I2。 根据欧姆定律计算各自两端的电流U1=I1*R、U2=l2*Rx; 因为R和Rx并联,U1=U2,即I1*R
7.=12*R,Rx=(I1/I2)*R。 (二)样题分析 例1、完成“安全电阻法测量内阻”的实验探索。 电压表一台,已知阻值的定值内阻R0一只,待测内阻Rx,开关,电源及电线。 1、漏电法:电路如图A所示,先闭合开关S1,Rx、R0串联后测量电压I1; 然后关闭S,使R0漏电,测量经过Rx的电压I2; 由于I1*(R0+Rx)=I2*Rx,则:Rx=I1/(I2-I1)*R02。 开路法:电路如图B所示。首先闭合开关S1,测量经过Rx的电压I1; 然后闭合开关S2,测量经过Rx和R0的总电压I,因为I1*Rx=(I-I1)*R0,则Rx=(I-I1)/I1*R0 例2.为了检测内阻Rx的阻值,老师提供了以下设备:
8、测量内阻Rx、已知阻值的定值内阻R0一个、恒压但电流值未知的电源一个、电流表一个、开关两个、导线若干。 按下列要求选择完成实验的设备。 小明设计了如图A所示的电路图。 (1)请写出实验步骤和解决方案:根据电路图连接电路。 闭合开关S1,断开开关S2,此时读取电压表的指示I1。 闭合开关S2,断开开关S1,此时读取电压表的指示I2。 根据测量数据估计Rx的电阻。 (2) 用测得的数据写出待测内阻Rx的表达式:Rx=(I1/I2)*R0。 (3) 请利用上述设备设计一种测量内阻的方法,并在图B实线框内画出电路图。 解:如图例3所示,小亮采用的定值内阻为电阻R0和电压表检测未知内阻Rx的阻值。他选择满足这个实验要求
9、连接部分实验电路,如图所示。 (1)为了测量内阻Rx的阻值,请添加一根导线完成实验电路的连接,如图所示。 解:如图(2)当开关S1、S2均闭合时,电压表指示为I1; 仅闭合开关S2时,电压表指示为I2。 请用I1、I2、R0代表Rx,Rx(I2*R0)/(I1-I2) (3) 第1课后的改进。用伏安法测量未知内阻R时,发现电流表损坏。 一位同事设计了以下四种方案,正确的是(D)2。小芳利用图1所示电路检测未知内阻Rx的阻值,阻值约为5。(1)请按照电路进行操作解决方法:如图(2)所示,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑动片放在B(可选填写“A”或“B”)。 (3
10.)合上开关,发现电流表和电压表没有读数。 小芳又用另一个完好的电流表检查,将电流表连接在a、b之间和b、c之间,电流表显示读数; 当连接在a和c之间时,电流表没有读数。 如果电路连接完好,则只有一个器件有故障,故障为滑动变阻器开路。 (4)故障排除后,调整滑动变阻器,记录多组数据。 绘制待测内阻Rx的IU图像,如图3所示。从图像中可得到Rx4。 (5)小芳设计了另一种方案,也测量了Rx的电阻。 电路如图4所示,R0为固定内阻,阻值已知,电源电流未知且恒定。 检测步骤如下:当开关S1闭合、S2断开时,电压表的读数为I1; 当开关S1和S2均闭合时,电压表的读数为I2; 待测内阻为Rx(I2-I1)/I1*R。 (
11.用已知和实测的数学符号来表达) 3.小明用图A所示的电路来检测额定电流为2.5V的小灯泡的内阻,图B是用图A所示的电路连接的实验电路小明。 (1)小明正确连接电路后,合上开关,调整滑动变阻器的滑块,使小灯泡刚好正常点亮。 此时电压表的读数如图C所示。 (2)当电流值变化时,小灯泡的阻值发生变化(选择“变化”或“不变”),判断的依据是小灯泡内阻受湿度影响 (3) 小明想测量一个未知内阻Rx的阻值,设计了如图D所示的电路(Ro为已知电阻的固定内阻),并设计了以下实验步骤,请帮他完成缺失的步骤,并写出Rx的表达式。 实验步骤: A. 根据设计的电路图
12、(如图D)连接电路; B、断开S2,闭合S1,记录电压表示为I1; C.断开S1,闭合S2,记录当前表示的I2Rx表达式:I1*R0/I2(使用已知和检测到的数学量的符号表示)。 4、题型三等值替换法(一)解题概述用等阻值的内阻盒替换被测内阻,保证电压或电流相同,然后通过内阻盒的读数。 (二)实例分析 实例一、检测内阻Rx的实验中,连接如图所示电路,检测步骤如下: (1)仅闭合开关S1,适当调节滑动变阻器R0 ,读出电流指示,检测Rx上的电流高中物理电阻的测量,记为U1。 (2)关断开关S1,合上开关S2,调节电阻盒R2的阻值,使电流表示数达到U1。 (3) 读取内阻盒阻值,记为R2,则
13.RxR2。 例2 小明设计了检测未知内阻Rx的实验方案,并选择了合适的设备。 检测电路如图所示,电源电流恒定,滑动变阻器的最大阻值未知。 该设备一次只能是电阻盒或未知内阻Rx。 请帮助他完成相关实验。 (1) 将Rx 连接在A 和B 之间。 (2) 合上开关,当滑动变阻器的滑动片到达一定位置时,记下当前表示的数字U。 (3)关闭开关,拆下A、B之间的器件高中物理电阻的测量,将A、B之间的内电阻盒连接起来。 (4)关闭开关,调整电阻盒的阻值,保持电流表U的读数不变。 (5) 读取内阻盒所连接电路的阻值,即可得知Rx的阻值。 (3)第1课后的改进。在检测内阻Rx的实验中,连接如图所示的电路,检测步骤如下:(1)闭合开关S1,适当调整滑动变阻器Ro,读出电流指示,检测Rx两端电流,记为U1。 (2)关断开关S1,合上开关S,调节电阻箱阻值,使电流值达到U1。 (3) 读取内阻盒阻值,记为R2,则Rx=R2.12/12