1、电流表和电压表电阻的测量学案电流表和电压表 电阻的测量1、 考纲要求考纲内容能力要求考向定位1电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2电阻的测量1会是用电流表和电压表测量电流和电压。2掌握电流表和电压表的改装原理。3掌握测量电阻的几种方法。（1）电阻的测量是高考电学实验的焦点。（2）从其考查的知识点来看，电学基础知识是考查的的重点。考纲要求在电流表的内、外接的选择，滑动变阻器分压、限流式选择；实验器材的选择以及表头的改装等具体问题中灵活运用上述基础知识。（3）考纲要求熟悉电流表、电压表和多用电表的使用2、考点整合考点一 电压表和电流表（1）电流表原理和主要参数电流表G原理:kI电流表
2、的主要参数有，表头内阻Rg：满偏电流Ig：满偏电压U（2）电流表改装成电压表方法：（3）电流计扩大量程方法：特别提醒电压表和电流表的改装原理，实质是串并联电路中的串联分压和并联分流知识点的应用。改装后的电压表和电流表满偏时，实际流过电流计的电流并没有增大，仍为电流计原来的满偏电流。(4)电压表校对（5）用半偏法测电流表内阻EA 例1 1、一毫安表头满偏电流为9.90 mA，内阻约为300 要求将此毫安表头改装成量程为1 A的电流表，其电路原理如图所示图中， 是量程为2 A的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源完善下列实验步骤：将虚线框内的实物图按电路原理图连线；将滑动变
3、阻器的滑动头调至 端（填“a”或“b”），电阻箱R0的阻值调至零； 合上开关； 调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1 A；调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）；多次重复步骤，直至标准电流表的读数为 ，同时毫安表指针满偏回答下列问题： 在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1 ，由此可知毫安表头的内阻为 用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为 A 对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素： 。考点二 电阻的测量一、实验原理：原理是欧
4、姆定律. 二伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）三、实验电路选择1、测量电路电流表内外接法选取（1）电路的对比连接方式误差来源测量值与真实值关系适用范围外接法电压表分流电流表的读数大于流过待测的电流，故：R测R真测小电阻内接法电流表分压电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：R测R真测大电阻（2）判断方法a、直接比较法：当待测电阻Rx较小且远小于电压表内阻Rv时，应选用外接法；当待测电阻Rx较大且远大于电流表内阻RA时，应选用内接法。b、临界值法：当待测电阻Rx时，视Rx为大电阻，应选用内接法；当Rx时，两种接法均可。2、控制电路滑动变阻器分压式、限流式接法选取如图所示的两种电路中，滑动变阻器
5、（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法. （1）电路的对比负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法EULEILEIL分压接法0ULE0ILE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小（2）滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法必须选用分压式接法可选用限流式接法特别提醒 利用伏安法测电阻，无论采用电流表的内接还是外接都会产生误差，这是由于实验原理的不完善带来的，属于系统误差。测量大电阻时，用电流表的内接，测量的误
6、差相对小一些；而测量小电阻时，用电流表的外接，测量的误差相对小一些。 例2 用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 ，额定功率为1 W）；电流表A1（量程00.6 A，内阻0.2 ）；电流表A2（量程03 A，内阻0.05 ）；电压表V1（量程03 V，内阻3 k）；电压表V2（量程015 V，内阻15 k）；滑动变阻器R0（050 ），蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选_，并画出实验电路图. 例题3 某电流表的内阻在0.10.2之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A待测电流表A1（量程0.6A）； B电压表V1
7、（量程3V，内阻约2k）C电压表V2（量程15V，内阻约10k）； D滑动变阻器R1（最大电阻10）E定值电阻R2（阻值5） F电源E（电动势4V） G电键S及导线若干（1）电压表应选用_；（2）画出实验电路图；（3）如测得电压表的读数为V，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：RA = _。考点三 实验方案的设计根据实验目的，控制实验条件，能灵活地运用已学过的物理原理、实验方法和实验仪器去处理问题，设计实验方案。也是高考实验题的主要试题。一、器材选择的原则：1准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的/3
8、，读数误差较大。2安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。3便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。二、实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正
9、负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。考点四 描绘小灯泡的伏安特性曲线若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用0-0.6A量程；电压表开始时应选用0-3V量程，当电压调到接近3V时，再改用0-15V量程。考点分析 考查利用伏安法测灯泡的伏安曲线与处理图象能力例题5.（2008天津卷）(2)用下列器材组装成描绘电阻R伏安特性曲线的电路，请将实物图连线成为实验电路。 微安表A(量程200A，内阻约200)； 电压表V(量程3V，内阻约10K)； 电阻R(阻值约20k)； 滑动变阻器R(最大阻值50，额定电流1 A) 电池组E(电动势3V，内阻不计)；开关S及导线若干。例6、现
10、要测定一个额定电压4 V、额定功率1.6 W的小灯泡的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1 V4 V。 现有器材：直流电源E（电动势4.5 V，内阻不计），电压表（量程4.5 V，内阻约为4104 ），乙电流表（量程250 mA，内阻约为2 ），电流表（量程500 mA，内阻约为1 ），滑动变阻器R（最大阻值约为30 ），电子键S，导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，下面两个电路应该选用的是 。（朝阳一模）21（18分）（2）某同学使用如下器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验：待测小灯泡（额定电压12V，工作时电阻为100左右）；电源E（电动势为14V
11、）； 电压表V（量程为15V，内阻约为15k）；电流表A（量程为100mA，内阻约为10）； 滑动变阻器（最大阻值为10）；单刀单掷开关；导线若干。 在实验中，既要满足实验要求，又要减小误差，应选用的实验电路图_。A B C D请根据所选的实验电路图在实物图上连线。该同学描绘的小灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可求得小灯泡的额定功率为P=_W。（结果保留3位有效数字）由小灯泡的伏安特性曲线可知：在较低电压区域（02V）内，小灯泡的电阻几乎不变；在较高电压区域（710V）内，小灯泡的电阻随电压的增大而_（填“增大”、“不变”或“减小”）。它们变化规律不同的原因是_。（通州一模）21（3）（10分
12、）有一个小灯泡标有“7.8V 0.2A”字样，现要测量小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：A电压表（05V，内阻2.0k）；B电压表（010V，内阻3.0k）；C电流表（00.3A，内阻2.0）；D电流表（00.6A，内阻1.5）；E滑动变阻器（20，2A）；F滑动变阻器（100，0.5A）；G学生电源（直流9V），开关，导线。a在答题纸的方框里画出实验电路图。b实验中所用的电压表是_，电流表是_，滑动变阻器是_。（3分）（只填写序号）I1 N小灯泡通电后其电流I随电压U变化的曲线如图所示，P为图线上的一点，PN为图线上p点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法正确的是(
13、) （3分）A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B对应P点，小灯泡的电阻为 C对应P点，小灯泡的电阻为D对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积考点5 测定金属的电阻率 考点分析 考查螺旋测微器的读数与伏安法测电阻的实验知识例题7. (海淀一模）在“测金属丝的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx。（1）请写出测金属丝电阻率的表达式：= （用上述测量量的字母表示）。（2）若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数如图6所示，则金属丝长度的测量值为l= cm，金属丝直径的测量值为d= mm
14、。（3）用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差。按如图7所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差。利用该电路进行实验的主要操作过程是：第一步：先将R2的滑动头调到最左端，单刀双掷开关S2向1闭合，闭合电键S1，调节滑动变阻器R1和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些（在不超过量程的情况下），读出此时电压表和电流表的示数U1、I1。第二步：保持两滑动变阻器滑动头位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2。请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式（海淀一模）21A（2
15、A）有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6。横截面如图8所示。用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图9所示，金属管线的外径为_mm；现有如下器材mm图10A电流表（量程0.6A，内阻约0.1)B电流表（量程3A，内阻约0.03)C电压表（量程3V，内阻约3k)D滑动变阻器（1750，0.3 A)E滑动变阻器（15，3A)F蓄电池（6V，内阻很小)G开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选 ，滑动变阻器应选 请将图10所示的实际测量电路补充完整。已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得
16、金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是 。计算中空部分截面积的表达式为S= 。（海淀一模反馈）21B（3B）某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下：用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为 mm；15用螺旋测微器测量其直径如右上图，由图可知其直径为 mm；用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为 。该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R 电流表A1（量程04mA，内阻约50）电流表A2（量程010mA，内阻约30）电压表
17、V1（量程03V，内阻约10k）电压表V2（量程015V，内阻约25k）直流电源E（电动势4V，内阻不计）滑动变阻器R1（阻值范围015，允许通过的最大电流2.0A）滑动变阻器R2（阻值范围02k，允许通过的最大电流0.5A）开关S 导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在右框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号。若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为 -m。（保留2位有效数字）（通州二模）21（2）(8分)某待测电阻Rx的阻值约为20，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A电流表A1（量程150mA，内阻约为10）B电流
18、表A2（量程20mA，内阻r2=30）C定值电阻R0=100D滑动变阻器R，最大阻值约为10E电源E，电动势E=4V（内阻不计）F电键S及导线若干根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的，请你在虚线框内画出测量Rx的一种实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知的和测得的物理量表示Rx=_。（用字母表示）考点6 练习使用多用电表欧姆表构造测量原理所以： 注意：指针偏转的角度与通过表头的电流大小成正比，但被测电阻的大小与流过表头的电流大小所成的关系如上，既不成正比，也不成反比3、使用多用电表时首先应该根据被
19、测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。使用欧姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。欧姆挡的使用：选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200就应该选10的倍率。调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。V用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率。考点分析 考查利用多用电表测电压、电流与电阻的使用方法例7多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下： 若选择开关的位
20、置如灰箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_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_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_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：_，_，_。全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。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。 高考重点热点提醒探究电学实验的综合考察例1 （全国卷1）.（12分）一直流电压表，量程为1V，内阻为1000。现将一阻值在50007000之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程。为求
21、得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为67V，内阻可忽略不计），一阻值R2=2000的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线。（1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图.（2）连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为 V，电源电动势为 V. 例2 （全国卷2）（2）（13分）右图为一电学实验的实物连线图 该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值(约500) 图中两具电压表量程相同， 内阻都很大 实验步骤如下：调节电阻箱， 使它的阻值R0与待测电阻的阻值接
22、近； 将滑动变阻器的滑动头调到最右端合上开关S将滑动变阻器的滑动头向左端滑动， 使两个电压表指针都有明显偏转记下两个电压表和的读数U1和U2多次改变滑动变阻器滑动头的位置， 记下和的多组读数U1和U2求Rx的平均值 回答下面问题:（）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为， 滑动变阻器的符号为，其余器材用通用的符号表示。（）不计电压表内阻的影响，用U1、U2和R0表示Rx的公式为Rx=_（）考虑电压表内阻的影响， 用U1、U2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式为Rx=_ 例4 （宁夏卷）I.右图为一正在测量中的多用电表表盘.（1）如果是用10档测量电阻，则读
23、数为 。（2）如果是用直流10 mA档测量电流，则读数为 mA。 （3）如果是用直流5 V档测量电压，则读数为 V。E例5 （全国）有一电流表，量程为1mA，内阻rg约为100。要求测量其内阻。可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大阻值为10k；滑动变阻器乙，最大阻值为2k；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干。采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：a.断开S1和S2，将R调到最大；b.合上S1，调节R使满偏；c.合上S2，调节R1使半偏，此时可认为的的内阻rgR1。试问：（）在上述可供选择的器材中，可变
24、电阻R1应该选；为了使测量尽是精确，可变电阻R应该选择；电源E应该选择。（）认为内阻rgR1，此结果与的rg真实值相比。（填“偏大”、“偏小”、“相等”） 例6 （山东）检测一个标称值为5的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A待测滑动变阻器Rx，全电阻约5（电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6 C电流表A2，量程3A，内阻约0.12D电压表V1，量程15V，内阻约15K E电压表V2，量程3V，内阻约3KF滑动变阻器R，全电阻约20 G直流电源E，电动势3V，内阻不计H游标卡尺 I毫米刻度尺 J电键S导线若干（1）用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表_(填“A
25、1”或“A2”)，所选电压表为_(填“V1”或“V2”)。（2）画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。电路原理图和对应的实物连接如图（3）为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。抢分频道限时基础训练（20分钟）班级 姓名 成绩 1、（2007汕头市） 如图6所示是测定电流表内阻的电路图。电流表的内阻约100左右，满偏电流为500A，用电池做电源。图6（1）现备有以下可变电阻：A电阻箱，阻值范围为0100B电阻箱，阻值范围为0999.9C
26、滑动变阻器，阻值范围为0200D滑动变阻器，阻值范围为020 K在上述可变电阻中，电路图中的R应选用 ，R应选用 。（2）某同学进行的实验步骤如下：先将R的阻值调到最大，合上S1，调节R的阻值，使电流表的指针转到满刻度。合上S2，调节R和R的阻值，使电流表的指针转到满刻度的一半。记下R的阻值指出上述实验步骤中有什么错误。答： 1 .答案：(1）滑动变阻器应选电阻大的D；电阻箱应选B，（2）第步中，合上S2后不应再调节R。【解析】 由题中给出的电路图可知，该题要求用半偏法测电流表的内阻。由半偏法的原理可知，选电阻箱时，只要它能调出与电流表内阻相当的电阻即可；另外，当电阻箱接入时，维持总电流几乎不
27、变是至关重要的，因为这时才可以说两条支路上各有一半电流。为此：滑动变阻器的实际组织应远大与电流表的内阻，成为整个电路电阻的主要部分，使R的接入仅使电阻发生微小变化。在调节电阻箱时，电阻R不应变化2、（2007中山市）将满偏电流Ig=300A、内阻未知的电流表G改装成电压表并进行核对。 （1）利用如图所示的电路测量电流表G的内阻（图中电源的电动势E=4V）：先闭合S1，调节R，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S2，保持R不变，调节R，使电流表指针偏转到满刻度的，读出此时R的阻值为200，则电流表内阻的测量值Rg= 。（2）将该表改装成量程为3V的电压表，需 （填“串联”或“并联”）阻值为R0=
28、的电阻。（3）把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连接图。2.答案：（1）100 （2）串联，9900 （3）如图【解析】（1）Rg/R=，故Rg=100 .（2）据IgRg+IgR0=3 V解得R0=9 900 .（3）略3、（2007深圳市）现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有：待测电压表（量程2 V，内阻约为4 k）；电流表（量程1.2 mA，内阻约500 ）；直流电源E（电动势约2.4 V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000 ，R2=10000 ，R3=15000 ；电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。i.试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）ii.电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV 。3答案：i.如图所示。 ii.【解析】选择的固定电阻的阻值应与伏特表阻值差不多，这样伏特表和电流表的偏转均超过其量程的一半，读数精确性比较大，所以选择R1。.略4图中R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单
