（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復習 第八章 專題課一 測量電阻常用的6種方法學案（含解析）.doc

專題課一測量電阻常用的6種方法伏安法測電阻伏安法測電阻是電學實驗的基礎，是高考考查的熱點，也是難點。它滲透在電學實驗的各個環(huán)節(jié)中，如測未知電阻、測電阻率、測各種電表內阻等。本質上都是伏安法測電阻在不同情景下的具體應用。主要涉及電壓表、電流表的選擇以及實物連線等。例1在伏安法測電阻的實驗中，實驗室備有下列器材：A待測電阻Rx阻值約為10 左右B電壓表V1，量程6 V，內阻約2 kC電壓表V2，量程15 V，內阻約10 kD電流表A1，量程0.6 A，內阻約0.2 E電流表A2，量程3 A，內阻約0.02 F電源：電動勢E12 V G滑動變阻器R1，最大阻值10 ，最大電流為2 AH滑動變阻器R2，最大阻值50 ，最大電流為0.2 AI導線、開關若干(1)為了較精確測量電阻阻值，盡可能多測幾組數據，且兩表讀數大于量程一半。除A、F、I以外，還要在上述器材中選出該實驗所用器材_(填器材前面的字母代號)。(2)在虛線框內畫出該實驗電路圖。 解析(1)兩表讀數大于量程一半，根據題意電壓表選B。由歐姆定律知通過待測電阻電流最大值約為I A0.6 A，故電流表選D，滑動變阻器選阻值較小的G。(2)因待測電阻遠小于電壓表內阻，電流表應用外接法，為了盡可能多測幾組數據，滑動變阻器采用分壓式接法，電路如圖所示。答案(1)BDG(2)圖見解析伏伏法測電阻(電壓表的靈活選用)已知內阻的電壓表可作電流表使用，在缺少合適的電流表的情況下，常用電壓表代替電流表使用，這是設計電路中的高頻考點。例2用以下器材可測量電阻Rx的阻值。待測電阻Rx，阻值約為600 ；電源E，電動勢約為6.0 V，內阻可忽略不計；電壓表V1，量程為0500 mV，內阻r11 000 ；電壓表V2，量程為06 V，內阻r2約為10 k；電流表A，量程為00.6 A，內阻r3約為1 ；定值電阻R0，R060 ；滑動變阻器R，最大阻值為150 ；單刀單擲開關S一個，導線若干。(1)測量中要求兩只電表的讀數都不小于其量程的，并能測量多組數據，請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖。 (2)若選擇測量數據中的一組來計算Rx，則由已知量和測量物理量計算Rx的表達式為Rx_，式中各符號的意義是_。(所有物理量用題中代表符號表示)解析(1)電路的最大電流約為I0.01 A，電流表量程太大，可以把電壓表V1并聯一個定值電阻改裝成電流表，電壓表選擇V2即可，要求測量多組數據，滑動變阻器需要分壓式接法，電路如圖所示。(2)流過被測電阻的電流為I，被測電阻為Rx。答案(1)測量電路見解析圖(2)U1為電壓表V1的示數，U2為電壓表V2的示數，r1為電壓表V1的內阻，R0為定值電阻例3(2018全國卷)一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值。圖中R0為標準定值電阻(R020.0 )；可視為理想電壓表；S1為單刀開關，S2為單刀雙擲開關；E為電源；R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗：(1)按照實驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線。(2)將滑動變阻器滑動端置于適當的位置，閉合S1。(3)將開關S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表的示數U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數U2。(4)待測電阻阻值的表達式Rx_(用R0、U1、U2表示)。(5)重復步驟(3)，得到如下數據。12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx_ 。(保留一位小數)解析(1)根據原理圖，沿電流的流向依次連接。先將E、R、S1連接起來，組成閉合回路。將R0、Rx與R連接起來。將、S2與Rx連接起來。實物連線如圖所示。(4)由于為理想電壓表，故S2接1、或接2時流過R0、Rx的電流相等。根據歐姆定律和串聯電路的特點得，解得RxR0。(6)求出5次的平均值為3.41，代入RxR0得，Rx48.2 。答案(1)見解析圖(4)R0(6)48.2安安法測電阻(電流表的靈活選用)已知內阻的電流表可作電壓表使用，在缺少合適的電壓表的情況下，常用電流表代替電壓表使用，這是電學設計電路的高頻考點。例4用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 )，實驗室提供如下器材：電池組E：電動勢3 V，內阻不計；電流表A1：量程015 mA，內阻約為100 ；電流表A2：量程0300 A，內阻為1 000 ；滑動變阻器R1：阻值范圍020 ，額定電流2 A；電阻箱R2：阻值范圍09 999 ，額定電流1 A；開關S、導線若干。要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下列問題：(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表_(填寫器材代號)與電阻箱串聯，并將電阻箱阻值調到_ ，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表。(2)在圖中畫出完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號。(3)調節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數如圖所示，可讀出電流表A1的示數是_ mA，電流表A2的示數是_ A，測得待測電阻Rx的阻值是_。解析(1)將電流表A2與電阻箱串聯組成電壓表，改裝后電壓表量程是3 V，則電阻箱阻值R29 000 。(2)滑動變阻器最大阻值較小，應采用分壓接法，改裝的電壓表內阻可求，RV9 000 1 000 10 000 ，電流表A1應采用外接法，電路圖如圖所示。(3)由題圖可知，電流表A1的示數為8 mA，電流表A2的示數是150 A；根據歐姆定律可得：Rx191 。答案(1)9 000(2)圖見解析(3)8150191半偏法測電表內阻兩種測量電路操作步驟半偏法近似測量電流表內阻將電阻箱R的電阻調到零；閉合S，調節(jié)R0，使電流表達到滿偏I0；保持R0不變，調節(jié)R，使電流表示數為；由上得RAR。斷開S2、閉合S1，調節(jié)R0，使表滿偏為I0；保持R0不變，閉合S2，調節(jié)R，使表讀數為；由上得RAR。半偏法近似測量電壓表內阻閉合S，調節(jié)電阻箱阻值為R1時，測得表示數為U1；改變電阻箱阻值為R2時，測得表示數為；由上得RVR22R1?；瑒幼冏杵鞯幕磷钣叶?，電阻箱的阻值調到最大；閉合S1、S2，調節(jié)R0，使表示數指到滿偏刻度；斷開S2，保持R0不變，調節(jié)R，使表指針指到滿刻度的一半；由上得RVR。 例5(2015全國卷)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測電壓表(量程3 V，內阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內阻不計)，開關兩個，導線若干。(1)虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。(2)根據設計的電路，寫出實驗步驟：_。(3)將這種方法測出的電壓表內阻記為RV，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_。解析(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。實驗電路如圖所示。(2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；閉合開關S1、S2，調節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內阻。(3)斷開S2，調節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RVRV(其他合理說法同樣給分)。答案見解析等效替代法如圖所示。(1)S接1，調節(jié)R2，讀出電流表示數為I；(2)S接2，R2不變，調節(jié)電阻箱R1，使電流表示數仍為I；(3)由以上可得RxR1。該方法的優(yōu)點是消除了電流表內阻對測量的影響，缺點是電阻箱的電阻R1不能連續(xù)變化。例6電流表A1的量程為0200 A、內電阻約為500 ，現要測其內阻，除若干開關、導線之外還有器材如下：電流表A2：與A1規(guī)格相同；滑動變阻器R1：阻值020 ；電阻箱R2：阻值09 999 ；保護電阻R3：阻值約為3 k；電源：電動勢E約1.5 V、內電阻r約2 。(1)如圖所示，某同學想用替代法測量電流表內阻，設計了部分測量電路，在此基礎上請你將滑動變阻器接入電路中，使實驗可以完成。(2)電路補充完整后，請你完善以下測量電流表A1內電阻的實驗步驟。a先將滑動變阻器R1的滑動端移到使電路安全的位置，再把電阻箱R2的阻值調到_(填“最大”或“最小”)。b閉合開關S1、S，調節(jié)滑動變阻器R1，使兩電流表的指針在滿偏附近，記錄電流表A2的示數I。c斷開S1，保持S閉合、R1不變，再閉合S2，調節(jié)R2，使電流表A2的示數_，讀出此時電阻箱的阻值R0，則電流表A1內電阻r_。解析(1)滑動變阻器的阻值遠小于待測電流表內阻，因此必須采用分壓接法，電路圖如圖所示。(2)a.實驗前R2應該調節(jié)到最大，以保證電表安全；c.替代法最簡單的操作是讓A2示數不變，則可直接從R2的讀數得到電流表的內電阻。答案(1)圖見解析(2)a.最大c再次為I(或仍為I)R0電橋法測電阻在ab間接一靈敏電流計，如圖所示，當其讀數為零時即Uab0，相當于ab間斷路，此時ab , 則有IR1IR3，IR2IR4，兩式相除得，即 R1R4R2R3，此時交叉電阻的乘積相等，所以知道其中任意三個電阻就可以求出第四個電阻的阻值。例7(2017全國卷)某同學利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量程為100 A，內阻大約為2 500 )的內阻?？墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20 ，另一個阻值為2 000 )；電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 )；電源E(電動勢約為1.5 V)；單刀開關S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線。(2)完成下列填空：R1的阻值為_ (填“20”或“2 000”)。為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的_端(填“左”或“右”)對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ，接通S1。將R1的滑片置于適當位置，再反復調節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后，微安表的示數保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢_(填“相等”或“不相等”)。將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現將Rz的阻值置于2 601.0 時，在接通S2前后，微安表的示數也保持不變。待測微安表的內阻為_ (結果保留到個位)。(3)寫出一條提高測量微安表內阻精度的建議：_。解析(1)根據題中的原理圖(a)，將題圖(b)中的實物連線如圖所示。(2)R1起分壓作用，應選用最大阻值較小的滑動變阻器，即R1的電阻為20 ，為了保護微安表，閉合開關前，滑動變阻器R1的滑片C應移到左端，確保微安表兩端電壓為零；反復調節(jié)D的位置，使閉合S2前后微安表的示數不變，說明閉合后S2中沒有電流通過，B、D兩點電勢相等；將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現將Rz的阻值置于2 601.0 時，在接通S2前后，微安表的示數也保持不變。說明，則解得RA2 550 。(3)要提高測量微安表內阻的精度，可調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程。答案(1)見解析圖(2)20左相等2 550(3)調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程