2015屆高三物理暑期微訓(xùn)練【電阻的測(cè)量方法】

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1、 電阻的測(cè)量方法　 1．(伏安法)在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下：待測(cè)金屬絲：Rx(阻值約4 Ω，額定電流約0.5 A)； 電壓表：V(量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) 電流表：A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω)； A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.05 Ω)； 電源：E1(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； E2(電動(dòng)勢(shì)12 V，內(nèi)阻不計(jì))； 滑動(dòng)變阻器：R(最大阻值約20 Ω)； 圖1 螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線． (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1所示，讀數(shù)為_(kāi)_____mm. (2)若滑動(dòng)變阻器采用限流接法，為使測(cè)量盡量精確，電

2、流表應(yīng)選________，電源應(yīng)選________(均填器材代號(hào))，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖． 解析　(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.5 mm＋27.3×0.01 mm＝1.773 mm. (2)在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，為使測(cè)量盡量精確，則電流表、電壓表指針需達(dá)到半偏以上，又因待測(cè)電阻絲的額定電流為0.5 A，所以電流表選A1，電源選E1即可．電路原理圖如圖所示． 答案　(1)1.773(1.771～1.775均正確)　(2)A1E1　電路圖如解析圖 2．(半偏法)如圖2為測(cè)量某一電壓表內(nèi)電阻的電路連接實(shí)物圖，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟是： 圖2 ①按照電路圖正確連接好測(cè)量電路，將滑

3、動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到最左端，電阻箱的阻值調(diào)到最大 ②合上開(kāi)關(guān)S1和S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的滑片位置，使得電壓表的指針指到滿刻度 ③合上開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值和滑動(dòng)變阻器R1的滑片位置，使得電壓表的指針指到滿刻度的一半 ④讀出電阻箱接入電路中的電阻值R，即為電壓表內(nèi)電阻RV的測(cè)量值． 可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有： A．待測(cè)電壓表：量程為1.0 V，內(nèi)阻約為2 000 Ω B．滑動(dòng)變阻器：最大阻值為1 000 Ω，額定電流為0.1 A C．滑動(dòng)變阻器：最大阻值為10 Ω，額定電流為1 A D．電阻箱：最大阻值為9 999 Ω E．電阻箱：最大阻值為999.9 Ω

4、 F．電池組：電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻約為1 Ω；以及導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)等 按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，回答下列問(wèn)題： (1)為了使測(cè)量比較準(zhǔn)確，除了電池組、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)和待測(cè)電壓表外，從上述器材中還應(yīng)該選用的器材是________．(用器材前的序號(hào)字母表示) (2)在上述實(shí)驗(yàn)步驟中，有錯(cuò)誤的步驟是________，改正為_(kāi)_______． (3)按照實(shí)物連接圖，畫(huà)出測(cè)量電路圖． 解析　從題圖2可知，這是典型的分壓式電路，且電阻箱和開(kāi)關(guān)S2并聯(lián)，再跟電壓表串聯(lián)．與半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻類似，在電壓表內(nèi)電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器電阻的條件下，即可得到步驟④的結(jié)論．當(dāng)然，由于電阻箱的接入，將使得分壓式電路兩

5、端的電壓升高，故此電壓表內(nèi)電阻的測(cè)量值將偏大，而在半偏法測(cè)量電流表的內(nèi)阻時(shí)測(cè)量值是偏小的． (1)為了使測(cè)量比較準(zhǔn)確，除了電池組、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)和待測(cè)電壓表外，從上述器材中還應(yīng)該選用的器材是C、D. (2)上述實(shí)驗(yàn)步驟中，有錯(cuò)誤的步驟是③，改正為：調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值時(shí)，不再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片位置． (3)電路圖如圖所示． 答案　見(jiàn)解析 3．(半偏法)在把電流表改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)中，需要利用如圖3所示的電路測(cè)定電流表的內(nèi)阻，其主要操作步驟如下： 圖3 ①接通S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度； ②再接通S2，調(diào)節(jié)R2，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半； ③讀出R2

6、的阻值，即可認(rèn)為電流表的內(nèi)阻rg＝R2. 現(xiàn)備有如下器材： A．電流表(量程0～100 μA，內(nèi)阻約為100 Ω) B．電阻箱(X圍0～9.9 Ω) C．電阻箱(X圍0～999.9 Ω) D．電阻箱(X圍0～99 999 Ω) E．電源(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)) F．電源(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)) G．開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線 (1)電路圖中R1應(yīng)選________，R2應(yīng)選________，電源應(yīng)選________．(填入所選器材的字母代號(hào)) (2)實(shí)驗(yàn)中讀得R2的阻值為100 Ω，若將此電流表改裝成量程為3 V的電壓表，應(yīng)______聯(lián)一個(gè)阻值為_(kāi)_____Ω的電阻． (3)若

7、用此改裝表去測(cè)量一穩(wěn)恒電壓，則測(cè)量值和真實(shí)值相比________．(填“偏大”或“偏小”) 解析　用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的原理，是認(rèn)為在開(kāi)關(guān)S2閉合后，電路中的總電流不變(仍為電流表滿偏時(shí)的電流)，當(dāng)電流表半偏時(shí)，電阻箱R2的阻值和電流表內(nèi)阻相等．事實(shí)上，當(dāng)S2閉合后，電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，電路中的總電阻減小，總電流將大于滿偏電流，當(dāng)電流表半偏時(shí)，通過(guò)電阻箱的電流應(yīng)大于通過(guò)電流表的電流，根據(jù)并聯(lián)分流的規(guī)律，電阻箱的阻值應(yīng)小于電流表的內(nèi)阻，如果認(rèn)為電阻箱的阻值等于電流表的內(nèi)阻，將會(huì)導(dǎo)致電流表內(nèi)阻的測(cè)量值偏小，這也正是半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的主要誤差來(lái)源． (1)要減小測(cè)量誤差，串聯(lián)在干路中的R1應(yīng)盡

8、可能大，在R1盡可能大的情況下又保證電流表能半偏，所以電源電動(dòng)勢(shì)應(yīng)該較大．接通S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，此時(shí)電路中的電流為滿偏電流，即100 μA，由電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，則R1的阻值約為 Ω＝6×104Ω，故R1應(yīng)選D；R2是用來(lái)顯示電流表內(nèi)阻的測(cè)量值，所以R2應(yīng)選C；電源選F. (2)實(shí)驗(yàn)中讀得R2的阻值為100 Ω，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值為100 Ω.若將此電流表改裝成量程為3 V的電壓表，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)阻值為 Ω－100 Ω＝29 900 Ω的電阻． (3)由上面分析可知，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的電流表內(nèi)阻偏小，導(dǎo)致改裝為電壓表時(shí)串聯(lián)的分壓電阻偏大，若用此改裝表去測(cè)量一穩(wěn)恒電壓，流過(guò)電

9、流表的電流偏小，指針的偏角偏小，則測(cè)量值和真實(shí)值相比偏?。? 答案　(1)D　C　F　(2)串　29 900　(3)偏小 4．(替代法)為了測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻，某同學(xué)采用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路．其中： 圖4 A1是待測(cè)電流表，量程為300 μA，內(nèi)阻約為100 Ω； A2是標(biāo)準(zhǔn)電流表，量程為200 μA； R1是電阻箱，阻值X圍是0～999.9 Ω； R2是滑動(dòng)變阻器； R3是保護(hù)電阻； E是電池組，電動(dòng)勢(shì)為4 V，內(nèi)阻不計(jì)； S1是單刀單擲開(kāi)關(guān)； S2是單刀雙擲開(kāi)關(guān)． (1)①實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器采用________式接法(填“分壓”或“限流”)； ②請(qǐng)根據(jù)電路的實(shí)物

10、圖畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖． (2)請(qǐng)將該同學(xué)的操作補(bǔ)充完整； ①連接好電路，將滑動(dòng)變阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”)，將開(kāi)關(guān)S2扳到接點(diǎn)a處，接通開(kāi)關(guān)S1；調(diào)整滑動(dòng)變阻器R2，使電流表A2的讀數(shù)是150 μA； ②將開(kāi)關(guān)S2扳到接點(diǎn)b處，________，使電流表A2的讀數(shù)仍是150 μA； ③若此時(shí)電阻箱各旋鈕的位置如圖5所示，則待測(cè)電流表A1的內(nèi)阻Rg＝________Ω. 圖5 (3)上述實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論怎樣調(diào)整滑動(dòng)變阻器R2的滑片位置，都要保證兩只電流表的安全．在下面提供的四個(gè)電阻中，保護(hù)電阻R3應(yīng)選用________．(填寫(xiě)阻值前相應(yīng)的字母) A

11、．200 kΩ　　B．20 kΩ　　C．15 kΩ　　D．150 kΩ 解析　(1)由實(shí)驗(yàn)電路可以看出，滑動(dòng)變阻器為限流式接法． (2)在閉合開(kāi)關(guān)之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大處，即最左端；先將開(kāi)關(guān)S2扳到接點(diǎn)a處，接通開(kāi)關(guān)S1，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R2，使電流表A2的讀數(shù)是150 μA，然后將開(kāi)關(guān)S2扳到接點(diǎn)b處，保持R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使電流表A2的讀數(shù)仍是150 μA，在電阻箱上讀出阻值，即為待測(cè)電流表A1的內(nèi)阻． (3)要保證電表安全，電流表不能超過(guò)其量程，且通過(guò)的電流不能太小，保護(hù)電阻選20 kΩ較合適． 答案　(1)①限流?、谌鐖D所示 (2)①左端?、诒３諶2不

12、變，調(diào)節(jié)電阻R1③86.3 (3)B 5．(替代法)某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻． (1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖6(a)和(b)所示，長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm，直徑為_(kāi)_______mm. 圖6 (2)按圖(c)連接電路后，實(shí)驗(yàn)操作如下． (a)將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最______處(填“大”或“小”)；將S2撥向接點(diǎn)1，閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表示數(shù)為I0. (b)將電阻箱R2的阻值調(diào)至最________(填“大”或“小”)，S2撥向接點(diǎn)2；保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時(shí)

13、R2阻值為1 280 Ω. (3)由此可知，圓柱體的電阻為_(kāi)_______Ω. 解析　(1)長(zhǎng)度l＝5.0 cm＋1× mm＝5.01 cm；直徑d＝5 mm＋31.5×mm＝5.315 mm. (2)(a)為保護(hù)電路使電路中電流不會(huì)超出電流表量程，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值置于最大處． (b)為使電路中電流較小，使電流表示數(shù)逐漸變大，電阻箱阻值也應(yīng)先調(diào)至最大． (3)將S1閉合，S2撥向接點(diǎn)1時(shí)，其等效電路圖如圖甲所示． 當(dāng)S2撥向2時(shí)，其等效電路圖如圖乙所示． 由閉合電路歐姆定律知I＝， 當(dāng)I相同均為I0時(shí)，R2＝R圓柱體， 所以R圓柱體＝1 280 Ω. 答案　(1)5.01　5.315　(2)大　大　(3)1 280 - 7 - / 7