人教版（江苏专用）高中物理必修第三册第十一章电路及其应用专题强化练5伏安法测电阻的电路选择含答案

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专题强化练5　伏安法测电阻的电路选择1.(2023山西平遥二中月考,改编)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx、开关、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)D.电流表(量程0~6 mA,内阻约5 Ω)E.电源电压1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计F.电源电压12 V,额定电流2 A,内阻不计G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,允许通过的最大电流2 A)(1)为使测量尽量准确,电压表选用　　　,电流表选用　　　　,电源选用　　　　(均填器材的字母代号),滑动变阻器采用　　　式接法(填“分压”或“限流”)。 (2)在虚线框内画出测量Rx阻值的电路图。　　　　　　　　　　　　(3)如图给出了完成该实验所需的器材,请用笔画线代替导线将它们连成实验电路。(4)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会　　　　其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。 2.(2023山东青岛第九中学月考)某同学想要准确测量一阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值,实验室提供了下列器材:A.电流表A(量程为0~6 mA,内阻300 Ω)B.电压表V(量程为0~3 V)C.滑动变阻器R1(0~5 Ω)D.滑动变阻器R2(0~1 000 Ω)E.电阻箱R0(0~999.9 Ω)F.电源(电压E=3 V)G.开关H.导线若干(1)为尽可能获取多组数据和操作方便,滑动变阻器应选择　　　　(填“R1”或“R2”);为将电流表A改装成量程为0~0.6 A的电流表,把电流表A与电阻箱R0并联,需要将电阻箱R0的阻值调为　　　　Ω(结果保留2位有效数字)。 (2)根据实验室提供的器材,设计实验电路并将如图甲所示的电路图补充完整。　(3)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录下电压表的示数U和电流表的示数I,换算出通过待测电阻的电流Ix,在方格纸上作出如图乙所示的U-Ix曲线,则待测电阻的阻值Rx=　　　　Ω(结果保留2位有效数字)。 3.(2024北京海淀期末)在“测量金属丝的电阻率”的实验中,某同学选择一根粗细均匀、阻值约为5 Ω的电阻丝进行了测量。(1)在测量了电阻丝的长度之后,该同学用螺旋测微器测量电阻丝的直径,测量结果如图(a)所示,为　　　　mm。 (2)现有电源(电压E为3.0 V)、开关和导线若干,以及下列器材:A.电流表(量程0~3 A,内阻约0.05 Ω)B.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω)C.电压表(量程0~3 V,内阻约3 kΩ)D.滑动变阻器(0~10 Ω,允许通过的最大电流2 A)E.滑动变阻器(0~100 Ω,允许通过的最大电流1 A)为减小误差且便于操作,在实验中电流表应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　(选填器材前的字母)。 (3)实验过程中,该同学依次记录了电流表和电压表的测量数据,如下表所示:根据实验器材的参数及表格中的数据可知,该同学在实验中采用的电路图是　　　　。 　　(4)关于上述实验操作,下列说法正确的是　　。 A.开关闭合前,滑动变阻器的滑片应位于使电阻丝两端电压为零处B.为了减小实验的偶然误差,应该多测几组电压值和电流值,分别求出电压和电流的平均值计算电阻C.若不计实验的偶然误差,上述实验中电阻丝的测量值偏小,主要原因是电压表分流D.若不计实验的偶然误差,上述实验中电阻丝的测量值偏大,主要原因是电流表分压(5)考虑到电表的内阻可能对实验产生系统误差,甲同学按照如图(b)所示电路,保持电压表左端接线位置不变,先将电压表右端接在b点,读出两表的示数分别为U1、I1,然后将电压表右端改接在a点,读出两表的示数分别为U2、I2。他认为:电阻R的值可以用U2和I1的比值来求,这样可以消除电表内阻带来的测量误差。请问你是否同意他的想法,并说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)乙同学采用如图(c)所示的电路进行测量,R0为保护电阻。实验中闭合开关S后,记录电流表的示数I0,多次改变滑片c的位置,分别测出与电压表并联部分电阻丝的长度L及所对应的电压值U,之后作出U-L图线如图(d)所示。若已知金属丝的直径d、U-L图线斜率的绝对值k,请写出本次实验中该金属丝电阻率测量值的表达式:　　　　,电流表内阻对电阻率测量结果是否会产生影响:　　　　(填“是”或“否”);若产生影响,将导致电阻率的测量结果　　　　(填“偏大”或“偏小”,若上空填“否”,此空不填)。 　答案与分层梯度式解析专题强化练5　伏安法测电阻的电路选择1.答案　(1)B　C　F　分压　(2)图见解析　(3)图见解析　(4)大于解析　(1)若选用电压为1.5V的电源,由于被测电阻很大,电路中电流最大约为0.15mA,没有合适的电流表,故电源选用电压为12V的,即F,所以电压表选B;电路中的最大电流约为I=1010000A=1.0mA,故电流表选用C;由于所提供的滑动变阻器的最大阻值只有10Ω,若采用限流式接法,则电路中电流和电压变化不明显,故滑动变阻器采用分压式接法。(2)由于Rx>RVRA,所以电流表采用内接法,实验电路如图甲所示。(3)根据电路图连接实物图如图乙所示。(4)由于电流表的分压,导致电压测量值偏大,而电流值准确,根据Rx=UI可知待测电阻的测量值偏大,即测量值大于真实值。2.答案　(1)R1　3.0　(2)图见解析　(3)4.5解析　(1)为测量多组数据,并使测量电压、电流从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法,为使操作方便应选阻值小的滑动变阻器,故滑动变阻器选R1。由电流表改装原理可知应并联电阻分流,则有R0x=IgRgIA-Ig=6×10-3×3000.6-6×10-3Ω=3.0Ω,即需要将电阻箱R0的阻值调为3.0Ω。(2)根据提供的器材,设计实验电路如图所示。(3)由测量原理知,U-Ix图线的斜率等于Rx和改装后电流表内阻之和,有Rx+RA=k=ΔUΔI=3.00.4Ω=7.5Ω,而RA=IgRgIA=6×10-3×3000.6Ω=3.0Ω,解得Rx=k-RA=7.5Ω-3.0Ω=4.5Ω。3.答案　(1)0.460(0.458~0.462均可)　(2)B　D　(3)B　(4)AC　(5)见解析　(6)ρ=πd2k4I0　否解析　(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,由题图(a)可知,电阻丝的直径为d=0+46.0×0.01mm=0.460mm。(2)由于待测电阻的阻值约为5Ω,则电路中的最大电流约为Im=UmR=35A=0.6A,则电流表应选B;为减小误差且便于操作,滑动变阻器应选阻值较小的D。(3)由表格中的数据可知,电流表和电压表的读数几乎是从零开始变化的,且变化范围较大,故滑动变阻器采用分压式接法;由于待测电阻的阻值较小,电流表采用外接法,选B。(4)由于滑动变阻器采用分压式接法,为了保护与电阻丝并联的电压表及与电阻丝串联的电流表,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应位于使电阻丝两端电压为零处,A正确;为了减小实验的偶然误差,应该多测几组电压值和电流值,利用欧姆定律求出每组数据对应电阻的阻值,再计算电阻的平均值,B错误;若不计实验的偶然误差,上述实验中误差来源于电压表的分流,使得电流表的读数大于通过待测电阻的真实电流,则电阻丝的电阻测量值偏小,C正确,D错误。(5)不同意甲同学的观点,因为U2和I1是在两个不同的电路中的测量值,不存在同时的对应关系,所以不能消除电表内阻带来的测量误差。(6)根据电阻定律可得Rx=ρLS,由于电压表的内阻远大于金属丝的电阻,可认为滑片移动时,电路中的电流I0保持不变,根据欧姆定律可得U=I0Rx;又S=πd24,联立得U=4I0ρπd2L,可知U-L图像的斜率为k=4I0ρπd2,则该金属丝的电阻率为ρ=πd2k4I0。题图(c)所示电路测量电阻率的误差主要来源于电压表的分流,即误差与电流表内阻无关,故电流表内阻对电阻率测量结果没有影响。实验次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.802.30I/A0.020.060.140.180.280.340.42