高考物理【一轮复习】讲义58　第九章　思维进阶课十二　测量电阻常用的四种方法课件PPT

这是一份高考物理【一轮复习】讲义58　第九章　思维进阶课十二　测量电阻常用的四种方法课件PPT，共79页。PPT课件主要包含了见解析图，平均值，见解析，①③②④，9980Ω，如图所示，思路点拨，思维进阶特训十二，标准电流表A0，不再滑动等内容，欢迎下载使用。
[学习目标]　理解等效替代法、半偏法、差值法、电桥法等测电阻的方法，并会进行相关实验设计与操作。
进阶1　“等效替代法”测电阻
测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则电阻箱与待测电阻是等效的。故电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。常见有如下两种情况：
1．电流等效替代(1)按如图所示的电路图连接好电路，并将电阻箱R1的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于b端。
(2)将单刀双掷开关S接1，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。(3)将开关从1拨到2，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I。(4)此时电阻箱连入电路的阻值R1与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R1。
2．电压等效替代(1)按如图所示电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数U。(3)断开开关S2，再闭合开关S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数仍为U。(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。
[典例1]　(2025·山东济南质检)为了测量一电压表V的内阻，某同学设计了如图甲所示的电路，其中V0是标准电压表，R0和R分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电源。
(1)用笔画线代替导线，根据图甲所示的实验原理图将图乙所示的实物图连接完整。(2)实验步骤如下：①将S拨向接点1，闭合S1，调节________，使标准电压表V0指针偏转到适当位置，记下此时______的读数U(填写器材代号)；②然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节______(填写器材代号)，使_______________________，记下此时R的读数；③多次重复上述过程，计算R读数的________，即为待测电压表内阻的测量值。
标准电压表V0读数仍为U
(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的原因，请写出其中一种： ___________________________________。
[解析]　(1)实物图连线如图所示。
(2)①将S拨向接点1，闭合S1，调节R0，使标准电压表V0指针偏转到适当位置，记下此时标准电压表V0的读数U；②然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节R，使标准电压表V0的读数仍为U，记下此时R的读数；③多次重复上述过程，计算R读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值。(3)原因：电阻箱阻值不连续；电流通过电阻时电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等(任写一条即可)。
进阶2　“半偏法”测电阻
(3)误差分析①测量值偏小：RA测＝R2”“＝”或“F0。
1．为了测量一微安表表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电源。完成下列实验步骤中：
(1)将S拨向接点1，闭合S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________________的示数I。(2)然后将S拨向接点2，调节______，使________________________，记下此时RN的读数。(3)多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表表头内阻的测量值。
标准电流表A0的示数为I
[解析]　本题测量微安表表头A的内阻采用的是等效替代法，实验的操作如下：(1)将S拨向接点1，闭合S1，调节滑动变阻器R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记录此时标准电流表A0的示数I；由闭合电路欧姆定律有E＝I(R0＋rg0＋rg＋r)(其中r为电源内阻)。(2)将S拨向接点2，调节电阻箱RN，使标准电流表A0的示数为I，记录此时RN的读数；由闭合电路欧姆定律有E＝I(R0＋rg0＋RN＋r)。(3)多次重复上述过程，得到多个RN的值。由(1)(2)中两式可得待测微安表表头内阻rg＝RN，为了减小误差，应计算RN读数的平均值。
2．如图所示的实验电路可以用来测量电阻，可供选用的实验器材如下：A．待测电阻Rx(阻值约为55 Ω)B．定值电阻R0(阻值为16 Ω)C．电压表V1(0～3 V，内阻很大，可看成理想电压表)D．电压表V2(0～15 V，内阻很大，可看成理想电压表)E．滑动变阻器R1(5 Ω，2 A)
F．滑动变阻器R2(50 Ω，2 A)G．蓄电池(电动势4.0 V，内阻忽略不计)H．单刀双掷开关、导线等
(1)要完成本实验且较准确地进行测量，电压表应该选用________，滑动变阻器应该选用________(填器材前面的序号)。(2)实验步骤如下：①按照电路图连接实验器材，单刀双掷开关空置，把滑动变阻器滑片滑到最左端。②将单刀双掷开关掷于“1”，调节滑动变阻器滑片，使得电压表读数为2.8 V。
③将单刀双掷开关掷于“2”，___________(选填“向左滑动”“向右滑动”或“不再滑动”)滑动变阻器滑片，观察并记录电压表读数为1.6 V。(3)根据实验数据，被测电阻的测量值Rx＝______ Ω。(4)由于蓄电池内阻r的存在，测量值Rx将______(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
[解析]　(1)由于电动势为4.0 V，0～15 V量程的电压表量程太大，因此选用量程为0～3 V的电压表；最大阻值为5 Ω的滑动变阻器会使得被测电阻两端的电压超过3 V，因此不能选用，只能选用最大阻值为50 Ω的滑动变阻器。(2)根据实验原理，滑动变阻器的阻值R是不能改变的，否则就不能解出Rx的值，故滑动变阻器滑片不再滑动。
3．(2024·重庆高三联考)有一个量程为3 V、内电阻约为4 000 Ω的电压表，现用如图所示的电路测量其内电阻。
(1)实验中可供选择的滑动变阻器有两种规格，甲的最大阻值为2 000 Ω，乙的最大阻值为10 Ω，应选用________(选填“甲”或“乙”)。(2)实验过程的主要步骤如下，请分析填空。①断开开关S，把滑动变阻器R的滑片P滑到________(选填“a”或“b”)端；②将电阻箱R′的阻值调到零；
③闭合开关S，移动滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V；④开关S处于闭合状态，保持滑片P的位置不变，调节电阻箱R′的阻值，使电压表指针指到______ V，读出此时电阻箱R′的阻值，此值即为电压表内电阻的测量值。(3)电压表内电阻的测量值R测和真实值R真相比，有R测________(选填“>”或“R真。
4．(2025·广东深圳高三模拟)某同学采用如图甲所示电路测量定值电阻的阻值，实验器材如下：电压表V1(量程0～3 V，内阻r1＝3.0 kΩ)；电压表V2(量程0～5 V，内阻r2＝5.0 kΩ)；滑动变阻器R；待测定值电阻Rx；电源E(电动势6.0 V，内阻不计)；开关和导线若干。
操作步骤如下：(1)闭合开关前，将滑动变阻器滑片置于________(选填“左端”“中间”或“右端”)。(2)调节滑动变阻器，两电压表V1、V2读数分别为U1、U2，并读取多组数据，在坐标纸上描点，连线如图乙所示。当电压表V1示数为3 V时，通过电阻Rx的电流大小为__________ A；依据图像数据可以得出Rx的阻值为_________________________________ Ω(均保留3位有效数字)。
(3)若电压表V1实际电阻小于3.0 kΩ，则电阻Rx的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
1.80×103(1.77×103～1.84×103均可)
5．某兴趣小组想要较精确地测量灵敏电流计G1的内阻Rg，实验室中可供利用的器材有：待测灵敏电流计G1，量程0～1 mA，内阻约500 Ω；灵敏电流计G2，量程0～2 mA，内阻约200 Ω；定值电阻R1，阻值为400 Ω；定值电阻R2，阻值为600 Ω；
电阻箱R，0～999.9 Ω，最小调节量0.1 Ω；滑动变阻器R3，最大阻值300 Ω；滑动变阻器R4，最大阻值1 000 Ω；直流电源，电动势1.5 V；开关一个，导线若干。
该小组设计的实验电路图如图所示，连接好电路，并进行实验。
(1)实验时，先将滑动变阻器和电阻箱的阻值调至接近最大值，闭合开关，再减小电阻箱的阻值。当G2的示数为0时，电阻箱的示数为750.9 Ω，G1的示数为0.80 mA，则G1的内阻Rg＝________ Ω；实验中的滑动变阻器选用的是________(选填“R3”或“R4”)。(2)该电源的内阻对G1的内阻Rg的测量结果________(选填“有”或“没有”)影响。
6．(2024·新课标卷)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表 的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表 (量程5 V，内阻约 3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值 5 kΩ)，开关S，导线若干。
完成下列题目：(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻，首先应________(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)。A．将红、黑表笔短接B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆C．将多用电表选择开关置于电阻挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的___________(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，电阻表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到电阻挡________(选填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为__________ kΩ(结果保留一位小数)。
(2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表 、待测电压表 的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV＝__________(用U1、U和R0表示)。(4)测量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，则待测电压表内阻RV＝__________ kΩ(结果保留三位有效数字)。
[解析]　(1)使用多用电表粗测电阻的步骤应为①机械调零：使用前，若指针没有指在左端“∞”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指在“∞”位置；②选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其置于电阻挡的合适挡位；③欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处；④测量示数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以倍率即为待测电阻阻值。故该实验中正确的操作顺序应为CAB；由于多用电表在使用时电流流向为“红进黑出”，且通过电压表的电流流向为
“正进负出”，所以在用多用电表粗测电压表内阻时多用电表的红、黑表笔应分别与待测电压表的负极、正极相连；由题图(a)中的虚线Ⅰ可知，待测电压表的内阻约为 1 500 Ω， 则为使指针指在中央刻度线附近，应将选择开关旋转到电阻挡“×100”位置；由题图(a)中的实线Ⅱ可知该电压表的内阻为R粗＝16×100 Ω＝1.6 kΩ。