2027届高三物理一轮复习教案：第十章　微点突破8　定值电阻在电学实验中的作用（含解析）

这是一份2027届高三物理一轮复习教案：第十章　微点突破8　定值电阻在电学实验中的作用（含解析）教案主要包含了保护作用，测量作用，扩大作用等内容，欢迎下载使用。
一、保护作用
1.定值电阻有分压或分流作用，可以起到保护电表的作用。
2.定值电阻与电源串联，防止其他部分短路时，流过电路的电流过大，起保护电源的作用。
例1 (2025·四川南充市检测)已知有如下器材，需用伏安法测定Rx的阻值(约为10 kΩ)，现有下列器材：
A.电压表V1(量程0~1 V，内阻约10 kΩ)
B.电压表V2(量程0~10 V，内阻约100 kΩ)
C.电流表A1(量程0~1 mA，内阻约30 Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E.电源(电动势E1约1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)
F.电源(电动势E2约20 V，额定电流2 A，内阻不计)
G.滑动变阻器R1(阻值范围0~10 Ω，额定电流2 A)
H.滑动变阻器R2(阻值范围0~10 kΩ，额定电流2 A)
I.定值电阻R3=5 Ω
J.定值电阻R4=10 Ω
K.开关、导线若干
(1)为测量尽可能准确且使电压值从0开始增大，电压表选用 ，电流表选用 ，滑动变阻器选用 ，电源选用 ，定值电阻选用 (均填器材前的字母代号)；
(2)在虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图；
(3)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 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
答案 (1)B C G F J (2)见解析图 (3)大于
解析 (1)Rx的阻值约为10 kΩ，若电源电动势约为1.5 V，
电路中最大电流为Im=E1Rx=1.510 mA=0.15 mA
可知回路中电流过小，电流表偏转较小，故电源应选用电动势E2约20 V的电源，即F；
电压表应选用量程0~10 V的电压表，即B；
选用电动势E2约20 V的电源，电路中最大电流为Im'=E2Rx=2010 mA=2 mA
为减小误差，电流表应选用量程0~1 mA的电流表，即C；
为使电压值从0开始增大，滑动变阻器采用分压式接法，应选用阻值较小的，即G；
为保护电表，定值电阻应与滑动变阻器串联，根据分压关系可得UV=E2R1R定+R1=10 V
可得R定=10 Ω
故定值电阻选用R4，即J。
(2)为使电压值从0开始增大，滑动变阻器采用分压式接法，Rx的阻值远大于电流表的内阻，电流表采用内接法，测量Rx阻值的实验电路图如图所示。
(3)由于电流表的分压作用，电压表的示数大于待测电阻两端的电压，流过待测电阻的电流为准确值，根据欧姆定律，待测电阻测量值会大于真实值。
二、测量作用
已知电压的定值电阻相当于电流表，已知电流的定值电阻相当于电压表，主要有如图所示两种情况：
图甲中流过电压表V2的电流I2=U1−U2R；
图乙中电流表A2两端的电压U2=(I1-I2)R。
例2 (2025·山东青岛市三模)某同学要用一气敏电阻制作甲醛气体浓度报警器。首先通过实验获得气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的关系，为此他设计了如图甲所示电路。实验可供选择的器材如下：
A.电源E(电动势6 V，内阻不计)
B.电压表V1(量程3 V，内阻为2 kΩ)
C.电压表V2(量程6 V，内阻约为5 kΩ)
D.滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)
E.滑动变阻器R2(最大阻值2 kΩ，额定电流2 A)
F.开关、导线若干
(1)在图甲电路中，滑动变阻器应选择 (选填器材前字母序号)；
(2)根据实验测得数据，描绘出的Rq-η图像如图乙所示。当甲醛浓度为安全上限时，电压表V1、V2读数分别为2.30 V、5.29 V，则甲醛安全浓度上限为 kg/m3；
(3)该同学利用该气敏电阻设计了如图丙所示的报警电路，用来检测室内甲醛是否超标。电路中蜂鸣器的电阻可视为无穷大，电源电动势E2=6.0 V(内阻不计)，接通电路后当蜂鸣器两端电压达到4.5 V时报警，则R0的阻值为 kΩ(保留2位有效数字)。要使报警器在甲醛浓度更低时报警，则应将R0 (选填“调大”“调小”或“不变”)。
答案 (1)D (2)1.0×10-7 (3)0.87 调小
解析 (1)在题图甲电路中，采用的是滑动变阻器的分压接法；为了能更好地调节电压，滑动变阻器的总电阻应远小于与它并联部分的电阻，滑动变阻器应选择总电阻较小的。故选择D。
(2)根据串并联电路的特点可得气敏电阻两端的电压U=U2-U1=5.29 V-2.30 V=2.99 V
通过气敏电阻的电流I=U1RV1=2.302 000 A=0.001 15 A
由欧姆定律可得气敏电阻的阻值Rq=UI= 15 Ω=2 600 Ω
则从题图乙中可查得当Rq=2 600 Ω时，甲醛安全浓度上限为1.0×10-7 kg/m3
(3)当蜂鸣器两端电压达到4.5 V时报警，
即Rq两端的电压为4.5 V，
则R0两端的电压为UR0=6.0 V-4.5 V=1.5 V
由电阻之比等于电压之比R0Rq=1.54.5
可得R0=13Rq≈0.87 kΩ
从题图乙可知甲醛浓度越低，气敏电阻Rq越小；根据串联电路分压规律U=RqRq+R0E2
要使报警器在甲醛浓度更低时报警(U仍为4.5 V)，则应将R0调小。
三、扩大作用
1.测量电路中电压或电流较大，而实验所提供的、量程较小，可通过串联或并联定值电阻扩大电表的量程。
2.当待测电阻过小时，可串联定值电阻用来扩大待测量，从而减小测量误差。
(1)若待测电阻Rx阻值较小，与Rx串联定值电阻R0，所测量值为Rx+R0；
(2)若待测电源的内阻r较小，则与电源串联定值电阻R0，可使示数有较大的变化范围，电源内阻r=|ΔUΔI|-R0。
例3 (2025·四川成都市二模)某物理探究小组的同学设计了如图甲所示的实验电路测定干电池的电动势和内阻。
实验器材：电池组(两节干电池)
定值电阻R0=2 Ω
毫安表(量程为50 mA，内阻Rg=4.5 Ω)
电压表(量程为3 V，内阻很大)
滑动变阻器R
电阻箱、开关及导线若干
(1)将电阻箱的阻值调至0.5 Ω，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为 mA。
(2)实验步骤如下：
①闭合开关S前，将滑动变阻器R的滑片移到最左端；
②闭合开关S，改变滑片位置，记下电压表的示数U和毫安表的示数I，多次实验后将所测数据描绘在如图乙所示的坐标纸上，作出U-I图线。
(3)每节干电池的电动势E= V，内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
答案 (1)500 (3)1.5 1.0
解析 (1)将电阻箱的阻值调至0.5 Ω，
则题图甲中虚线框内改装后电流表的量程为I=Ig+IgRgR箱，代入数据解得I=500 mA
(3)根据毫安表的改装原理，当毫安表示数为I时，此时电路中的总电流为10I，
毫安表和电阻箱并联后的电阻为RA=RgR箱Rg+R箱=0.45 Ω，
根据题图甲所示电路图，由闭合电路欧姆定律可知，U=2E-10(R0+2r+RA)I，
由题图乙所示图像可知，纵轴截距为b=2E=3.0 V，解得E=1.5 V
又U-I图像斜率的绝对值为k=3.0−(R0+2r+RA)
解得r≈1.0 Ω。