新教材适用2024版高考物理一轮总复习第9章恒定电流专题强化8电阻测量的五种方法课件
展开专题强化八 电阻测量的五种方法
全国高考与部分省市的高考物理试卷中,电学实验经常考查电阻测量的原理与方法,除了伏安法外,下面总结了电阻测量的另外几种常用思路和方法。
方法一、等效替代法1.电流等效替代该方法的实验步骤如下: (1)按如图电路图连接好电路,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,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数为I。(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,使电流表的示数仍为I。 (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。(5)电路可以是限流电路,根据实际情况也可以是分压电路。(6)该实验也可以测电表内阻。
2.电压等效替代该方法的实验步骤如下:(1)按如图电路图连好电路,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为U。(3)断开S2,再闭合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。(5)该实验常用于小电阻的测量,用限流式或分压式电路均可。(6)该实验也可测电表内阻。
(2023·四川省绵阳高三模拟)目前国际公认的酒驾标准是“0.2 mg/mL≤酒精气体浓度<0.8 mg/mL”,醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8 mg/mL”。一兴趣小组现要组装一个酒精测试仪,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,此传感器的电阻Rx随酒精气体浓度的变化而变化,规律如图甲所示。提供的器材有:A.二氧化锡半导体型酒精传感器Rx;B.直流电源(电动势为6 V,内阻不计);C.电压表(量程为3 V,内阻非常大,作为浓度表使用);D.电阻箱(最大阻值为999.9 Ω);E.定值电阻R1(阻值为20 Ω);F.定值电阻R2(阻值为10 Ω);G.单刀双掷开关一个,导线若干。
(1)图乙是酒精测试仪电路图;(2)电路中R应选用定值电阻___(填R1或R2);(3)为便于识别,按照下列步骤调节此测试仪:①电路接通前,先将电阻箱调为40.0 Ω,然后开关向___(填“c”或“d”)端闭合,将电压表此时指针对应的刻度线标记为_________ mg/mL;
②逐步减小电阻箱的阻值,电压表的示数不断变大,按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”。当电阻箱调为______ Ω时,电压表指针满偏,将电压表此时指针对应的刻度线标记为_________ mg/mL;③将开关向另一端闭合,测试仪即可正常使用。
(2023·山东高三专题练习)某同学采用如图甲所示的电路测定未知电阻Rx,其中R1、R2为定值电阻,R0为电阻箱,G为灵敏电流计,实验步骤如下:(1)实验前,先用多用电表粗测Rx的阻值,用“×100”挡时发现指针偏转角过小他应换用_______挡(选填“×10”或“×1 k”);(2)按图甲将图乙中的实物连线补充完整;[答案] 见解析
(3)闭合开关,调整电阻箱的阻值,当电阻箱读数为R0时,灵敏电流计G的示数为零,此时A、B两点电势______(填“相等”或“不相等”),测得Rx=________(用R1、R2、R0表示);(4)实验中有同学怀疑R1、R2所标读数不准确,于是他在(3)中读出电阻箱的阻值R0后,将电路中的电阻箱和Rx互换位置,再次调整电阻箱的阻值。当电阻箱的读数为R0′时,灵敏电流计G的示数再次为零,则Rx=_______ (用R0、R0′表示)。
[解析](1)实验前,先用多用电表粗测Rx的阻值,用“×100”挡时发现指针偏转角过小,说明电阻太大,应用更大挡位,故应换用×1 k挡位;(2)按图甲将图乙中的实物连线补充完整,如图
(2023·辽宁模拟预测)某同学设计了一个测量未知电阻的实验,实验器材如下:A.电源(电动势约为12 V,内阻不计)B.待测电阻RxC.电流表A1(量程为0.6 A,内阻约为10 Ω)D.电流表A2(量程为3 A,内阻约为2 Ω)E.电阻箱R(阻值范围0~999.9 Ω)F.保护电阻R0=10 Ω;G.开关、导线若干。
设计电路,并按照如下操作步骤进行测量。(1)按照如图1所示的电路图组装实验仪器,进行实验。将电流表___(填写项目序号)安装在②位置,另一个电流表则安装在①位置。(2)将R调整为适当阻值,闭合开关S,记录两个电流表的读数分别I1、I2及R的阻值。
(3)调节电阻箱,改变R的阻值,测量并记录多组数据。(4)利用图像处理实验数据,得到如图2所示的图线。(5)由图像可知,该一次函数图像斜率为k、纵轴截距为b,则待测电阻的阻值为___,电流表①的内阻为___(以上两空用题中所给符号表示),待测电阻测量值______真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2023·湖北高三模拟)实验小组的同学要用所学的电学知识较准确地测量一捆铜线的长度。他们设计了如图甲所示的电路来较准确测量这捆铜线的电阻Rx,图中a、b之间连接这捆铜线;V1和V2可视为理想电压表;R为阻值范围是0~999.9 Ω的电阻箱;E为电源;R0为定值电阻;S为开关。采用如下步骤完成实验:
(1)先用螺旋测微器测量该铜线的直径d=1.200 mm;(2)按照图甲所示的实验原理电路图连接电路,请你将实物图补充完整;[答案] 见解析
(3)将电阻箱R调节到适当的阻值,闭合开关S,记下此时电阻箱的阻值R、电压表V1的示数U1、电压表V2的示数U2,则这捆电线的阻值表达式为Rx=____________ (用R、U1、U2表示);(4)改变电阻箱的阻值R,记下多组R、U1、U2的示数,计算出每一
(5)已知这捆铜线材料的电阻率为ρ=2.00×10-8 Ω·m,则这捆铜线的长度为L=__________________ m(结果保留三位有效数字)。
[解析](2)按照实验原理电路图连接实物图如图
方法五、半偏法(1)实验原理(如图)(2)实验步骤①R1调至阻值最大,闭合S1,调R1的阻值使 示数达到满偏值。②保持R1阻值不变,闭合S2,调节R2使 示数达到满偏值一半,同时记录R2的值。③RA=R2。
(2023·海南海口模拟预测)利用半偏法来测量电流表A内电阻的电路如图1所示。电路接好之后滑动变阻器调至最大值,两个开关K和K1都断开。(1)闭合开关K,逐渐减小滑动变阻器阻值,同时观察电流表的指针摆动情况,当电流表指针满偏时,不再调整滑动变阻器触头;
(2)闭合开关K1,然后调整电阻箱的阻值,同时观察电流表的指针摆动情况,直到电流表指针______,如果此时电阻箱的读数为R0,则电流表电阻的测量值为______。由于系统误差的影响,使得电流表内阻的测量值与真实值相比_______(填“偏大”或“偏小”);(3)为了消除(2)中的系统误差造成的影响,让测量更精确一些,可改用如图2所示的电路测量电流表A的电阻,当电阻箱的读数为R1时,电流表A和A1读数分别为I和I1,则这种情况下电流表电阻的测量值为__________。
[解析](2)利用半偏法测电阻,要求K1闭合之前电流表满偏,要求K1闭合之后调整电阻箱阻值,使电流表半偏,不考虑总电流的变化,此时电流表上的电流和电阻箱上电流相等,都等于总电流一半,则电流表内阻等于电阻箱电阻,因此电流表电阻的测量值为R0。由于闭合K1之后总电流稍有增大,电流表半偏时的电流小于总电流的一半,所以电阻箱电阻稍小于电流表内阻,所以测量结果偏小。
〔专题强化训练〕1.(2022·山东卷)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材:干电池E(电动势1.5 V,内阻未知);电流表A1(量程10 mA,内阻为90 Ω);电流表A2(量程30 mA,内阻为30 Ω);定值电阻R0(阻值为150 Ω);滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω);待测电阻Rx;开关S,导线若干。测量电路如图所示。
2.(2023·河南南阳高三阶段练习)某同学设计了如下的电路测量电压表内阻,R为能够满足实验条件的滑动变阻器,R′为电阻箱,电压表量程合适。实验的粗略步骤如下:
(2)此实验电压表内阻的测量值与真实值相比______(选填“偏大”“偏小”或“相等”);(3)如实验测得该电压表内阻为8 500 Ω,要将其量程扩大为原来的倍,需串联_____________ Ω的电阻。
3.(2021·浙江6月高考卷)小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。(1)因电表内阻未知,用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数U1=1.65 V,电流表的示数如图2所示,其读数I1=____________ A;将K掷到2,电压表和电流表的读数分别为U2=1.75 V,I2=0.33 A。由此可知应采用电流表___(填“内”或“外”)接法。
(2)完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:①器材与连线如图3所示,请在虚线框中画出对应的电路图;
[答案] 电路如图所示
②先将单刀双掷开关掷到左边,记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数与前一次尽量相同,电阻箱的示数如图3所示,则待测电阻Rx=___ Ω。此方法,___(填“有”或“无”)明显的实验误差,其理由是______________________ ___________________________________。
电阻箱的最小分度与待测
电阻比较接近(或其他合理解释)
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