【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考物理總復(fù)習(xí)3-1-7-3專題電阻的測(cè)量方法

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1、 第 3 講 專題 電阻的測(cè)量方法 1．(2009 紹興一中模擬 ) 某電阻額定電壓為 3 V( 阻值大約為 10 Ω ) ．為測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn) 室提供了下列可選用的器材 A．電流表 A1 ( 量程 300 mA，內(nèi)阻約 1 Ω ) B．電流表 A2( 量程 0.6 A ，內(nèi)阻約 0.3 Ω ) C．電壓表 V1 ( 量程 3.0 V ，內(nèi)阻約 3 k Ω ) D．電壓表 V2( 量程 5.0 V ，內(nèi)阻約 5 k Ω) E．滑動(dòng)變阻器 R1( 最大阻值為 50 Ω ) F．滑動(dòng)變阻器 R2( 最大阻

2、值為 500 Ω ) G．電源 E( 電動(dòng)勢(shì) 4 V ，內(nèi)阻可忽略 ) H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1) 為了盡可能提高測(cè)量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇的器材為( 只需填器材前面的字母即可 ) ：電流表 ________．電壓表 ________．滑動(dòng)變阻器 ________． (2) 應(yīng)采用的電路圖為下列圖中的 ________． 答案： (1)A C E (2)B 2．現(xiàn)要測(cè)量某一電壓表的內(nèi)阻．給定的器材有：待測(cè)電壓表 V( 量程 2

3、V ，內(nèi)阻約 4 k Ω ) ； 電流表 mA(量程 1.2 mA ，內(nèi)阻約 500 Ω ) ；直流電源 E( 電動(dòng)勢(shì)約 2.5 V ，內(nèi)阻不計(jì) ) ；固定電阻 3 個(gè)： R1＝ 4 000 Ω ， R2＝ 10 000 Ω ， R3＝ 15 000 Ω ；開關(guān)及導(dǎo)線若干．要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半． (1) 試從 3 個(gè)固定電阻中，選用一個(gè)與其他器材一起組成測(cè)量電路，并畫出測(cè)量電路的原 理圖． ( 要求電路中各器材用題給定的符號(hào)標(biāo)出) (2) 電路接通后，若電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為 I ，則電壓表內(nèi)阻 RV＝ ________.

4、 解析：(1) 測(cè)量電路的原理圖如右圖所示， R并 ＝2 V(1.2 mA－ 0.5 mA) ≈2.9 10 3 Ω，故應(yīng)選 1 R 作為并上的電阻． (2) 由并聯(lián)分流原理： ＝ ( I － / V) 1， U U R R 解得： RV＝ R1U . 1 IR － U 用心 愛心 專心 1 答案： (1) 見解析圖 R1U (2) IR1－ U 3．某同學(xué)為了

5、測(cè)電流表 A1 的內(nèi)阻 r 1 的精確值，有如下器材： 器材名稱 器材代號(hào) 器材規(guī)格 電流表 A1 量程 300 mA，內(nèi)阻約為 5 Ω 電流表 A2 量程 600 mA，內(nèi)阻約為 1 Ω 電壓表 V 量程 15 V ，內(nèi)阻約為 3 k Ω 定值電阻 0 5 Ω R 滑動(dòng)變阻器 R 0～ 10 Ω ，額定電流為 1 A 1 滑動(dòng)變阻器 R 0～ 250 Ω ，額定電流為 0.3 A 2 電 源 E 電動(dòng)勢(shì)為 3 V，內(nèi)阻較小 導(dǎo)線、電鍵 若 干

6、 (1) 要求電流表 A1 的示數(shù)從零開始變化，且能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，盡可能減少誤差．在圖虛線方框中畫出測(cè)量用的電路圖，并在圖中標(biāo)出所用器材的代號(hào)． (2) 若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算電流表 A1 的內(nèi)阻 r 1，則所用電流表 A1 的內(nèi)阻 r 1 表達(dá)式為 r 1＝ ____________；式中各符號(hào)的意義是 ________________ ． 答案： (1) 1 I 2－ I 1 0 21 分別為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表 2 1

7、0 (2) r ＝ R I 、I A 、A 的示數(shù)， R 是定值電阻的電阻大小 I 1 4．為了測(cè)量一個(gè)阻值較大的未知電阻，某同學(xué)使用了干電池 (1.5 V) ，毫安表 (1 mA)，電阻 箱 (0 ～ 9 999 Ω ) ，電鍵，導(dǎo)線等器材．該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖 7－ 3－ 7(a) 所示，實(shí) 驗(yàn)時(shí)，將電阻箱阻值置于最大，斷開 K2，閉合 K1，減小電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)為 I 1＝ 1.00 mA ，記錄電流值，然后保持電阻箱阻值不變，斷開 K1，閉合 K2，此時(shí)電流表示 數(shù)為 I 2

8、＝ 0.80 mA ，記錄電流值．由此可得被測(cè)電阻的阻值為 ________Ω. 用心 愛心 專心 2 經(jīng)分析，該同學(xué)認(rèn)為上述方案中電源電動(dòng)勢(shì)的值可能與標(biāo)稱值不一致， 因此會(huì)造成誤差． 為 避免電源對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，又設(shè)計(jì)了如圖 7－ 3－7(b) 所示的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)過程如下： 斷開 K1，閉合 K2，此時(shí)電流表指針處于某一位置，記錄相應(yīng)的電流值，其大小為 I ；斷開 K2，閉合 K1，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)為 ________，記錄此時(shí)電阻箱的阻值， 其大小為 R0. 由此可測(cè)出 Rx＝ ________.

9、 思維點(diǎn)撥：由于待測(cè)電阻很大，所以可忽略電源的內(nèi)阻和毫安表的內(nèi)阻，所以不需要電壓表，直接由歐姆定律即可求解． 解析：當(dāng) I 1＝ 1.00 mA 時(shí)，電阻箱的電阻 R0＝ U 1.5 Ω ＝ 1 500 Ω ；當(dāng)斷開 K1、閉 ＝ 110 － 3 I 1 合 K2 時(shí)，電阻箱與待測(cè)電阻串聯(lián)，其電阻值 ＝ U＝ 1.5 －3 Ω ＝ 1 875 Ω ，所以待測(cè) R I

10、2 0.80 10 電阻 R ＝ － R ＝ 375 Ω . 題圖 (b) 是利用了替代法測(cè)電阻，兩次電流表示數(shù)相同，則 R ＝ R x 0 x R0. 答案： 375 相同 R0 5．測(cè)一個(gè)阻值約為 25 k Ω 的電阻，備有下列器材： A．電流表 ( 量程 100 μ A，內(nèi)阻 2 k Ω ) B ．電流表 ( 量程 500 μ A，內(nèi)阻 300 Ω ) C．電壓表 ( 量程 10 V ，內(nèi)阻 100 k Ω ) D ．

11、電壓表 ( 量程 50 V ，內(nèi)阻 500 k Ω) E．直流穩(wěn)壓電源 ( 電動(dòng)勢(shì) 15 V ，允許最大電流 1 A) F．滑動(dòng)變阻器 ( 最大電阻 1 k Ω，額定功率 1 W) G．電鍵、導(dǎo)線若干 (1) 電流表應(yīng)選 ________，電壓表應(yīng)選 ________． (2) 畫出測(cè)量 Rx 的原理圖． 解析：本題中由于電壓表 C 的量程小于電源電動(dòng)勢(shì)，而且其內(nèi)阻也比電壓表 D 的內(nèi)阻小， 所以有不少學(xué)生在選擇電壓表時(shí)很自然的選擇 D.實(shí)際上上述兩個(gè)因素都可以通過選擇恰 當(dāng)?shù)碾娐芳右越鉀Q， 首先應(yīng)考慮的是電壓表 D 的量程

12、遠(yuǎn)大于電源電動(dòng)勢(shì)， 在測(cè)量時(shí)電壓表 1 D 不恰當(dāng)．而如果我們采用變阻器的分壓接 的實(shí)際讀數(shù)最大也達(dá)不到量程的 3，所以選擇 法和電流表的內(nèi)接法 ( 因?yàn)?RA? R) ，選擇電壓表 C就比較恰當(dāng)，既不會(huì)燒壞電表，也不會(huì) U x 10 －4 m 引起較大誤差．再根據(jù) I m＝ Rx＝ 2.5 10 4 A ＝410 A，電流表應(yīng)選擇 B. 答案： (1)B C (2) 電流表內(nèi)接，分壓式接法如下圖所示 用心 愛心 專心 3

13、 6. 在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表的內(nèi)阻約為 20 k Ω ，電流表的內(nèi) 阻約為 10 Ω ，滑動(dòng)變阻器的電阻約為 20 Ω ，選擇能夠盡量減小誤差的電 路圖接線進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，讀得的各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上，如圖 7－ 3－8 所示． (1) 根據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描出 I － U 關(guān)系圖線，由此求得該電阻的阻值 Rx＝ ________Ω .( 保留兩位有效數(shù)字 ) (2) 畫出此實(shí)驗(yàn)的電路原理圖． 解析： (1) 這 6 個(gè)點(diǎn)中有 5 個(gè)基本在同一條過原點(diǎn)的直線上，

14、只有一個(gè)點(diǎn)偏離較大，可判 斷出這個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)誤差較大，應(yīng)予以排除，據(jù)此， I － U 圖線如下左圖所示．在圖線上可選 一個(gè)離坐標(biāo)原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，得出其縱橫坐標(biāo)，如 (3.0 V 、 1.3 mA) ，則被測(cè)電阻阻值為x R 3.0 V 3 ＝ 1.3 10 － 3 A ＝2.3 10 Ω . (2) 因?yàn)? Rx 與 RV 很接近，故電壓表的分流影響很嚴(yán)重，而 x 10 3 R＝ 2.3 ＝ 230? 1，電流表 RA 10 的分壓影響很小， 故應(yīng)采用電流表內(nèi)接法． 又由于被測(cè)電阻很大， 而滑動(dòng)變阻器阻值較小， 故變阻器應(yīng)采用分壓式．電路原理圖如下右圖． 答案： (1) 見解析中左圖 2.3 10 3(2.2 10 3～2.5 10 3) (2) 見解析中右圖 用心 愛心 專心 4