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- 2021-05-14 发布
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高考物理重要题型精讲之十六
专题 电阻的测量方法
1.(2009·绍兴一中模拟)某电阻额定电压为3 V(阻值大约为10 Ω).为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材
A.电流表A1(量程300 mA,内阻约1 Ω) B.电流表A2(量程0.6 A,内阻约0.3 Ω)
C.电压表V1(量程3.0 V,内阻约3 kΩ) D.电压表V2(量程5.0 V,内阻约5 kΩ)
E.滑动变阻器R1(最大阻值为50 Ω) F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)
G.电源E(电动势4 V,内阻可忽略) H.开关、导线若干
(1)为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为(只需填器材前面的字母即可):电流表________.电压表________.滑动变阻器________.
(2)应采用的电路图为下列图中的________.
答案:(1)A C E (2)B
2.现要测量某一电压表的内阻.给定的器材有:待测电压表V(量程2 V,内阻约4 kΩ);电流表mA(量程1.2 mA,内阻约500 Ω);直流电源E(电动势约2.5 V,内阻不计);固定电阻3个:R1=4 000 Ω,R2=10 000 Ω,R3=15 000 Ω;开关及导线若干.要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半.
(1)试从3个固定电阻中,选用一个与其他器材一起组成测量电路,并画出测量电路的原理图.(要求电路中各器材用题给定的符号标出)
(2)电路接通后,若电压表的示数为U,电流表的示数为I,则电压表内阻RV=________.
解析:(1)测量电路的原理图如右图所示,R并=2 V÷(1.2 mA-0.5 mA)
≈2.9×103 Ω,故应选R1作为并上的电阻.
(2)由并联分流原理:U=(I-U/RV)·R1,
解得:RV=.
答案:(1)见解析图
(2)
3.某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值,有如下器材:
器材名称
器材代号
器材规格
电流表
电流表
电压表
定值电阻
滑动变阻器
滑动变阻器
电 源
A1
A2
V
R0
R1
R2
E
量程300 mA,内阻约为5 Ω
量程600 mA,内阻约为1 Ω
量程15 V,内阻约为3 kΩ
5 Ω
0~10 Ω,额定电流为1 A
0~250 Ω,额定电流为0.3 A
电动势为3 V,内阻较小
导线、电键
若 干
(1)要求电流表A1的示数从零开始变化,且能多测几组数据,尽可能减少误差.在图虚线方框中画出测量用的电路图,并在图中标出所用器材的代号.
(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1=____________;式中各符号的意义是________________.
答案:(1)
(2)r1=R0 I2、I1分别为某次实验时电流表A2、A1的示数,R0是定值电阻的电阻大小
4.为了测量一个阻值较大的未知电阻,某同学使用了干电池(1.5 V),毫安表(1
mA),电阻箱(0~9 999 Ω),电键,导线等器材.该同学设计的实验电路如图7-3-7(a)所示,实验时,将电阻箱阻值置于最大,断开K2,闭合K1,减小电阻箱的阻值,使电流表的示数为I1=1.00 mA,记录电流值,然后保持电阻箱阻值不变,断开K1,闭合K2,此时电流表示数为I2=0.80 mA,记录电流值.由此可得被测电阻的阻值为________Ω.
经分析,该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致,因此会造成误差.为避免电源对实验结果的影响,又设计了如图7-3-7(b)所示的实验电路,实验过程如下:断开K1,闭合K2,此时电流表指针处于某一位置,记录相应的电流值,其大小为I;断开K2,闭合K1,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数为________,记录此时电阻箱的阻值,其大小为R0.由此可测出Rx=________.
思维点拨:由于待测电阻很大,所以可忽略电源的内阻和毫安表的内阻,所以不需要电压表,直接由欧姆定律即可求解.
解析:当I1=1.00 mA时,电阻箱的电阻R0== Ω=1 500 Ω;当断开K1、闭合K2时,电阻箱与待测电阻串联,其电阻值R== Ω=1 875 Ω,所以待测电阻Rx=R-R0=375 Ω.题图(b)是利用了替代法测电阻,两次电流表示数相同,则Rx=R0.
答案:375 相同 R0
5.测一个阻值约为25 kΩ的电阻,备有下列器材:
A.电流表(量程100 μA,内阻2 kΩ) B.电流表(量程500 μA,内阻300 Ω)
C.电压表(量程10 V,内阻100 kΩ) D.电压表(量程50 V,内阻500 kΩ)
E.直流稳压电源(电动势15 V,允许最大电流1 A)
F.滑动变阻器(最大电阻1 kΩ,额定功率1 W)
G.电键、导线若干
(1)电流表应选________,电压表应选________.
(2)画出测量Rx的原理图.
解析:本题中由于电压表C的量程小于电源电动势,而且其内阻也比电压表D的内阻小,所以有不少学生在选择电压表时很自然的选择D.实际上上述两个因素都可以通过选择恰当的电路加以解决,首先应考虑的是电压表D的量程远大于电源电动势,在测量时电压表的实际读数最大也达不到量程的,所以选择D不恰当.而如果我们采用变阻器的分压接法和电流表的内接法(因为RA≪Rx),选择电压表C就比较恰当,既不会烧坏电表,也不会引起较大误差.再根据Im== A=4×10-4A,电流表应选择B.
答案:(1)B C
(2)电流表内接,分压式接法如下图所示
6.在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,滑动变阻器的电阻约为20 Ω,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行了实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图7-3-8所示.
(1)根据各点表示的数据描出I-U关系图线,由此求得该电阻的阻值Rx=________Ω.(保留两位有效数字)
(2)画出此实验的电路原理图.
解析:(1)这6个点中有5个基本在同一条过原点的直线上,只有一个点偏离较大,可判断出这个数据点误差较大,应予以排除,据此,I-U图线如下左图所示.在图线上可选一个离坐标原点较远的点,得出其纵横坐标,如(3.0 V、1.3 mA),则被测电阻阻值为Rx==2.3×103 Ω.
(2)因为Rx与RV很接近,故电压表的分流影响很严重,而==230≫1,电流表的分压影响很小,故应采用电流表内接法.又由于被测电阻很大,而滑动变阻器阻值较小,故变阻器应采用分压式.电路原理图如下右图.
答案:(1)见解析中左图 2.3×103(2.2×103~2.5×103)
(2)见解析中右图