高考物理考点40 实验：电阻的测量 34页

1 考点 40 实验:电阻的测量 1．基本实验要求 （1）实验原理 根据电阻定律公式知道可用伏安法测出电阻 Rx。 （2）实验器材 被测电阻，直流电源（4 V），电流表（0~0.6 A），电压表（0~3 V），滑动变阻器（50 Ω），开关，导 线若干。 （3）实验步骤 ①接好用伏安法测电阻的实验电路。 ②把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位 置。 ③改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值，填入记录表格内。 ④计算出导体的电阻。 （4）电流表、电压表测电阻两种方法的比较 电流表内接法 电流表外接法 电路图 误差原因 电流表分压 U 测=Ux＋UA 电压表分流 I 测=Ix＋IV 电阻测量值 =Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 时，用电流表内接法。 ③实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如果电压表的示数有 较大变化，而电流表示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表示数有较大的变化，而电压表示 数变化不大，则可采用电流表内接法。 （2）注意事项 ①电流表外接法：本实验中被测电阻的阻值较小，故采用电流表外接法。 ②电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免电阻温度过高，导致有些电阻在实验过程中变大。 （3）误差分析 ①若为内接法，电流表分压。 ②若为外接法，电压表分流。 ③长度和直径的测量。 3．仪器选择的基本思路 （1）优先考虑安全因素 各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流 （或电压）。实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流（一般假设滑动变阻器采用限流式接法时进行估 算）。如：用伏安法作出标有“6 V，0.6 W”字样的小灯泡的 U–I 图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最大 值不能超过 6 V。 （2）考虑读数误差因素 一般要求各电表的实际读数不小于其量程的 ，以减小读数误差。 （3）仪器选择的一般步骤 A．首先选择唯一性的器材； B．粗画电路图（暂不接电流表和电压表）； C．估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已 知器材的规格，确定实验电路和实验器材。 4．电阻测量方法荟萃 （1）伏安法： V AR R 3 1 3 电路图 特点：大内小外（内接法测量值偏大，测大电阻应用内接法测量） （2）安安法 若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用。 ①如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知 的内阻 R1，则可测得 的内阻 R2= 。 ②如图乙所示，当两电表的满偏电压 UA2≫UA1 时， 串联一定值电阻 R0 后，同样可测得 的电阻 R2= 。 （3）伏伏法 若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用。 ①如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知 的内阻 R1，则可测出 的内阻 R2= R1。 ②如图乙所示，两电表的满偏电流 IV1≪IV2 时， 并联一定值电阻 R0 后，同样可得 的内阻 R2= 。 （4）比较法测电阻 如图所示，测得电阻箱 R1 的阻值及 表、 表的示数 I1、I2，可得 Rx= 。 如果考虑电表内阻的影响，则 I1(Rx＋RA1)=I2(R1＋RA2)。 （5）半偏法测电流表内阻[来源:]    外接法： 内接法： 1 1 2 I R I 1 1 0 2 ( )I R R I  2 1 U U 2 1 1 1 0 U U U R R 2 1 1 I R I 4 电路图如图所示 步骤： ①断开 S2，闭合 S1，调节 R0，使 表满偏为 I0； ②保持 R0 不变，闭合 S2，调节 R，使 表读数为 ； ③由上可得 RA=R。 特别提醒：当 R0≫RA 时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且阻值的测量值偏 小；电源电动势应选大些的，这样 表满偏时 R0 才足够大，闭合 S2 时总电流变化才足够小，误差才小。 欲用伏安法测定一段阻值约为 5 Ω 左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材： A．电池组（3 V，内阻约为 1 Ω） B．电流表（0~3 A，内阻约为 0.012 5 Ω） C．电流表（0~0.6 A，内阻约为 0.125 Ω） D．电压 表（0~3 V，内阻约为 3 kΩ） E．电压表（0~15 V，内阻约为 15 kΩ） F．滑动变阻器（0~20 Ω，额定电流 1 A） H．开关、导线 （1）上述器材中，电流表应选用的是________；电压表应选用的是________（填写器材的字母代 号）。 （2）实验电路应采用电流表________接法（填“内”或“外”）。 【参考答案】（1）C D （2）外 【详细解析】伏安法测电阻丝电阻，需要：电池组（3 V，内阻 1 Ω）；电路最大电流约为：I= = A=0 .6 A，电流表应选 C；电源电动势为 3 V，因此电压表选 D。 （2）因待测电阻阻值约为 5 Ω，电流表内阻约为 0.125 A，电压表内阻约为 3 kΩ，待测电阻相对于电 压表内阻来说很小，故为小电阻，应选用电流表外接法。 0 2 I U R 3 5 5 1．（2018·四川省雅安中学高二上学期期中考试物理试题）用伏安法测量某电阻Rx 的阻值，现有器材如下： ①待测电阻 Rx：范围在 5~8 Ω，额定功率为 1 W； ②电流表 A1：量程 0~0.6 A（内阻 0.2 Ω） ③电流表 A2：量程 0~3 A（内阻 0.05 Ω） ④电压表 V1：量程 0~3 V（内阻 3 kΩ） ⑤电压表 V2：量程 0~15 V（内阻 15 kΩ） ⑥滑动变阻器 R：0~100 Ω ⑦电源：电动势 12 V，内阻忽略不计 ⑧导线，开关 为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________，并在虚线框中画出 电路图。（仪表请填写数字序号，其他答案不给分） 【答案】② ④ 【解析】待测电阻 Rx：范围在 5~8 Ω，额定功率 1 W，则电阻额定电压约为 U= ≈2.24 V~2.83 V， 因此可以选量程为 3 V，内阻 3 kΩ 的电压表 V1，故选④；电阻的额定电流为：0.35~0.45 A，因此可以 选量程为 0.6 A，内阻为 0.2 Ω 的电流表 A1；伏安法测电阻，电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测 电阻组成串联电路，电压表并联在待测电阻两端，实验电路图如图所示： 2．（2018·新疆维吾尔自治区高三第二次适应性（模拟）检测理科综合物理试题）某同学设计了一个实验： 将一个量程为 0~3 V 的电压表改装成量程为 0 V 的电压表，并测量电阻 R0（阻值约为 3 Ω）的阻值。由 PR 6 此他设计出如图甲所示的电路进行改装和测量。可供选择的器材有： A．电源（电动势约为 10 V，内阻为 2 Ω） B．电压表（量程为 0~3 V，内阻约 10 kΩ） C．电流表（量程为 0~2 A，内阻忽略不计） D．电阻箱（阻值范围 0~9 999 Ω，额定功率小于 10 W） E．电阻箱（阻值范围 0~99 990 Ω，额定功率小于 10 W） F．滑动变阻器（最大阻值为 10 Ω，额定电流为 3 A） G．滑动变阻器（最大阻值为 2 kΩ，额定电流为 0.2 A） H．定值电阻 R0（阻值约为 3 Ω） （1）该同学设计出如下步骤进行电表改装，并进行相关测量，以下是该实验的操作过程： a．连接好电路并把滑动变阻器 R1 的滑片移至最右端，把电阻箱 R2 阻值调到零 b．闭合电键，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为 3 V c．把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为____________V，然后不再改变电阻箱值，即得量程为 9 V 的电压表。 d．改变滑动变阻器的阻值，记录多组电压表和电流表的示数 U 和 I。 （2）上述实验电阻箱应选__________（填所选器材前的字母），滑动变阻器应选_____________（填所 选器材前的字母）。 （3）用步骤 d 中测得的多组数据作出 U–I 图象如图乙所示，由图象可知 R0 的阻值为______Ω（结果保 留两位有效数字）. 【答案】（1）1.0 （2）E F （3）2.8 【解析】（1）d.因电压表的量程为 3 V，步骤 b 中电压表读数为 3 V，则当滑动变阻器的滑片位置不动， 把电阻箱阻值调到适当值，则电阻箱和电压表两端电压之和为 3 V，为使电压表的量程改为 9 V，则当 电阻箱和电压表两端电压之和为 3 V 时，电压表读数应该为 1 V。 7 （2）以上分析可知，电阻箱的阻值应该是电压表内阻的 2 倍，则应该选 E；滑动变阻器应该选择阻值较 小的，这样当调节电阻箱时可认为滑动变阻器两端的电压近似不变； （ 3 ） 图 象 中 当 电 压 表 读 数 为 2.9 V 时 ， 相 当 于 路 端 电 压 为 2.9×3 V ， 则 根 据 图 象 可 知 。 （2018·广东省茂名市第一中学高二上学期期中考试物理试题）某实验小组在测定金属丝 的电阻率 的实验，已知实验中所用的电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为 1 kΩ，电源为干电池。 [来源:ZXXK] （1）若选图甲为本次的实验电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于____________端（选填“a”或 “b”）。若测得金属丝的长度为 L 金属丝（横截面为圆形）的直径为 d，电流表的读数为 I，电压表读数为 U，则该金属丝的电阻率 ρ=___________（用测量的字母代号表示），但用此电路测量的金属丝电阻仍然会 比真实值偏_________（选填“大”或“小”）。 （2）若已知实验所用的电流表内阻的准确值 现选择图乙为本次的实验电路，请按图乙在图 丙完成实物连线。由实验测得的电流 I 和电压 U 描出的 图象如图丁所示，则 （计算结果 保留两位有效数字）。 【参考答案】（1）b 小 （2） 【详细解析】（1）若选用甲电路，闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的有效阻值要最大，故滑片 0 2.9 3 2 2.81.8 UR rI        xR 2.0AR  ， I U _____xR  2 4 d U LI  8.2  8 应置于 b 端，根据欧姆定律有： ，根据电阻定律有： ， ，联立解得： ，由于电压表的分流作用，实际流过 R 的电流较小，故测量值小于真实值； （2）根据乙图的电路图，画出实物连接图如图所示： 由丁图可知 。 1．小明对 2B 铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。 （1）图 1 是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图 1 中画出。 （2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段 2B 铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据 描到 U–I 图上，如图 2 所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_______（填“О”或“×”）表示 的。 （3）请你选择一组数据点，在图 2 上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为______Ω。 【答案】（1）如图 1 所示 （2）× （3）如图 2 所示（用“×”连线求得电阻约为 1.1~1.3 Ω；用“О ”连线求得电阻约为 1.5~1.7 Ω） UR I LR S 2 21 4S r d   2 4 d U LI   2.80 8.20.34xR    9 【解析】（2）因用电流表的外接法，电压的测量值偏小，同一电流值，电压值较小，由图知得到的数 据点是用“×”表示的； （3）电流表的外接法测量数据为用“×”表示的，可求其连线直线的斜率约为 1.1~1.3 Ω；用“О”连线求 得电阻约为 1.5~1.7 Ω。 2．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻 Rx 约为 200 Ω，电压表 V 的内阻约为 2 kΩ，电流表 A 的内阻约为 10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由 计算得出，式中 U 与 I 分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为 Rx1 和 Rx2，则① （填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值 Rx1②（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测 量值 Rx2③（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 【答案】①Rx1 ②大于 ③小于 【解析】因为 ，而 ，故可认为Rx>>RA，故应采用图 a 电路测量更 准确，即 Rx1 更接近待测电阻的真实值；因为 ， ，U＞UR，I=IR，则 ，即 测量值 Rx1 大于真实值；因为 ， ，U=UR，I＞IR，则 ，即测量值 Rx2 小于 真实值。 （2018·广东省湛江市高三上学期第一次调研考试物理试题）某实验小组用如图甲所示的实验电路来测 量未知电阻 Rx 的阻值，图中电压表为理想电压表，调节电阻箱 R1=4.0 훺，闭合电键 S1、S2，打开 S3，改变 电阻箱 R 的阻值，得到多组电压表的示数 U 与 R 的数据，并绘出的 U–R 图象如图乙所示 （1）保持 S1 闭合，断开 S2，闭合 S3，读得电压表示数为 5.0 V，利用图乙中的 U–R 图象可得 Rx=_______ ____ 。（保留两位有效数字） （2）电源使用较长时间后，它的电动势可认为不变，但其内阻增大，若仍使用该装置和图乙中的 U–R 图象来测定某一电阻，则测定结果将_______（选填“偏大”、“偏小”或不变）。 x UR I V 2 000 10200x R R   200 2010 x A R R = = 1x UR I = R R UR I真 1xR R 真 2x UR I = R R UR I真 2xR R 真  10 （3）结合图乙中的 U–R 图象及已知条件可以求得电源的电动势，E=_______V，电源的内阻 r=__________ 。（均保留两位有效数字） 【参考答案】（1）25（24 或 26 都算对） （2）偏小 （3）6.0 1.0 【详细解析】（1）当电压 U=5 V 时，电阻约为 25 Ω； （2）将电源与电阻箱 R1 看成新的电源，电源的 内电阻变大时，外电阻相同时，外电路分得的电压减 小，重新作出 U–R 图，如图所示； 相同的电压表读数，测量值小于真实值； （3）在图乙中取两点（5，3）和（10，4）代入公式 即： 和 解得： ， 。 1．（2018·浙江省高三上学期 11 月选考科目考试物理试题）为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻 Rx， 小明设计了如图所示的电路。  1 1 UE U I R r U R rR     （ ） （ ） 33 45E r   （ ） 44 410E r   （ ） 6.0E V 1.0r   11 [来源:Zxxk.Com] （1）实验时，闭合开关 S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将 c 点先后与 a、b 点连接，发 现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将 c 点接________（选填“a 点”或“b 点”）， 按此连接测量，测量结果___________（选填“小于”、“等于”或“大于”）Rx 的真实值。 （2）根据实验测得的 6 组数据，在下图中描点，作出了 2 条图线。你认为正确的是_____（选填“①”或 “②”），并由图线求出电阻 Rx=________Ω。（保留两位有效数字） 【解析】（1）a 点 小于 （2）② 7.5 【解析】（1）电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，而电流表示数基本不变，说明电压表分流 较小，可以忽略，故采用电流表外接法，即 c 接 a 点；电压表测量的电压为准确值，但电流表测量的电 流为电阻和电压表电流之和，即电流测量值偏大，根据 可得电阻测量值偏小； （2）因为电压表测量的是被测电阻两端电压，所以当其两端电压为零时，电流也为零，故图线②正确； 图象的斜率表示电阻，故 。 2．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 最大阻值为 20 Ω，选用能够尽量减小系统误差的电路进行实验，所测得的各组数据已用实心点标在了 右图的坐标纸上。 UR I 3.0 7.50.4xR    12 （1）根据各点表示的数据描出该电阻的伏安特性图线，并由此图线得出该电阻的阻值为 Rx=______Ω （保留 2 位有效数字）。 （2）在方框中画出实验电路图。 （3）将实物连接成实验电路。 【答案】（1）见解析 （2）见解析 （3）见解析 【解析】（1）伏 安特性曲线如图 根据公式 ，可得电阻约为：2.2 kΩ~2.6 kΩ （2）电路图是采用电流表内接法，滑动变阻器分压式接法，电路如图所示。 I UR  A V 13 （3）根据电路图连接实物图如下： 1．（2018·江苏省如东高级中学第一学期期中考试）某实验小组要测量电阻 Rx 的阻值． （1）用欧姆表“×10”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图所示，可知该电阻的测量值约为 140 Ω。 （2）接着，用伏安法测量该电阻的阻值，可选用的实验器材有： 电流表 A1（20 mA，内阻约 2 Ω）；电流表 A2（0.6 A，内阻约 0.5 Ω）；理想电压表 V（0~3 V）；待 测电阻 RX；滑动变阻器 R1（0~20 Ω）；滑动变阻器 R2（0~200 Ω）；干电池 2 节；开关、导线若干。 该实验中，电流表应选用________（选填“A1”或“A2”）；在图乙、图丙电路中，应选用图________（选 填“乙”或“丙”）作为测量电路；滑动变阻器应选用________（选填“R1”或“R2”）。 （3）根据选择的电路和器材，在图丁中用笔画线代替导线完成测量电路的连接。 2．（2018·湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学高二上学期期中检测）某同学用伏安法测定一薄的圆形 合金片的阻值 Rx（约为 1 kΩ），除了 Rx、开关 S、导线外，还有下列器材供选用： A．电压表 V1（量程 1 V，内阻约 10 kΩ） 14 B．电压表 V2（量程 5V，内阻约 100 kΩ） C．电流表 A1（量程 1 mA，内阻约 10 Ω） D．电流表 A2（量程 0.6 A，内阻约 0.05 Ω） E．电源（电动势 1.5 V，额定电流 0.5 A，内阻不计） F．滑动变阻器 R0（阻值范围 0~10 Ω，额定电流 2 A） （1）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量该金属丝的直径和厚度示数如图。该游标卡尺示数为____ ______cm，螺旋测微器示数为_______mm； （2）为使测量尽量准确，电压表选用_____，电流表选用______；（均填器材的字母代号） （3）画出测量 Rx 阻值的实验电路图； （4）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______________真 实值（填“>”、“<”或“=”）。 3．某同学在做多用电表测电阻的实验中： （1）测量某电阻时，用×10 Ω 挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用_______挡（填×1 Ω 或×10 0 Ω），换挡后，在测量前要先_______________。 （2）如图多用电表所示： A．测某电阻时，若用的是“×1”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω； B．测直流电流时，用的是 100 mA 的量程，指针所示电流值为______mA； C．测直流电压时，用的是 50 V 量程，则指针所示的电压值为_______V。 15 4．（2018·宁夏回族自治区银川一中高二上学期阶段性测试）金属丝的电阻大约为4 Ω，在用伏安法测定金 属丝的电阻时，除被测电阻丝外，选用了如下实验器材： A．直流电源：电动势约 4.5 V，内阻不计； B．电流表 A：量程 0~0.6 A，内阻约 0.125 Ω； C．电压表 V：量程 0~3 V，内阻约 3 kΩ； D．滑动变阻器 R：最大阻值 10 Ω； E．开关、导线等。 （1）在以下可供选择的实验电路中，应该选图_______（填“甲”或“乙”），选择的接法为_______接法 （填“内”或“外”），此接法测得的电阻值将___________（填“大于”、“小于”或“等于”）被测电阻的实际 阻值。 （2）根据所选实验电路图，在实物图中完成其余的连线.在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑片应置在____ __（填“最左”或“最右”）端。 （3）根据所选量程，某次实验两电表的示数如图，则读数分别为______V 和_______A。 5．（1）用多用电表的欧姆挡测电阻。机械调零、欧姆调零后，用“ ”挡测量一个电阻的阻值，发现表 针偏转角度极小，正确的判断和做法是_______________。 A．被测电阻值很大 100 16 B．被测电阻值很小 C．为了把电阻值测得更准一些，应换用“ ”挡，重新欧姆调零后再测量 D．为了把电阻值测得更准一些，应换用“ ”挡，重新欧姆调零后再测量 （2）用电压表、电流表、滑动变阻器可测量一节蓄电池（电动势约为 2.0V）的电动势和内阻，实验所 用器材如图所示。 ①请在方框内画出电路图，并将左侧的实物图连接成所需的实验电路； ②某同学在做该实验时，调整滑动变阻器共测得了 5 组电流、电压的数据，如下表所示。请在右侧的坐 标纸中作出该电池的 U–I 图象，并根据图象得出：电池的电动势 E=___V，内阻 r=_____Ω。 6．（1）在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中_______。 A．在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零 B．在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零 C．在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测 D．在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测 1k 17 （2）在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中，现备有以下器材： A．干电池 1 节 B．滑动变阻器（0~50 Ω） C．电压表（0~3 V） D．电压表（0~15 V） E．电流表（0~0.6 A） F．电流表（0~3 A） ①其中电压表应选___，电流表应选___。（填写字母序号即可） ②如图是根据实验数据画出的 U–I 图象。由此可知这个干电池的电动势 E=____V，内电阻 r=_____Ω。 7．用伏安法测电阻的实验中提供了如下器材： ①待测电阻 Rx，（约 200 Ω）； ②直流毫安表（量程 0~20 mA，内阻约 50 Ω）； ③直流电压表（量程 0~3 V，内阻约 5 kΩ）； ④直流电源（输出电压 3 V，内阻可不计）； ⑤滑动变阻器（阻值范围 0~10 Ω，允许最大电流 1 A）； ⑥电键一个，导线若干条。 实验要求最大限度的减小误差，则毫安表的连接应选择________（填“内接”或“外接”）的连接方式；滑 动变阻器的连接应选择________（填“限流”或“分压”）的连接方式。 8．用多用电表测电阻时： （1）在某次测量中，实验操作正确，选择开关的位置如图（a）所示，表头刻度和指针位置如图（b） 所示，则被测电阻的阻值为 。 （2）若继续用该表测量另一阻值约为 的电阻，则应将选择开关旋至倍率为______挡，并在测量电 阻前先进行欧姆调零操作，测量结束后，应将选择开关旋至 off 或交流电压最高挡。  20  18 9．（2018·天津市和平区高三上学期期末考试）在实验室中，有多种方法可以测量某一电阻的阻值，为测定 一个约 1.3×103 Ω 的电阻 R 的阻值，采用了如下方法： （1）先用多用表的欧姆档粗测 R 的阻值，则应将选择开关旋到_________挡（选填：×10 Ω、×100 Ω 或 ×1 kΩ），先进行___________后再进行测量。 （2）为进一步精确测量 R 的阻值，现提供如下器材： 电压表 V1（量程 0~3 V，内阻约为 3 kΩ）； 电压表 V2（量程 0~15 V，内阻约为 15 kΩ）； 电流表 A1（量程 0~3 mA，内阻约为 10 Ω）； 电流表 A2（量程 0~30 mA，内阻约为 50 Ω） 滑动变阻器 R1（0~10 Ω，额定电流 2 A）； 电源 E：4 V 电键和导线若干 为获得多组数据且测量尽可能精确，电压表应选择________，电流表应选择__________，在方框中画出 电路图，图中标明所选器材的代号。 10．（2018·宁夏育才中学 2018 届高三上学期月考）某同学设计了两种测电阻Rx 的电路，如图甲、乙所示。 （1）利用图甲测电阻时： 19 ①先将滑动变阻器 R3 的滑动触头移动到最__________（填“左”或“右”）端，再接通开关 S；保持 S2 断 开，闭合 Sl，调滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下电流表示数 Il。 ②断开 Sl，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱 R0 阻值在 100 Ω 左右，再闭合 S2，调节 R0 阻值使得 电流表读数为________时，R0 的读数即为电阻的阻值。 ③这种测电阻的方法叫___________。 A．伏安法 B．等效替代法 C．安阻法 D．伏阻法 （2）利用图乙测电阻时： ①闭合开关 Sl，将开关 S2 接 1，调节滑动变阻器 R1 和 R2，使电压表和电流表的示数尽量大些，读出这 时电压表和电流表的示数 Ul 和 Il。 ②将电键 S2 接 2，只调节滑动变阻器_______，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流 表的示数 U2、I2，则被测电阻的阻值 Rx=_________，这种电路设计可以较大程度的减小因_______的内 阻带来的系统误差。 11．某同学参加了一物理兴趣小组，想通过实验测量 一个待测电阻 的阻值，实验室内除待测电阻外还有 如下器材： A．电阻箱 B．滑动变阻器 C．灵敏电流计 G D．不计内阻的恒定电源 E E．开关、导线若干 （1）指导教师先让该同学对如图 1 所示电路进行分析，调节四个电阻箱 的阻值，当 a、b 之间的电流表 G 无示数时（此时也称为“ 电桥平衡”），则 a、b 两点间的电势差________（选填“为 xR 1 2 3 4R R R R、 、 、 0R 1 2 3 4R R R R、 、 、 20 零”或“不为零”），4 个电阻之间的关系是：____________（用 表示）。[来源:Zxxk.Com] （2）该同学还受此启发很快设计了如图 2 所示电路，并按照以下步骤就测出了 ： A．按图 2 接好电路，调节_________，P 为滑动变阻器的滑头，当 G 表示数为零时，读出此时电阻箱 阻值 ； B．将 与电阻箱 R 互换位置，并且控制_________不动，再次调节_________，直至电桥再次平衡时， 读出此时电阻箱阻值 ； C．由以上数据即可得 的阻值，其大小为 =____________。 12．某兴趣小组利用图甲所示电路测定一电池的内阻 r 和一待测电阻的阻值 Rx。已知电池的电动势约为 6 V，电池内阻和待测电阻的阻值都约为 10 Ω，且不超过 10 Ω。可供选用的实验器材有： A ．电流表 （量程 0~600 mA，内阻不计）； B．电流表 （量程 0~3 A，内阻不计）； C．电压表 （量程 0~6 V，内阻很大）； D．电压表 （量程 0—15 V，内阻很大） ； E．滑动变阻器 R（阻值 0~100 Ω）； 开关 S 一个，导线若干。 该实验过程如下： 1 2 3 4R R R R、 、 、 xR 1R xR 2R xR xR 21 （1）在连接电路前，先选择合适的器材，电流表应选用______，电压表应选用____。（填所选器材前 的字母） （2）按图甲正确连接好电路后，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小其接入电路的阻 值，测出多组 U 和 I 的值，并记录相应的数据。以 U 为纵轴，I 为横轴，得到图乙所示的图线。 （3）断开开关 S，将 Rx 改接在 B、C 之间，A 与 B 用导线直接相连，其他部分保持不变。重复步骤 （2），得到另一条 U–I 图线，其斜率的绝对值为 k。 （4）根据上面实验数据结合图乙可得，电池的内阻 r=______Ω；用 k 和 r 表示待测电阻的关系式为 Rx= _____。 13．（2018·青海省西宁市第四高级中学高二上学期第二次月考（期中）考试）某同学 通过实验测定一个阻 值约为 5 Ω 的电阻 的阻值。 （1）现有电源（4 V，内阻可不计）、滑动变阻器（0~50 Ω，额定电流 2 A），开关和导线若干，以 及下列电表 A．电流表（0~3 A，内阻约 0.025 Ω） B．电流表（0~0.6 A，内阻约 0.125 Ω） C．电压表（0~3 V，内阻约 3 kΩ） D．电压表（0~15 V，内阻约 15 kΩ） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用__________，电压表应选用__________（选填器材前的字 母）；实验电路应采用下图中的__________（填“甲”或“乙”）. （2）图是测量的实验器材实物图，下图中已连接了部分导线，请根据在 1 问中所选的电路图，补充完 成图中实物间的连线。 （3）接通开关，改变滑动变阻器滑片 P 的位置，并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U。某次电 表示数如下图所示，可得该电阻的测量值 __________ （保留两位有效数字）。 （4）若在 1 问中选用甲电路，产生误差的主要原因是__________；若在 1 问中选用乙电路，产生误差 xR x UR I   22 的主要原因是__________。（选填选项前的字母） A．电流表测量值小于流经 的电流值 B．电流表测量值大于流经 的电流值 C．电压表测量值小于 两端的电压值 D．电压表测量值大于 两端的电压值 14．为了测量待测电阻 Rx 的阻值（约为 200 Ω），备有以下器材： A．电源 E：电动势约为 1.5 V，内阻可忽略不计； B．电流表 A1：量程为 0~10 mA，内电阻 r1=20 Ω； C．电流表 A2：量程为 0~30 mA，内电阻 r2≈6 Ω； D．定值电阻 R0：阻值 R0=80 Ω； E．滑动变阻器 R1：最大阻值为 20 Ω； F．滑动变阻器 R2：最大阻值为 2 000 Ω； G．单刀单掷开关 S，导线若干； ①滑动变阻器应选择____________。 ②为了尽量准确地测量电阻 Rx，在图甲、乙两图中，应选择图______（填图号）。 ③合理选择电路后，某次测量中电流表 A1 的示数为 I1，电流表 A2 的示数为 I2。则 Rx 的表达式为：Rx=___ ___________。[来源:#网 Z#X#X#K] ④某次测量时，其中一个电流表指针位置如图丙所示，其读数为=________mA。 xR xR xR xR 23 ⑤本实验中，设滑动触头 P 从 b 端开始向左移动的距离为 x，P、b 两点电压为 U，若图丁 A、B、C、D 中有两条是 R1、R2 的 U–x 关系图线，则对应 R2 的是______线。 15．（1）关于多用电表，下列说法正确的一项是_____。 A．用多用电表“×10”挡测电阻 R1、R2 时，流过电表的电流分别为满偏电流的 1/2、1/4，则 R2=2R1 B．用多用电表测量电流、电压、电阻时，电流都是从红表笔流入电表 C．用多用电表测电阻时，选用不同挡位，调试准确后，电表的内阻相同 D．多用电表使用前应先进行欧姆调零，再进行机械调零 （2）用右边的电路测电阻 Rx 的阻值，已知 Rx 约为 1 kΩ。电流表的量程为 0~1 mA、内阻 r=100 Ω（电 流表的内阻是已知的）；电压表的量程为 0~1.5 V、内阻约为 1 kΩ；电源电动势为 3 V、内阻不计； 滑动变阻器的调节范围为 0~100 Ω。①请把变阻器画入电路图，将实验电路图补充完整。②若电流表 示数为 0．9 mA、电压表示数为 0.9 V，则 Rx= Ω。 16．（2018·新课标全国 III 卷）一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻 Rx 的阻值，图中 R0 为标 准定值电阻（R0=20.0 Ω）； 可视为理想电压表。S1 为单刀开关，S2 位单刀双掷开关，E 为电源，R 为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验： （1）按照实验原理线路图（a），将图（b）中实物连线； V 24 （2）将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合 S1； （3）将开关 S2 掷于 1 端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表 的示数 U1；然后将 S2 掷于 2 端，记下此时电压表 的示数 U2； （4）待测电阻阻值的表达式 Rx=_____________（用 R0、U1、U2 表示）； （5）重复步骤（3），得到如下数据： 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 （6）利用上述 5 次测量所得 的平均值，求得 Rx=__________Ω。（保留 1 位小数） 17．（2017·新课标全国Ⅱ卷）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为 100 μA，内阻大约 为 2 500 Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器 R1、R2（其中一个阻值为 20 Ω，另一个阻值 为 2 000 Ω）；电阻箱 Rz（最大阻值为 99 999.9 Ω）；电源 E（电动势约为 1.5 V）；单刀开关 S1 和 S2。C、D 分别为两个滑动变阻器的滑片。 V V 2 1 U U 2 1 U U 25 （1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。 （2）完成下列填空： ①R1 的阻值为 Ω（填“20”或“2 000”）。 ②为了保护微安表，开始时将 R1 的滑片 C 滑到接近图（a）中的滑动变阻器的 端（填“左”或 “右”）对应的位置；将 R2 的滑片 D 置于中间位置附近。 ③将电阻箱 Rz 的阻值置于 2 500.0 Ω，接通 S1。将 R1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R2 的滑片 D 的位置。最终使得接通 S2 前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2 接通前 B 与 D 所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）。 ④将电阻箱 Rz 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 Rz 的阻值置于 2 601.0 Ω 时，在接通 S2 前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω（结果保留到个位）。 （3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： 。 18．（2016·浙江卷）某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为 3 V、内阻约为 3 kΩ 的电压表和量程 为 0.6 A、内阻约为 0.1 Ω 的电流表。采用分压电路接线，图 1 是实物的部分连线图，待测电阻为图 2 中的 R1，其阻值约为 5 Ω。 26 （1）测 R1 阻值的最优连接方式为导线①连接______（填 a 或 b）、导线②连接______（填 c 或 d）。 （2）正确接线测得实验数据如表，用作图法求得 R1 的阻值为______Ω。 U/A 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53 （3）已知图 2 中 R2 与 R1 是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2 的边长是 R1 的 ，若 测 R2 的阻值，则最优的连线应选_____（填选项）。 A．①连接 a，②连接 c B．①连接 a，②连接 d C．①连接 b，②连接 c D．①连接 b，②连接 d 1．（2）A1 乙 R2 （3）见解析 变阻器选择与待测电阻阻值相当的且容易调节的变阻器，所以选择 R2。 （3）实物连线如图； 2．（1）1.240 1.683 mm （2）V1 A1 （3）电路图见解析 （4）> 【解析】（1）游标卡尺示数为：1.2 cm+0.05 mm×8=1.24 0 cm；螺旋测微器示数为：1.5 mm+0.01 mm×18 .3=1.683 mm； 1 10 27 （2）电源电动势 1.5 V，则电压表选择 V1；电路中可 能出现的最大电流为 ， 则电流表选择 A1；~网 （3）因待测电阻阻值 Rx>>RA，则采用电流表内接电路；滑动变阻器用分压电路；电路图如图； （4）因本实验采用电流表内接法，由于电流表分压影响，电压表测量值将大于真实值，由欧姆定律可 知，电阻测量值将大于真实值。 3．（1）×1 欧姆调零 （2）17.0 46 23.0 4．（1）甲 外 小于 （2）最左 （3）2.15 0.16 【解析】（1）由题意可知， 电压表内阻远大于待测电阻阻值，应选择图甲所示电路；电流表 选择外接法，由于电压表的分流作用，所测电流偏大，由欧姆定律可知电阻测量值小于真实值。 （2）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： 滑动变阻器采用限流接法，为保护电路滑片应置于滑片左端。 （3）电压表量程为 3 V，由图示电压表可知，其分度值为 0.1 V，示数为 2.15 V；电流表量程为 0.6 A，其分度值为 0.02 A，示数为 0.16 A。 5．（1）AC （2）电路图，实物图 2.03 0.09 1.5 A=1.5 mA1000m EI R  V A RR R R 28 ②根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示： 图象与纵坐标的交点表示电源的电动势，故电动势为 2.03 V； 图象的斜率表示内电阻，故 ； 6．（1）AD （2）①C E ②1.40 0.67 2.03 1.88 0.091.72r    29 7．外接 分压 【解析】由于待测电阻满足 ，所以电流表应用外接法；由于滑动变阻器的全电阻远小于待测 电阻，所以变阻器应采用分压式接法。#网 8．（1） （2） 【解析】（1）由图（a）所示可知，欧姆表挡位是 ，由图（b）所示可知，则被测电阻值是 。 （2）若继续用该表测量另一阻值约为 的电阻，应将选择开关旋至倍率为 挡，并在测量电阻前 先进行欧姆调零操作。 9．（1）×100 欧姆调零 （2）V1 A1 （3）本题提供的滑动变阻器为 10 Ω，属于小控大用分压式更方便操作；而 ，选用电流表的内接法可减小系统误差，电路如图所示： V A x x R R R R 1300 1 100 13 100 1300   20  1 2 6 4 V1 A11.69 10 3000 10 3 10xR R R        30 10．（1）左 I1 B （2）R1 电流表 【解析】（1）本实验滑动变阻器用的分压式接法，操作前应将其滑动触头置于输出电压最小的最左端， 即让支路短路电流为零，保护电表达到安全的作用。 根据实验原理可知，变阻器的输出电压 U 应保持不变，根据欧姆定律，断开 S2 闭合 S1 时应有： ； 断开 S1 闭合 S2 时应有： ，比较可知，当 时，Rx=R0，即调节 R0 阻值使得电流表读数为 I1 时，R0 的读数即为电阻的阻值；这种测电阻的方法称为等效替代法，故选 B。%网 （2）将电建 S2 接 2，只调节滑动变阻器 R2，由欧姆定律得： ， ， 固有： ，这种电路设计，可以较大程度地减小电流表的内阻带来的系统误差。 11．（1）为零 （2）R P R 12．（1）A C （3）10 （4）k–r 【解析】（1）电源提供电压为 6 V，为了减小测量误差，应选择电压表 C，电路中最大电流为 ，故应选电流表 A； 1 2 1 2 U U I I 1 xU I R 2 0U I R 1 2I I 1 1 A P xU I R R R  （ ） 2 2 A PU I R R （ ） 1 2 1 2 x U UR I I  1 4 2 3R R R R   1 2R R 6 A 0.03 A20X EI R r   31 （4）图象的斜率表示电源的内阻，则可知，内阻为 ；接 Rx 改接在 B、C 之间，由题 意可知，等效内阻为 ，故 。 13．（1）B C 甲 （2） （3）5.2 （4）B D 【解析】（1）由于电源电动势为 4 V，所以电压表应选 C；根据欧姆定律可知，通过待测电阻的最大 电流为： ，所以电流表应选 B；根据闭合电路欧姆定律，电路中需要的最大电 阻为： ，所以变阻器可以采用限流式接法；由于待测电阻满足 ，所以电流表应用外接法，即电路图应是“限流外接”，所以应采用图甲电路。 （2）实物连线图如图所示： （3）由图可知，电流表的读数为： ，电压表的读数为： ，所以待测电阻为： ； （4）根据欧姆定律和串并联规律可知，采用甲电路时由于电压表的分流作用，导致电流表的测量值大 于流经 Rx 的电流，所以产生误差的主要原因是 B；若采用乙电路，由于电流表的分压作用，导致电压 表的测量值大于 Rx 两端的电压值，所以造成误差的主要原因是 D。 14．①E（或 R1） ②乙 ③ ④20.0 ⑤D 6.0 3.0 100.3r    xR r k  xR k r  3 A 0.6 A5m UI R   4 201 1 0.63 3 max A ER I       V A x x R R R R ＞ 0.50 AI  2.60 VU  2.60 5.20.50 UR I         1 0 1 2 1 I R r I I   32 ③由欧姆定律可知： ，即 ； ④电流表读数为 20.0 m A。 ⑤因 R2 的阻值比测量电路（包括两个电流表 A1、A2 和两个电阻 Rx、R0）中电阻大的多，故在 P 从 b 点向左滑动的开始阶段，测量电路与 Pb 部分并联的电阻很小，故电压较小；当到达 a 端时，测量电路 两端的电压突然会增加，接近于电源电动势 E，故图象对应的 D。 15．（1）B （2）①如图所示 ②900 （2）变阻器采用限流式接法时电路中的最小电流仍大于电流表的量程，故采用滑动变阻器的分压接法， 如图所示 根据串并联电路规律可得： 。    2 1 1 0 1xI I R I R r    1 0 1 2 1 x I R rR I I   g 0.9 9000.000 9xR R    33 16．（1） （4） （6）48.2 【解析】开关S2 掷于 1 端，由欧姆定律可得通过 Rx 的电流 I=U1/R0，将开关 S2 掷于 2 端，R0 和 Rx 串联 电路电压为 U2，Rx 两端电压为 U=U2–U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值 Rx=U/I= R0=（ –1）R0。5 次测量所得 的平均值， （3.44+3.43+3.39+3.40+3.39）=3.41，代入 Rx=（ –1）R0= （3.41–1）×20.0 Ω=48.2 Ω。 17．（1）连线见解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接 近满量程 【解析】（1）实物连线如图： ④设滑片 P 两侧电阻分别为 R21 和 R22，因 B 与 D 所在位置的电势相等，可知； ；同理当 Rz 2 0 1 1U RU      2 1 1 U U U  2 1 U U 2 1 U U 1 5 2 1 U U z1 A 21 22 R R R R 34 和 微 安 表 对 调 后 ， 仍 有 ： ； 联 立 两 式 解 得 ： 。 （3）为了提高测量精度，调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程。 18．（1）a d （2）作图如图所示 4.4~4.7 （3）B 【解析】（1）因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值，故采用电流表外接法；滑动变阻器采用分压式 接 法 ； 故 测 R1 的 阻 值 的 最 优 连 接 方 式 为 导 线 ① 连 接 a 、 导 线 ② 连 接 d ； （ 2 ） 作 图 如 图 ； ；（3）根据电阻定律可得： ；故 R2=R1，要测 R2 的阻值， 与测量 R1 一样，最优的连线应①连接 a，②连接 d；故选 B。 A z2 21 22 R R R R A z1 2 2 500 2 601 2 550ZR R R      2 2.2 4.40.5 UR I      LR dL d  