1、高考物理专题精准突破实验测量电阻的多种方法解析版2020年高考物理专题精准突破专题 实验：测量电阻的多种方法一、伏安法测电阻伏安法测电阻是电学实验的基础，是高考考查的热点，也是难点它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用，主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等例1(2019成都市七中月考)在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：A待测电阻Rx阻值约为10 左右B电压表V1，量程6 V，内阻约2 kC电压表V2，量程15 V，内阻约10 kD电流表A1，量程0.6 A，内阻约0.2 E电流表A2，量程3 A，内阻约
2、0.02 F电源：电动势E12 VG滑动变阻器1，最大阻值10 ，最大电流为2 AH滑动变阻器2，最大阻值50 ，最大电流为0.2 AI导线、电键若干(1)为了较精确测量电阻阻值，尽可能多测几组数据，且两表读数大于量程一半除A、F、I以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材_(填器材前面的字母代号)(2)在虚线框内画出该实验电路图【答案】(1)BDG(2)图见解析【解析】(1)两表读数大于量程一半，故应选量程较小的电压表，故选B；根据所选电压表可知电流最大值约为I A0.6 A，故电流表选D；为尽可能多测几组数据，应用分压式接法，故滑动变阻器应选阻值较小的G.(2)因待测电阻远小于电压表内阻，
3、电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，电路如图所示二、伏伏法测电阻(电压表的灵活选用)已知内阻的电压表可做电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用，这是设计电路中的高频考点例2.(2019吉林省长春市二模)现要较准确地测量量程为03 V、内阻大约为3 k的电压表V1的内阻RV，实验室提供的器材如下：电流表A1(量程00.6 A，内阻约0.1 )；电流表A2(量程01 mA，内阻约100 )；电压表V2(量程015 V，内阻约15 k)；定值电阻R1(阻值200 )；定值电阻R2(阻值2 k)；滑动变阻器R3(最大阻值100 ，最大电流1.5 A)；电源E1(电动势6
4、 V，内阻约0.5 )；电源E2(电动势3 V，内阻约0.5 )；开关S，导线若干。(1)选用上述的一些器材，甲、乙两个同学分别设计了图甲、乙两个电路。在图甲的电路中，电源选择E1，则定值电阻R应该选择_；在图乙的电路中，电源选择E2，电流表应该选择_。(填写对应器材的符号)(2)根据图甲电路，多次测量得到多组电压表V1和V2的读数U1、U2，用描点法得到U1U2图象，若图象的斜率为k1，定值电阻的阻值为R，则电压表V1的内阻RV_；根据图乙电路，多次测量得到多组电压表V1和电流表A的读数U1、I，用描点法可得到U1I图象，若图象的斜率为k2，则电压表V1的内阻RV_。(用题中所给字母表示)(
5、3)从实验测量精度的角度分析，用图_( 填“甲”或“乙”)电路较好；原因是_。【答案】(1)R2A2(2)Rk2(3)乙图甲中V2读数的相对误差较大【解析】(1)在图甲的电路中，由于电源电动势为6 V，电阻R起到串联分压的作用，应该选择阻值为2 k的定值电阻R2；图乙中，电源选择E2，电动势为3 V，电压表内阻约为3 k，则通过电压表的最大电流为1 mA，所以电流表应选择量程01 mA的A2。(2)在图甲的电路中，电阻R两端的电压为U2U1，通过电阻R的电流为I，根据欧姆定律有RV，变形得U1U2，则在U1U2图象中k1可得：RVR；在图乙中根据欧姆定律可得：U1IRV，即RVk2。(3)两个
6、电路都没有由仪器引起的系统误差，用甲、乙图测量时，电压表的电压变化范围都很小，但用量程为15 V的电压表V2读数，相对误差较大，所以用乙图较好。三、安安法测电阻(电流表的灵活选用)已知内阻的电流表可做电压表使用，在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用，这是设计电路的高频考点例3.用安安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组E：电动势3 V，内阻不计；电流表A1：量程015 mA，内阻约为100 ；电流表A2：量程0300 A，内阻为1 000 ；滑动变阻器R1：阻值范围020 ，额定电流2 A；电阻箱R2：阻值范围09 999 ，额定电流1
7、A；开关S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表_(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到_ ，这样可以改装成一个量程为3.0 V的电压表(2)在图中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是_ mA，电流表A2的示数是_ A，测得待测电阻Rx的阻值是_.【答案】(1)A29 000(2)如图所示(3)8.0150191 【解析】(1)把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V，R2 1 000 9 000 .(3)由图可知，电流
8、表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A，待测电阻阻值为Rx 191.四、半偏法测电流表内阻电路图如图所示步骤：(1)断开S2，闭合S1，调节R0，使A表满偏为I0.(2)保持R0不变，闭合S2，调节R，使A表读数为.(3)由上可得RAR.例4.(2019兰州高三诊断考试)某兴趣小组在学习了多用电表后，在实验室找到一个电流表G，尝试自己动手改装一个电压表。(1)先用半偏法测量电流表G的内阻，实验电路图如图所示，准备有下列器材：A待测电流表G(量程1 mA，内阻约几十欧)B滑动变阻器(阻值范围0100 )C滑动变阻器(阻值范围020 k)D电阻箱(0999.9 )E电阻箱(099
9、99 )F电源(电动势9 V，有内阻)G开关、导线实验中要求有较高的精确度，在以上器材中，R1应选用_，R2应选用_。实验要进行的步骤有：A闭合开关S1B闭合开关S2C将R1的阻值调到最大D调节R1的阻值，使电流表指针满偏E调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处F记下R2的阻值并断开S1G按图所示连接好实验电路以上步骤，合理的顺序是_(用步骤前的英文字母表示)。若在步骤F中读得R2的阻值是50.0 ，则电流表内阻Rg_ 。(2)要将该电流表改装成量程是3 V的电压表，则应串联一个阻值是_ 的电阻。【答案】(1)CDGCADBEF50.0(2)2950【解析】(1)为准确测量电流表的内阻
10、，滑动变阻器的最大阻值应远大于电流表的内阻，这样才可近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流是不变的，所以滑动变阻器R1应选择C；最终电阻箱阻值应调到与电流表内阻相等，为准确测量电流表的内阻，电阻箱R2应选择D。先按图所示连接好实验电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1，调节R1的阻值，使电流表指针满偏；闭合开关S2，调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处，记下R2的阻值并断开S1，整理电路。则合理的顺序为GCADBEF。滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流不变。调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处时，流过R2的电流与流过电流表的电流相等
11、，R2与电流表并联，电流相等，则电阻相等，读得R2的阻值是50.0 ，则RgR250.0 。(2)将该电流表改装成量程是3 V的电压表，应串联电阻的阻值RRg 50 2950 。五、等效替代法电路图如图所示(1)S接1，调节R2，读出表示数为I；(2)S接2，R2不变，调节电阻箱R1，使表示数仍为I；(3)由以上可得RxR1.该方法的优点是消除了表内阻对测量的影响，缺点是电阻箱的电阻R1不能连续变化例5.(2019河南安阳二模)为了测量一电压表V的内阻，某同学设计了如图1所示的电路。其中V0是标准电压表，R0和R分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电源。 (
12、1)用笔画线代替导线，根据如图1所示的实验原理图将如图2所示的实物图连接完整。(2)实验步骤如下：将S拨向接点1，接通S1，调节_，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数U；然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节_，使_，记下此时R的读数；多次重复上述过程，计算R读数的_，即为待测电压表内阻的测量值。(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的原因，请写出其中一种可能的原因：_。【答案】(1)实物图连接见解析(2)R0标准电压表V0R标准电压表V0的读数仍为U平均值(3)电阻箱阻值不连续；电流通过电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间
13、，电动势降低，内阻增大等【解析】(1)电路连线如图。(2)将S拨向接点1，接通S1，调节R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电压表V0的读数U；然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节R，使标准电压表V0的读数仍为U，记下此时R的读数；多次重复上述过程，计算R读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值。(3)原因：电阻箱阻值不连续；电流通过电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等。六、“电桥”法测电阻在a、b间接一灵敏电流计，如图所示当其读数为零时即Uab0，相当于ab间断路，此时ab, 则有IR1IR3，IR2IR4，两式相除得 ，即 R1R4R2R
14、3，此时交叉电阻的乘积相等，所以知道其中任意三个电阻就可以求出第四个电阻的阻值例6.(2017高考全国卷)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 A，内阻大约为2 500 )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 ，另一个阻值为2 000 )；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 )；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(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线 (2)完成下列填空：R1的阻值为_(填“20”或“2 000”)为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端(填
15、“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ，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”)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 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_(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：_.【答案】1)图见解析(2)20左相等2 550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程【解析】(1)根据题中的
16、原理图(a)，将题图(b)中的实物连线，如图所示(2)R1起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 ，为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等；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 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变，说明，则解得RA2 550 .(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程【微专题精炼】1.用以下器材可测量电阻Rx的阻值待测电
17、阻Rx，阻值约为600 ；电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计；电压表V1，量程为0500 mV，内阻r11 000 ；电压表V2，量程为06 V内阻r2约为10 k；电流表A，量程为00.6 A，内阻r3约为1 ；定值电阻R0，R060 ；滑动变阻器R，最大阻值为150 ；单刀单掷开关S一个，导线若干(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx_，式中各符号的意义是_(所有物理量用题中代表符号表示)【答案】(1)图见解析(2)U1为电压表V
18、1的读数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表V1的内阻，R0为定值电阻【解析】(1)电路的最大电流为I0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需用分压式接法，电路如图所示(2)流过被测电阻的电流为I，被测电阻值为Rx.2.电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不
19、计)，开关2个，导线若干(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_.【答案】见解析【解析】(1)实验电路图如图所示(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏；读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻(3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电
20、阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RVRV.3.电流表A1的量程为0200 A、内电阻约为500 ，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：电流表A2：与A1规格相同滑动变阻器R1：阻值020 电阻箱R2：阻值09 999 保护电阻R3：阻值约为3 k电源：电动势E约1.5 V、内电阻r约2 (1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤a先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到_(填
21、“最大”或“最小”)；b闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I；c断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数_，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1内电阻r_【答案】(1)图见解析(2)a.最大c再次为I(或仍为I)R0【解析】(1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法，电路图如图所示(2)a.实验前R2应该调节到最大，以保证电表安全；c.替代法最简单的操作是让A2示数不变，则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值4.(2019全国卷)某小组利用图a所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正
22、向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 )；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题： (1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 A，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1_ mV；根据图b可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_(填“变大”或“变小”)，电压表示数_(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向_(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极
23、管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为_103 V/。(保留两位有效数字)【答案】(1)5.00变小增大B(2)2.8【解析】(1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1IR050.0106100 V5.00103 V5.00 mV。由Ut图象知：当控温炉内温度升高时，U变小，又I50.0 A不变，故硅二极管正向电阻变小；由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即滑片向B端移动。(2)由Ut图象的斜率可知： V/2.8103 V/。5.(2019河南省郑州市一模)某同学利用以下器材测量一节干电池的电动势和内电阻，
24、实验原理电路图如图甲所示。电压表：V(量程3 V，内阻RV10 k)电流表：G(量程3 mA，内阻Rg100 )滑动变阻器：R(阻值范围010 ，额定电流2 A)定值电阻：R00.5 开关S和导线。(1)该同学将电流表G与定值电阻R0并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是_ A。(结果保留一位有效数字)(2)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标，绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E_ V，电源的内阻r_ 。(结果均保留两位小数)【答案】(1)0.6(2)1.480.84【解析】(1)改装后的电流表量程：IIg0
25、.003 A A0.603 A0.6 A。(2)由(1)可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍，故UE200Ir，图线纵轴上的截距等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为：E1.48 V；图线的斜率大小k200r，则电源的内阻为：r 0.84 。7.(2018高考全国卷)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(R020.0 )；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；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甲，将图乙中实物连线(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1.(3)将开关S2掷于1端，
26、改变滑动变阻器滑动端的位置，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：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx_.(保留1位小数)【答案】：(1)图见解析(4)R0(6)48.2【解析】：(1)依电路图连接实物图如图(4)由于电压表可视为理想电压表且滑动变阻器滑动端的位置不变时，通过R0和Rx电流不变，因此有，待测电阻阻值
27、的表达式RxR0(6)根据所给数据计算出的平均值为3.41，将数据代入Rx(1)R0，求得Rx48.2 .7.(2019河南鹤壁中学模拟)为了比较准确的测量阻值约为100 的定值电阻Rx，实验室提供如下的实验器材：A电动势E6 V，内阻很小的直流电源B量程5 mA，内阻为RA150 的电流表C量程0.6 A，内阻为RA20.2 的电流表D量程6 V，内阻RV约为15 k的电压表E定值电阻R15 F定值电阻R2500 G最大阻值15 ，最大允许电流2 A的滑动变阻器H最大阻值15 k，最大允许电流0.5 A的滑动变阻器I开关一个，导线若干(1)为了能比较精确地测量Rx的电阻值，电流表应选用_(填“B”或“C”)、定值电阻应选用_(填“E”或“F”)、滑动变阻器应选用_(填“G”或“H”)；(2)请根据所选用的实验器材，设计测量电阻的电路，并在方框中画出电路图；(3)如果电压表的示数为U(单位为V)，电流表的示数为I(单位为A)，则待测电阻的计算式为Rx_(表达式中所用到的电阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示)【答案】：(1)BEG(2)图见解析 (3)【解析】：(1
