高中物理电学实验电阻的测量Word格式文档下载.docx
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(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/V
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)已知图乙中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
2.【解析】
(1)由于待测电阻Rx<
,电流表应外接,所以导线①应该接a;
滑动变阻器采用分压式接法,导线②应接d.
(2)用作图法求解Rx时,注意描点连线应为一条过原点的直线,使直线穿过尽可能多的点,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,U—I图线的斜率等于待测电阻的阻值.由图线可得R=4.5Ω.
(3)根据电阻定律R=ρ
,可以计算出题图中两个电阻R1和R2的阻值相等,因此测量R2的电阻时,电路接法与测量R1相同即可,B正确.
【答案】
(1)a d
(2)图见解析;
4.5~4.7 (3)B
3.(2016·
江苏物理,10,8分)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系.已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω,R随t的升高而增大.实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度.
实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,…和电流表的相应示数I1,I2,….然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,…,分别记下电阻箱相应的示数R1,R2,….
(1)有以下两电流表,实验电路中应选用________.
A.量程0~100mA,内阻约2Ω
B.量程0~0.6A,内阻可忽略
(2)实验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”,正确的操作顺序是________.
①将旋钮a由“0”旋转至“1” ②将旋钮b由“9”旋转至“0”
③将旋钮c由“9”旋转至“0”
(3)实验记录的t和R的数据见下表:
温度t(℃)
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
阻值R(Ω)
9.6
10.4
11.1
12.1
12.8
请根据表中数据,在方格纸上作出R—t图象.
由图线求得R随t的变化关系为R=________Ω.
3.【解析】
(1)电路中的最大电流I=
A=150mA,无法达到0.6A电流表的量程的
,因此选用A.
(2)要将电阻箱的电阻值由9.9Ω调为10.0Ω,应注意电阻箱阻值不能为零,因此应先将a旋钮由0调到1,顺序为①③②或①②③.
(3)图象如图所示,由图象可知,电阻R与温度t的关系为R=8.8+
t(Ω)=0.04t+8.8(Ω).
【答案】
(1)A
(2)①③②(或①②③) (3)图象见解析;
0.04t+8.8(0.04t+8.6~0.04t+9.0都算对)
4.(2015·
新课标全国Ⅱ,23,9分)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3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),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_____________________________________________________________________.
4.【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;
读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻.
(3)断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,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RV′>
RV.
【答案】
(1)图见解析
(2)见解析 (3)>
;
理由见解析
1.伏安法测电阻
(1)电流表的内、外接法对比
内接法
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
R测=
=Rx+RA>
Rx
测量值大于真实值
<
测量值小于真实值
误差校正
Rx=
-RA
(RA已知)
(RV已知)
适用条件
RA≪Rx,测大电阻
RV≫Rx,测小电阻
(2)电流表内、外接法的选择依据
①计算法看倍数关系:
根据题给数据估算.若
>
,即R
RVRA,则应采用内接法;
若
RVRA,则应采用外接法.
②试触法看相对变化:
按图接好电路,用电压表的一根接头P先后与a、b处试触.若电流表“相对变化”明显,则说明电压表分流作用较大,应采用电流表内接法;
若电压表“相对变化”明显,则说明电流表分压作用较大,应采用电流表外接法.
(3)滑动变阻器的限流、分压接法的对比
限流接法
分压接法
P初位置
b端
a端
电压调
节范围
≤Ux≤E
0≤Ux≤E
电流调
≤Ix≤
0≤Ix≤
相对优点
电路结构简单,能耗较低
待测电阻Rx两端电压或电流能从零开始调节,调节范围最大
(4)滑动变阻器分压、限流接法的选择依据
滑动变阻器的两种连接方式各有优缺点,两种接法均能满足实验要求时选限流接法.但以下三种情况必须采用分压接法:
①要使待测元件的电压(或电流)从零(或很小值)开始连续调节,必须采用分压接法;
②如果实验所提供的电压表、电流表或电阻元件允许的最大电流(或电压)较小,采用限流接法时,实际电流(或电压)都会超过允许的最大电流(或电压),为了保护电表或电阻元件免受损坏,必须采用分压接法;
③若所用的滑动变阻器阻值远小于待测电阻阻值,采用限流接法时,待测电阻上的电流(或电压)变化很小,不利于多次测量求平均值或用图象法处理数据,应选择分压接法.
2.等效替代法测电阻
步骤如下:
如图所示,S接1,调节R2,读出
表示数为I;
S接2,R2不变,调节电阻箱R1,使
表示数仍为I.由上可得Rx=R1.
该方法的优点是消除了电表引起的系统误差对测量的影响,缺点是电阻箱的阻值不能连续变化,测量误差较大.
(2014·
新课标全国Ⅱ,22,6分)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表
的内阻约为2kΩ,电流表
的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式Rx=
计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值.
【解析】 由于Rx>
,利用内接法即题图甲误差更小,更接近待测电阻的真实值.测量值Rx1=
=Rx+RA,即Rx1大于真实值.测量值Rx2=
,即Rx2小于真实值.
【答案】 Rx1 大于 小于
(2016·
福建漳州八校第二次联考)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约500Ω,电学符号与小灯泡电学符号相同.
实验室提供的器材有:
A.电流表A1(量程为0至50mA,内阻RA1约为3Ω)
B.电流表A2(量程为0至3mA,内阻RA2=15Ω)
C.定值电阻R1=697Ω
D.定值电阻R2=1985Ω
E.滑动变阻器R(0至20Ω)一只
F.电压表V(量程为0至12V,内阻RV=1kΩ)
G.蓄电池E(电动势为12V,内阻很小)
H.开关S一只,导线若干
(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为________,电表2为________,定值电阻为________.(填写器材前的字母编号)
(2)将电路图补充完整.
(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式:
Rx=________(填字母,电流表A1、电流表A2和电压表V的读数分别用I1、I2、U表示),当表达式中的________(填字母)达到________,记下另一电表的读数代入表达式,此状态得到的电阻为LED灯正常工作时的电阻.
【解析】
(1)该灯的额定电压为3V,故所给的电压表F不能直接并联在灯的两端测量电压,可把内阻已知的电流表B与一定值电阻串联改成一个量程较小的电压表,串联的定值电阻应为D,则改装后的电压表的量程为U=I2(R2+RA2)=6V,能满足实验的要求.LED灯的工作电流为
=6mA,流经电表2的电流为
=1.5mA,则流经电表1的电流最大值为(6mA+1.5mA)=7.5mA,测量该电流时可选用内阻已知的电压表F,流经F的最大电流为
=12mA,故表1选F,表2选B,定值电阻选D.
(2)该实验的滑动变阻器的最大阻值只有20Ω,故选用分压接法,电路图如图所示.
(3)灯泡两端的电压UL=I2(RA2+R2),流经它的电流IL=
-I2,故灯泡的电阻Rx=
,当表达式中的I2达到1.5mA时,该灯达到额定电压,此状态得到的电阻为该灯正常工作时的电阻.
【答案】
(1)F B D
(2)图见解析 (3)
I2 1.5mA
电表的非常规接法测电阻
1.伏伏法测电阻
的内阻RV1已知,则可用如图甲所示的电路测电阻Rx,且Rx=
·
RV1.
2.安安法测电阻
的内阻RA1已知,则可用如图乙所示的电路测电阻Rx,且Rx=
.
说明:
图甲和图乙中,电压表和电流表的“内接”和“外接”并不是为了减小系统误差,而是从量程的大小、能否准确测量等因素考虑的.
3.电阻箱当成电表使用
(1)电阻箱当成电压表:
如图甲所示,可测得电流表
的内阻RA2=
.图中利用电阻箱R测得
表两端的电压为(I1-I2)R,起到了测电压的作用.
(2)电阻箱当成电流表:
如图乙所示,若已知R及RV,可测得干路电流I=
+
.图中电阻箱与电压表配合使用,起到了测电流的作用.
1.(2015·
河南开封二模)某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx:
电源E,适当量程的电流表、电压表各一只(电流表有内阻,电压表内阻不是无限大),滑动变阻器R、RP,开关S1、S2,导线若干.他设计如图甲所示的电路测量电阻Rx的值,并有效地消除了因电压表和电流表内阻而产生的系统误差.
A.先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数为I1、U1;
B.闭合S2,调节RP,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(1)请你帮他按电路图在实物图乙上连线;
(2)指出上述步骤B中错误的做法并进行改正:
_____________________________,写出用测量数据表示被测电阻Rx的表达式:
______________________________.
1.【解析】
(1)电路连接如图所示.
(2)先闭合S1、断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数I1、U1,设电压表内阻为RV,则
,
步骤B应保持RP不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数I2、U2,则
,所以Rx=
【答案】
(1)图见解析
(2)应保持RP不变,闭合S2
山东济南一模)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:
电池组E(电动势3V,内阻不计)
电流表A1(量程0~15mA,内阻约为100Ω)
电流表A2(量程0~300μA,内阻为2000Ω)
滑动变阻器R1(阻值范围0~20Ω,额定电流2A)
电阻箱R2(阻值范围0~9999Ω,额定电流1A)
开关S、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下面问题:
(1)将电流表A2与电阻箱串联,改装成一个量程为3.0V的电压表,需将电阻箱阻值调到________Ω.
(2)在方框中完整画出测量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________μA,测得待测电阻Rx的阻值是________Ω.
2.【解析】
(1)改装后电压表量程是3V,因为Ig(Rg+R)=U,则电阻箱阻值R=
-Rg=8000Ω.
(2)滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值,滑动变阻器应采用分压接法.待测电阻阻值约为200Ω,电流表A1内阻约为100Ω,电压表内阻RV=2000Ω+8000Ω=10000Ω,R
RARV,电流表应采用外接法,电路图如图所示.
(3)由图示可知,电流表A1的示数为8.0mA,电流表A2的示数是150μA;
待测电阻两端电压U=I2RV=150×
10-6×
10000V=1.5V,测得待测电阻Rx=
Ω=187.5Ω或Rx=
≈191Ω.
【答案】
(1)8000
(2)图见解析 (3)8.0 150 187.5(或191)
3.(2015·
广西四校调研)某同学为了测定一只电阻的阻值,采用了如下方法:
(1)用多用电表粗测:
多用电表电阻挡有4个倍率:
分别为×
1k、×
100、×
10、×
1,该同学选择×
100倍率,用正确的操作步骤测量时,发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示).为了较准确地进行测量,请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤:
①__________________________________________________________________.
②两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处.
③重新测量并读数,若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示,测量结果是________Ω.
(2)为了尽量准确测该电阻,现用伏安法测电阻,要求测量时,电表指针有较大偏转,测量多组数据.除被测电阻外,还备有如下实验仪器,请选择仪器,设计实验电路.
A.电压表V(量程50V,内阻约为25kΩ)
B.电流表A1(量程100mA、内阻r1=20Ω)
C.电流表A2(量程100mA、内阻约5Ω)
D.定值电阻R0(80Ω)
E.滑动变阻器R(0~10Ω)
F.电源:
电动势E=6V,内阻较小
G.导线、开关若干
请在虚线框内画出能准确测量电阻R的电路图(要求在电路图上标出元件符号).请根据设计的电路图写出Rx的测量值表达式:
Rx=________.
3.【解析】
(1)由题知选择×
100倍率的电阻挡,正确操作时,发现多用电表的指针偏转角度太大,由多用电表的电阻刻度特点可知,为了使读数准确,指针要摆到表盘中央附近,则要把×
100倍率挡换成×
10倍率挡.由欧姆表表盘的读数规则可知测量结果为12×
10Ω=120Ω.
(2)已知电源电动势E=6V,而电压表V的量程为50V,相比较可得知,此电压表不可选,误差太大.
由电源电动势E=6V,被测阻值约120Ω可知:
通过Rx的最大电流约为I=
=50mA.此题要用伏安法测电阻,测量中表的指针要有较大角度偏转误差才会较小,同时知A1的量程和内阻.可将定值电阻R0与A1串联改装成一电压表测Rx两端的电压.滑动变阻器的最大阻值R=10Ω,比被测电阻Rx小得多,则采取分压接法,电路图如图所示.
由电路图可知,Rx两端电压Ux=I1(R0+r1)
Rx中的电流Ix=I2-I1
则Rx=
(R0+r1)
【答案】
(1)①换用×
10倍率的挡位 ③120
(2)电路图见解析
(R0+r1)