高考电阻的测量.docx

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高考电阻的测量

电阻的测量实验拓展

电阻的测量是高中物理的一个重要实验，也是高考的热点问题。

所测量阻值的电学元件有：

金属、半导体、电流表、电压表等，所用的方法归纳如下图：

一、伏安法测电阻

（1）电流表外接法

电压表示数：

UV=UR电流表示数：

IA=IR+IV

，测量值偏小，适于测量小阻值电阻。

（2）电流表内接法

电压表示数：

UV=UR+UA电流表示数：

IA=IR

，测量值偏大，适于测量大阻值电阻。

选择电流表接法的判断原则：

①当

时，选用电流表内接法。

②当

时，选用电流表外接法。

③当

时，选用电流表内接法和外接法都可以。

（3）在RX大小未知的情况下，可以用试触法判断

如果电压表示数变化很大，那么电流表外接（b点）

如果电流表示数变化很大，那么电流表内接（a点）

二、欧姆表测电阻（多用电表的欧姆档）

三、伏安法测电阻基本情景变式

1.无电流表。

根据伏安法测电阻的基本原理可知，无电流表时只要找到能够等效替代电流表的其他器材即可，比如：

（1）已知电阻与理想电表并联替代电流表（如图5所示）；

（2）用已知内阻的电压表替代电流表（如图6所示）；

（3）无电流表时的半偏法（测量电压表内阻）（如图8所示）。

2.无电压表。

根据伏安法测电阻的基本原理可知，无电压表时只要找到能够等效替代电压表的其他器材即可，比如：

（1）已知电阻与理想电流表串联替代电压表（如图9所示）；

（2）无电压表时的等效替代法（如图10所示）；

（3）无电压表时的半偏法（测表头内阻）（如图11所示）。

3.把实验题当作计算题处理。

（1）根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量；

（2）根据欧姆定律的变式

求解电阻。

在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中，只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量（外电压的变化量始终等于内电压的变化量），就可以求出电源的内阻

。

纵向：

伏安法及变式

1°电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻

2°两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻

3°两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻

5、比较法

某些问题中，因实验器材不具备（缺电流表或电压表），或因实验条件限制，或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。

这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理，用“伏安法”的替代形式——“比较法”来设计实验方案。

例7．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。

要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

器材代号

规格

电流表（A1）

量程100mA，内阻r1待测（约40Ω）

电流表（A2）

量程500uA，内阻r2＝750Ω

电压表（V）

量程10V，内阻r3=10kΩ

电阻（R1）

阻值约100Ω，作保护电阻用

滑动变阻器（R2）

总阻值约50Ω

电池（E）

电动势1.5V，内阻很小

开关（K）

导线若干

（1）画出电路图，标明利用器材的代号。

（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式r1＝________________，式中各符号的意义是____________________________________。

解析：

分析题意知道需测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但经分析即使该电流表满偏时两端电压仅为0.4V，远小于10V量程。

这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱”

根据所列仪器的特点，电流表A2内阻已知，由此可采用两电流表并联，因为两电流表两端电压相等即可省去电压的测量，从而减小实验误差，由I2r2＝I1r1得r1=

此题也可理解为“将已知内阻的电流表A2当成电压表使用”。

这实际也是伏安法的一种推广形式。

*测量电表内阻Rg的方法：

①替代法（电阻箱）

左图开关先接1，再接2；右图开关先接a，再接b。

③半偏法

I.恒流半偏法测电流表内阻

如图1中E为电源，其电动势为

，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，A为电流表，用此电路，经以下步骤可近似测得A的内阻RA：

①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于量程I0；（要注意不要使通过电流表的电流超过它的满偏电流值，以免把电表烧坏）②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于

（半偏），然后读出R2的值，当R1比R2大很多时接入R2后，干路中电流变化不大，因此可以取RA

R2。

（偏小）

（适合测量电流表小电阻，要求R1>>RA）

改进方法：

干路串联一个电流表控制Ig不变。

II.恒压半偏法测电压表内阻

某同学设计了用如图2所示的电路测量量程为1V的电压表的内阻RV（RV在800到900Ω之间），实验方法和步骤是：

①断开开关S，按图连好电路

②把滑动变阻器的触头P滑到b端

③将电阻箱的阻值调到零

④闭合开关S

⑤调节滑动变阻器R的阻值，使电压表的示数为1V（满偏）

⑥调节电阻箱R0的阻值使电压表示数为0.5V，（半偏）读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表的内电阻RV的测量值；

⑦最后断开开关S。

（适合测量电压表大电阻，要求RV>>R）

改进方法：

Pb间并联一个电压表控制Ug不变。

当RV远大于R时，能保正Pb两端的电压恒定为电压表的量程1V，调节电阻箱R0的阻值使电压表示数为0.5V，（半偏）即与之串联的电阻箱两端的电压也是0.5V，串联分压，电压与阻值成正比，读出此时电阻箱R0的阻值，即有RV=R0。

（偏大）

15．（6分）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”档时发现指针偏转角度过大，他应该换用_____档（填“×1”或“×100”），换档后，在测量前先要______________。

（2）如图所示，A、B、C是多用表在进行不同测量时，转换开关分别指示的位置，D是多用表表盘指针在测量时的偏转位置。

若是用A档测量，指针偏转如D，则读数为________；

若是用B档测量，指针偏转如D，则读数为_______；

若是用C档测量，指针偏转如D，则读数为_______。

15.（12分）在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金

属直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长L,金属丝的电阻大　　约为5

先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。

（1）从图中读出金属丝的直径为　　　　mm

（2）为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：

A,电压表0-3V,内阻IOk

B,电压表0-15V,内阻50k

C,电流表0-0.6A,内阻0.05

D,电流表0-3A,内阻0.01

E,滑动变阻器，0-10

F、滑动变阻器，0-100

①要求较准确地侧出其阻值，电压表应选，电流表应选，滑动变阻器应选．（填序号）

②实验中他的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误。

错误1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

错误2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

15、（每空2分）

（1）0.679mm

（2）①

②错误1：

导线连接在滑动变阴器的滑片上；错误2：

采用了电流表内接法。

广东卷实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ωm。

课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。

他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。

（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作工程分一下三个步骤：

（请填写第②步操作）

①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；

②将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零；

③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图9（a）所示。

（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图9（b）的A、B、C、D四个电路中选择D电路来测量金属丝电阻；

（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为0.260mm；

（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为12m13m。

（结果保留两位有效数字）

（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。

请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。

（只需写出简要步骤）

①使用多用电表的电压档位,接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压,若电压等于电源电压,说明该元件或导线断路故障。

或②使用多用电表的电阻档位,断开电路或拆下元件、导线,逐个测量各元件、导线上的电阻,若电阻为无穷大,说明该元件或导线断路故障.

16．某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值，准备先用多用电表粗测出它的阻值，然后再用伏安法精确地测量。

实验室里准备了以下器材:

A．多用电表B．电压表Vl，量程6V，内阻约10kΩC．电压表V2，量程15V，内阻约20kΩD．电流表Al，量程0.6A，内阻约0.2ΩE．电流表A2，量程3A，内阻约0.02ΩF．电源：

电动势E=12VG．滑动变阻器Rl，最大阻值10Ω，最大电流为2A

H．滑动变阻器R2，最大阻值50Ω，最大电流为0.2AI．导线、电键若干

（1）在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡，其阻值如图甲中指针所示，出现这种情况的原因是,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用_________欧姆挡；

（2）按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图乙中指针所示，则Rx的阻值大约是_________Ω；

（3）在用伏安法测量该电阻的阻值时，要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，则在上述器材中应选出的器材是

_______________（填器材前面的字母代号）；

（4）在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图。

16．

（1）欧姆表选择开关倍率选择过大（2分）“×1”欧姆挡（2分）

（2）9Ω（2分）（3）BDFGI（2分）（4）如图所示（4分）

13.

（1）（6分）读出下面图9中仪器的读数,游标卡尺读数为cm，螺旋测微器读数为cm。

14.（10分）：

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—10mA，内阻约为40Ω－60Ω

电流表A2量程0—500μA，内阻为1kΩ

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

电键S、导线若干

要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值，请回答下面问题:

（1）上述器材中缺少电压表，需选一只电流表将它改装成电压表，则改装表选用的器材是

（填写器材代号）；

（2）在方框中画出测量Rx阻值的电路图，并在图中表明器材代号；

（3）实验中将电阻箱R2的阻值调到4000Ω，再调节滑动变阻器R1，两表的示数如图10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__________。

图10

13.（6分）

（1）（每空均为3分）游标卡尺读数为1.660cm，螺旋测微器读数为0.5693cm。

（0.5692-0.5696）cm.

14.（10分）

（1）A2R2.

（2）电路如图

（3）6.4mA；240μA；187.5Ω

１６．（1４分）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测电阻丝阻值约为4Ω。

（1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径d。

其中一次测量结果如右

图所示，图中读数为d=mm。

（2）为了测量电阻丝的电阻R，除了导线和开关外，

还有以下一些器材可供选择：

电压表V，量程3V，内阻约3kΩ

电流表A1，量程0.6A，内阻约0.2Ω

电流表A2，量程100μA，内阻约2000Ω

滑动变阻器R1，0～1750Ω，额定电流0.3A

滑动变阻器R2，0～50Ω，额定电流1A

电源E1（电动势为1.5V，内阻约为0.5Ω）

电源E2（电动势为3V，内阻约为1.2Ω）

为了调节方便，测量准确，实验中应选用

电流表________，滑动变阻器_________，

电源___________。

（填器材的符号）

（3）请在右边的方框图中画出测量电阻丝的电阻应采用的电路图，并在图中标明所选器材的符号。

（4）请根据电路图，在下图所给的实物图中画出连线。

（5）用测量量表示计算材料电阻率的公式是ρ=（已用刻度尺测量出接入电路中的金属导线的有效长度为l）。

（6）有的同学认为本实验中可以不使用滑动变阻器，只要准确测量一组电压和电流数据就够了。

你觉得一定要使用滑动变阻器吗？

简述你的理由：

1６．

（1）0.855（

0.002）

（2）A1，R2，E2

（3）电路如右图（4）略（5）

（6）一定要使用滑动变阻器。

因为多次测量取平均值，可以减小偶然误差。

16．（湛江2）（12分）要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：

A．待测电压表V（最程3V，内阻未知）

B．电流表A（量程3A，内阻0.01Ω）

C．定值电阻R（阻值2kΩ，额定电流50mA）

D．蓄电池E（电动势略小于3V，内阻不计）

E．多用电表

F．开关K1、K2，导线若干

有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：

（1）首先，用多用电表进行粗测，选用×100Ω倍率，操作方法正确．若这时刻度盘上的指针位置如图9甲所示，则测量的结果是Ω．

（2）为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图9乙、丙所示的实验电路，你认为其中较合理的电路图是，合理的理由是．

（3）用你选择的电路进行实验时，请简述实验步骤：

__________________________________________________________________________________

（4）用上述所测量的物理量表示电压表的内阻RV=．

16.（10分）某同学使用了如下器材：

电源E（电动势12V）；电压表V（量程为15V，内阻约15KΩ）电流表A（量程100mA,内阻约10Ω）；滑动变阻器（最大电阻为50Ω）；单刀单掷开关；导线若干。

测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图15甲所示，已知小灯泡的额定电压为12V。

（1）请在图15乙的虚线方框中画出此实验电路。

图15

（2）根据设计的电路图在图16的实物上连线。

图16

（3）由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率为P额＝W,

小灯泡电阻的变化特性为。

16.（10分）

（1）实验电路如答图3甲所示（4分；画成限流电路的不能给分，画成分压电路、但电流表内接的可给2分）

（2）实物连线如答图3乙所示（2分；电路图虽有错误，但能按设计电路图连接好实物图，可给这2分）

答图3

（3）1.15（1.14～1.16）（2分）；

灯泡电阻随电压升高而增大（或随温度升高而增大；或电压越高时电阻增大越快）（2分；用其他文字叙述，正确的同样给分）

15．（12分）（广州2）

（1）图11所示的电路，ab、cd、ef、gh四根导线中有一根是断的，其它三根导线及电源、电阻R1、R2、电键S都是好的，为了查出哪根导线断了，在电键S闭合的情况下，某同学准备将多用表的红表笔固定接在电源的正极a，再将黑表笔先后分别依次接b端、d端和f端，并观察多用表的示数，测量前该同学应将多用表调至（将选项代号的字母填在横线上）．

A．欧姆挡B．直流2.5V挡

C．直流10V挡D．直流0.5A挡

（2）一只小灯泡，标有“3V1.5w”字样．现要描绘小灯泡0～3V的伏安特性曲线．实验器材有：

A．最大阻值为10Ω的滑动变阻器

B．电动势为6V、内阻约为1.0Ω的电源

C．量程为0.6A、内阻约为1.0Ω的电流表Al

D．量程为3A、内阻约为0.1Ω的电流表A2

E．量程为3V、内阻约为6kΩ的电压表Vl

F．量程为15V、内阻约为10kΩ的电压表V2

G．开关、导线若干

①电压表应选用；电流表应选用．（将选项代号的字母填在横线上）

②在该实验中，设计了如图12所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是（将选项代号的字母填在横线上）

③以下是该实验的操作步骤：

A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路．

B．调节滑动变阻器触头的位置，保证闭合开关前使变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大．

C．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数（U，I），移动变阻器的滑动触头，每移动一次记下一组（U，I）值，共测出12组数据．

D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线．

指出以上步骤中存在错误或不妥之处：

12．（11分）某同学设计了一个如图7所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：

待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1

）、电阻箱（0～99.99

）、滑动变阻器（0～10

）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。

考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。

（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20

。

试分析该测量产生误差的原因是_________________________________________。

（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：

①_______________________________________________________________________；

②_______________________________________________________________________；

（3）图8是由实验数据绘出的

图象，由此求出待测干电池组的电动势E＝____________V、内阻r＝_____________

。

（计算结果保留三位有效数字）

13.

（1）、（2分）甲、乙、丙三位同学在使用不同的游标卡尺测量同一个物体的长度时，测量的结果分别如下：

甲同学：

使用游标为50分度的卡尺，读数为12.045cm

乙同学：

使用游标为10分度的卡尺，读数为12.04cm

丙同学：

使用游标为20分度的卡尺，读数为12.045cm

从这些实验数据中可以看出读数肯定有错误的是同学。

（2）（6分）为了测量一个欧姆表内部电源的电动势，某同学仅利用提供给他的一个量程满足要求,内阻约2千欧的电压表完成了测量．已知欧姆表刻度盘上中央刻度值为‘20’．

①请在图中用实线把两表连接成测量电路．

②实验中应把欧姆表选择开关调至挡．

13．

（1）甲（2分）；⑵②×100

14.（12分）为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路。

闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U—I直线。

请回答下列问题：

⑴根据图乙中的M、N两条直线可知（）

A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的

B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的

C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的

D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的

⑵图像中两直线交点处电路中的工作状态是（）

A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端B．电源的输出功率最大

C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5WD．电源的效率达到最大值

⑶根据图乙可以求得定值电阻R0=____Ω，电源电动势E=___　V，内电阻r=____Ω。

14.

（1）BC

（2）ABC（3）2.01.501.0

16．有一内阻未知（约25kΩ~35kΩ）、量程未知（约25V~35V），共有30个均匀小格的直流电压表V.

（1）（7分）某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30。

①请你将他们的实验电路连接起来，他们在实验过程中，欧姆档的选择开关拨至倍率“×”。

②在实验中，同学读出电压表的读数为U，欧姆表指针所指的刻度为n，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，写出欧姆表电池的电动势表达式E＝

（2）（7分）若在实验过程中测得该电压表内阻为30kΩ，为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用，要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度。

标准电压表V1：

量程3V，内阻为3kΩ

电流表A：

量程0~3A，内阻未知

滑动变阻器：

总阻值1kΩ

稳压电源E：

30V，内阻不能忽略

电键、导线若干

①在右边方框中画出实验电路图

②选用记录数据中任一组，写出计算量程的表达式Ug=______________。

式中各字母的意义是：

___________________________________________。

16．

（1）①电路如下图所示，（2分）“×1k”．（2分）

②

（3分）

（2）①如右图所示（3分）．

②

（2分），

其中N为V表指针所指格数，U1为V1表读数。

（2分）

１６．（１２分）如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端．　　⑴为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：

①用多用电表的电阻档测量a、b间的电阻；

②用多用电表的电压档测量a、b间的输出电压；

③用多用电表的电流档测量a、b间的输出电流．

你认为以上测量中不妥的有：

　（填序号）．

⑵含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示．请你完成U-I图线，并由图线求出等效电源的电动势E=V，内阻

r=Ω．

⑶由于电压表和电流表内阻的影响不可忽略，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比　　，测得的内阻与实际值相比　　（填“偏大”、“偏小”或“相同”）．

16．⑴①③……………………………………………（2分）

⑵作图（2分）1.45（±0.02）（1分）0.75（±0.02）（1分）

⑶偏小（1分）偏小（1分）