1、高考物理专题特殊方法测电阻电桥法10页2020高考物理专题特殊方法测电阻电桥法一、实验题1某学习小组利用图甲所示的电路测量电源的电动势及内阻。(1)按照原理图甲将图乙中的实物连线补充完整_。(2)正确连接电路后,进行如下实验。闭合开关S,通过反复调节滑动变阻器R1、R2,使电流表A3的示数为0,此时电流表A1、A2的示数分别为100.0 mA和80.0 mA,电压表V1、V2的示数分别为1.60 V和1.00 V。再次反复调节R1、R2,使电流表A3的示数再次为0,此时电流表A1、A2的示数分别为180.0 mA和40.0 mA,电压表V1、V2的示数分别为0.78 V和1.76 V。i实验中
2、调节滑动变阻器R1、R2,当电流表A3示数为0时,电路中B点与C点的电势_。(选填“相等”或“不相等”)ii为了提高测量的精确度,电流表A3的量程应选择_A00.6 A B0100 mA C0500 A测得电源的电动势E =_V,内阻r =_。(结果保留3位有效数字)2惠斯通电桥是电学实验中测电阻的一个常用方法.是在1833年由Samuel Hunter Christie发明,1843年由查理斯惠斯登改进及推广的一种测量工具。它用来精确测量未知电阻器的电阻值,惠斯登桥可以获取颇精确的测量。如图1就是一个惠斯通电桥电路图。(1)在图1中,在a、b之间搭一座“电桥”,调节四个变阻箱R1、R2、R3
3、、R4的阻值,当G表为零时(此时也称为“电桥平衡”),4个电阻之间的关系是:_(2)我们现在想要测量某个未知电阻Rx,实验室有如下器材:A.一个电阻箱R B.一个滑动变阻器R0 C一个灵敏电流计G D.一个不计内阻的恒定电源E E.开关、导线若干根据惠斯通电桥测量电阻的原理设计了如图2所示电路进行实验,有以下实验操作: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,读出此时变阻箱阻值R1 =200;B、将Rx与变阻箱R互换位置,并且控制_不动,再次调节_,直至电桥再次平衡时,读出此时变阻箱阻值R2=800;C、由以上数据即可得Rx的阻值,其大小为Rx=_3李明同学想要测量某
4、个未知电阻R1,他的手边共有仪器如下:一个电阻箱R、一个滑动变阻器R0、一个灵敏电流计G、一个不计内阻的恒定电源E、开关、导线若干。他首先想到用伏安法或者电表改装知识来设计电路,但发现由于仪器缺乏无法实现。苦恼之余去寻求物理老师的帮助。老师首先给了他一道习题要求他思考:(1)如图甲,在a、b之间搭一座“电桥”,调节四个变阻箱R1、R2、R3、R4的阻值,当G表为零时(此时也称为“电桥平衡”),4个电阻之间的关系是_。(2)聪明的李明马上想到了改进自己的实验,他按照以下步骤很快就测出了Rx按图乙接好电路,调节_,P为滑动变阻器的滑片,当G表示数为零时,读出此时变阻箱阻值R1;将Rx与变阻箱R互换
5、位置,并且控制_不动,再次调节_,直至电桥再次平衡时,读出此时变阻箱阻值R2;由以上数据即可得Rx的阻值,其大小为Rx=_。4某实验小组为了较准确测量阻值约为20的电阻Rx,实验室提供的器材有:A待测定值电阻Rx:阻值约20 B. 定值电阻R1:阻值30 C定值电阻R2:阻值20D电流表G:量程3mA,0刻度在表盘中央,内阻约50E. 电阻箱R3:最大阻值999.99F.直流电源E,电动势1,5V,内阻很小G滑动变阻器R2(20 ,0. 2 A)H.单刀单掷开关S,导线等该小组设计的实验电路图如图,连接好电路,并进行下列操作。(1)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表示数适当。(2)若灵敏电流计
6、G中的电流由C流向D再调节电阻箱R3,使电阻箱R3的阻值_(选填“增大”或“减小”),直到G中的电流为_(填“满偏”、“半偏”或“0”)。(3)读出电阻箱连入电路的电阻R3,计算出Rx 。用R1、R2、R3表示Rx的表达式为Rx=_5某实验小组用如图所示的电路图来测量电流表(量程2mA,内阻约为200)的内阻,除待测电流表、1.5V的电源、开关和导线外,还有下列可供选择的实验器材:A.定值电阻R1B.定值电阻R2C.滑动变阻器R3(最大阻值为20)D.滑动变阻器R4(最大阻值为1000)E.电阻箱Rx(最大阻值为999.9)F.灵敏电流计G(内阻很小可忽略)(1)为确保安全,精准实验。滑动变阻
7、器应选用_(填写器材前对应的字母)。(2)用笔画线代替导线,将实物连接成实验电路图_。(3)在闭合开关前滑片应掷_(填“a”或“b”)端,然后移动滑动变阻器的滑片使待测表的示数适当后再不移动滑片,只调节Rx,发现当Rx=400时灵敏电流计的示数正好为零;将电阻箱和待测电流表位置互换,其他不动,再次调节Rx=100时灵敏电流计的示数又正好为零,由此可知待测电流表的内阻为_。参考答案1 (1)如图所示; i相等 iiC 2.87 1.50【解析】(1)根据原理图连接实物图如图所示;(2)i、实验中,调节滑动变阻器,当电流表示数为0时,说明电流表两端电势差为零,故电路中B点与C点的电势相等;ii、为
8、了使实验结果更精确,必须严格控制B、C两点电流为零,如果电流表A3的量程相比与电路中的电流太大,会造成BC中有电流,但是读不出来,显示为零,所以应选择量程非常小的,故选C;iii、根据电路规律可知,第一次实验中,路端电压为,干路电流为;第二次实验中有,干路电流为;由闭合电路欧姆定律可知,联立解得【点睛】该实验的关键是明确实验原理,即利用等势法求解,要求BC两点的电势相等,即无电流通过BC,所以在选择A3时一定要选择量程非常小的电流表,然后利用电路结构,结合闭合回路欧姆定律,求解电源电动势和内阻2 R1R4=R2R3 R P R 400【解析】(1)由图可知,要使G中电流为零,其两端的电势差为零
9、;则由串并联电路的规律可知,上下两电路中电阻的比值相等;即一定有,解得;(2)由题意可知采用电桥平衡法进行实验;故应调节R,使G表中电流为零,此时读出变阻箱的阻值,则与的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值;应控制P不动,使两边电阻的比值不变;互换与变阻箱R;再次调节R,使电流计读数为零,读出变阻箱的阻值,则也有比值等于左右两边电阻的比值;根据题意有,解得【点睛】根据电桥的平衡,分析出电阻关系,是惠斯通电桥测电阻的原理。根据此原理就可以设计测电阻的步骤,并完成实验。本题跳出常规,着眼素质,恰到好处的“变”,但只要认真分析题意就可以找出实验的具体方法和依据;这也是近几年实验考查一个新的走向,考生
10、需要多关注此类试题3; R; P; R; 【解析】【详解】(1) 由图可知,要使G中电流为零,其两端的电势差为零;则由串并联电路的规律可知,上下两电路中电阻的比值相等;即一定有:,解得:;(2)由题意可知,李明采用电桥平衡法进行实验;故应调节R,使G表中电流为零,此时读出R1,则R1与Rx的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值;应控制P不动,使两边电阻的比值不变;互换Rx与变阻箱R;再次调节R,使电流计读数为零;则也有比值等于左右两边电阻的比值;根据题意有:,解得:。4增大 0 Rx= 【解析】【详解】(2)本实验采取电桥法测电阻,所以当电流由C流向D,说明C点电势高,所以应该增大电阻箱R3的阻值使回路电阻增大,电流减小,C点电势降低,直到C、D两点电势相同,电流计中电流为零。(3)根据C、D两点电势相同,可得:,联立解得Rx=。5 C b 200【解析】(1)由于电源电动势较小,而两个滑动变阻器都没有额定电流时认为两个都是安全的,此时为便于调节滑动变阻器宜小不宜大,选C即可。(2)实物图如图所示。(3)为确保电路安全,闭合开关前滑片应掷b端,让分压电路的电压最小。当Rx=400时电流计的示数正好为零,表明;将电阻箱和待测电流表位置互换,电流计的示数又正好为零时有,于是有,代入数据得。
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