高考物理特训核心素养系列（七）

第八单元核心素养系列（七）2023届1《高考特训营》·物理01素养教练02素养专练1．电桥法测电阻电桥法测电阻的电路如图所示．图中R1、R2为定值电阻，R3为电阻箱，Rx为待测电阻．科学思维——电阻测量的几个巧妙方法

典例1

(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA，内阻大约为2500Ω)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20Ω，另一个阻值为2000Ω)；电阻箱RZ(最大阻值为99999.9Ω)；电源E(电动势约为1.5V)；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：①R1的阻值为________Ω(选填“20”或“2000”)．②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________(选填“左”或“右”)端对应的位置；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2500.0Ω，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________(选填“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2601.0Ω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：_______________________.答案：(1)见解析图(2)①20

②左③相等④2550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表的示数接近满量程解析：(1)根据题中的原理图(a)，将题图(b)中的实物连线如图所示．

(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表的示数接近满量程．2．等效替代法测电阻测量某电阻的阻值时，用电阻箱替换待测电阻，调节电阻箱的阻值，当两者对电路引起的效果相同时，如电流相等、分压相等，则待测电阻的阻值与此时电阻箱的阻值相等．电流等效替代法测电阻的电路图如图．实验步骤：先把滑动变阻器R2和电阻箱R1的阻值调到最大，然后合上开关S1，把单刀双掷开关S2打到1，调节滑动变阻器的阻值，使电流表有一合适的示数I0.再把单刀双掷开关S2打到2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I0，则此时电阻箱的示数即为待测电阻Rx的阻值．[说明]

等效替代法测电阻的优点是消除了电流表A内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱的电阻R1不能连续变化．典例2

(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω；电源E(电动势为6V，内阻可忽略)；电压表V(量程150mV)；定值电阻R0(阻值为20.0Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0℃，实验得到的数据见下表．回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端．(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线．t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

(3)由图(b)可得到RT在25～80℃范围内的温度特性，当t＝44.0℃时，可得RT＝________Ω.(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.答案：(1)b

(2)见解析(3)450.0(440.0～460.0)(4)620.0

33.0解析：(1)由图(a)可知，滑动变阻器采用限流接法，实验开始时应让电路中电流最小，所以滑动变阻器接入的电阻应为最大，故开始时滑片应移动到b端．(2)根据描点法可得出对应的R2－t曲线如图所示．(3)从实验步骤可以看出，本实验测电阻的方法为等效替代法．由R2－t曲线可知，当t＝44.0℃时，对应的R2阻值约为450Ω，即RT＝450Ω.(4)电阻箱的读数为6×100Ω＋2×10Ω＝620.0Ω，由R2－t曲线可知，对应的温度为33.0℃.3．半偏法测电表内阻(1)半偏法测电流表内阻①实验步骤a．按如图所示连接实验电路；b．断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表示数等于其量程Im；②实验条件：R1≫RA.③测量结果：RA测＝R2<RA.④误差分析：当闭合S2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小．(2)半偏法测电压表内阻①实验步骤a．按如图所示连接实验电路；b．将R2的阻值调为零，闭合S，调节R1的滑动触头，使电压表示数等于其量程Um；②实验条件：R1≪RV.③测量结果：RV测＝R2>RV.典例3

(2016·全国卷Ⅱ)某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流电源E(电动势3V)，开关1个，导线若干．实验步骤如下：①按电路原理图甲连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)．(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100μA

B．250μA

C．500μA

D．1mA答案：(1)R1

(2)连线见解析图(3)2520

(4)D解析：(1)为了使电阻箱调节时，滑动变阻器分得的电压变化很小，分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好，因此应选用R1.(2)实物连接如图所示．

1．用如图所示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为(

)C

2．(2021·广东卷)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律．根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材．(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势．选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔________，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0Ω”处．测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转的角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而________．(2)再按下图连接好电路进行测量．①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到________(选填“a”或“b”)端．将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01，闭合开关S，调节滑动变阻器R1接入电路的阻值，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置；记录此时电压表和电流表的示数、T和R01，断开开关S.再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S，反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同，记录此时电阻箱的阻值R02，断开开关S.②实验中记录的R01________(选填“大于”、“小于”或“等于”)R02.此时热敏电阻阻值RT＝________．答案：(1)短接减小(2)①b

②大于R01－R02解析：(1)选择倍率适当的欧姆挡，将两表笔短接；欧姆表指针向右偏转角度越大，则阻值越小，可判断热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．(2)①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的阻值调到最大，即将滑片滑到b端．②因两次电压表和电流表的示数相同，所以有R01＝R02＋RT，即

RT＝R01－R02，可知R01大于R02.3．(2021·山东卷)热敏电阻是传感器中经常使用的元件．某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值几百欧到几千欧)；电源E(电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω)；电阻箱R(阻值范围0～9999.99Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω)；微安表(量程100μA，内阻等于2500Ω)；开关两个，温控装置一套，导线若干．同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)．(2)请用笔画线代替导线，将实物图乙(不含温控装置)连接成完整电路．(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的示数为6000.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为________Ω(结果保留到个位)，该测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值．(4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图象．由图象可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(选填“增大”或“减小”)．答案：(1)R1

(2)见解析(3)3500大于(4)减小解析：(1)由题意可知，该学习小组采用半偏法测量热敏电阻的阻值，实验时应尽可能让测量电路(含热敏电阻、微安表、滑动变阻器和开关S2)的电压在S2闭合前、后保持不变．由于测量电路与滑动变阻器左侧部分并联，所以滑动变阻器的阻值越小，S2闭