适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第10章电路及其应用第7讲专题提升电阻测量的五种常见方法

第7讲专题提升:电阻测量的五种常见方法1.(2022全国甲卷)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有电源E(电动势1.5V,内阻很小),电流表A(量程10mA,内阻约10Ω),微安表G(量程100μA,内阻Rg待测,约1kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10Ω),定值电阻R0(阻值10Ω),开关S,导线若干。(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图。(2)某次测量中,微安表的示数为90.0μA,电流表的示数为9.00mA,由此计算出微安表内阻Rg=Ω。

2.实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为30Ω的电阻Rx的阻值,图中R0为标准电阻,阻值为R0=5.4Ω;V1、V2为理想电压表,S为开关,R为滑动变阻器,E为电源,采用如下步骤完成实验。(1)按照图甲所示的实验原理电路图在图丙中连接好实物电路。丙(2)实验开始之前,将滑动变阻器的滑片置于位置(选填“最左端”“最右端”或“中间”)。合上开关S,改变滑片的位置,记下V1、V2的示数分别为U1、U2,则待测电阻的表达式为Rx=(用U1、U2、R0表示)。

(3)为了减小偶然误差,改变滑片的位置,多测几组U1、U2的值,作出的U2-U1图像如图乙所示,图像的斜率为k=(用R0、Rx表示),可得Rx=Ω。

3.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω。(1)将报警系统原理电路图连接完整。(2)在电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。

(3)按照下列步骤调节此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω;滑动变阻器的滑片应置于(选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是

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②将开关向(选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至。

(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。4.某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为0~100μA,内阻约为2500Ω)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20Ω,另一个最大阻值为2000Ω);电阻箱R3(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。甲乙(1)按原理图甲,用笔画线代替导线将图乙中的实物连接成完整电路。(2)①R1的最大阻值为(选填“20”或“2000”)Ω。

②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图甲中滑动变阻器的端(选填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱R3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R3和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将R3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:

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5.(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。甲可供选择的器材有:待测热敏电阻RT(实验温度范围内,阻值约几百欧到几千欧);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(不含温控装置)连接成完整电路。乙(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为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像。由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐(选填“增大”或“减小”)。

丙参考答案第7讲专题提升:电阻测量的五种常见方法1.答案(1)见解析图(2)990解析(1)为准确测出微安表两端的电压,可让微安表与定值电阻R0并联,再与电流表串联。由于电源电压过大,并且为了测量多组数据,因此滑动变阻器采用分压式接法,实验电路原理图如图所示。(2)流过定值电阻R0的电流I=IA-Ig=9.00mA-0.09mA=8.91mA微安表两端的电压U=IR0=8.91×10-2V微安表的内阻Rg=UIg2.答案(1)见解析图(2)最右端U2U(3)RxR解析(1)完整的实物电路如图所示。(2)为了保护电表,防止电流过大,由于电压表V1和滑动变阻器滑片右侧并联,则闭合开关前,将滑动变阻器的滑片置于最右端位置。由串联电路电流相等结合欧姆定律得U整理得待测电阻的表达式为Rx=U2U1(3)由U整理得U2=RxR则U2-U1图像的斜率k=R由题图乙可知k=R又R0=5.4Ω解得Rx=27Ω。3.答案(1)见解析图(2)R2(3)①650.0b接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏②c报警器开始报警解析(1)电路连线如图所示(2)在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏,可知外电阻的取值范围大约是1820×10-3Ω=900Ω≤R≤1810×10-3Ω=1800Ω,报警器的电阻是650(3)①本题采用的是等效替换法,先用变阻箱来代替热敏电阻,所以变阻箱的阻值要调节到热敏电阻的临界电阻也就是在60℃时阻值为650.0Ω;为防止接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏,滑动变阻器的滑片应置于b端;②先把变阻箱的电阻接入电路,调节滑动变阻器的电阻,调至报警器开始报警时,保持滑动变阻器的阻值不变,接到热敏电阻上,当热敏电阻的阻值是650.0Ω时,也就是温度达到了60℃,报警器开始报警。4.答案(1)见解析图(2)①20②左③相等④2550(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程解析(1)实物连接如图所示(2)滑动变阻器R1采用分压式接法,为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器。为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端对应的位置。将电阻箱R3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接通前后在接点B到滑片D中无电流流过,可知接点B与D所在位置的电势相等。设滑片D两侧电阻分别为R21和R22,由接点B与D所在位置的电势相等可知R3∶RμA=R21∶R22;同理,当R3和微安表对调时,仍有RμA∶R3=R21∶R22;联立两式解得RμA=2550Ω。(3)为了提高测量精度,应调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。5.答案(1)R1(2)见解析图(3)3500大于(4)减小解析(1)本题用半偏法测量热敏电阻的阻值,应尽可能让热敏电阻所在支路的电压在S2闭合前后保持不变,由于该支路与滑动变阻器左半部分并联,滑动变阻器的阻值越小,S2闭合前、后该部分电阻变化越小,从而电压的值变化越小,故滑动变阻器应选R1。(2)实物电路图如图所示(3)微安表半偏时,该支路的总