第八章微专题12　测量电阻的其他方法课件2027届高考物理一轮复习

微专题12测量电阻的其他方法考点一双电表差值法命题视角理解双电表差值法原理,巧解实验测量电阻问题1.电流表差值法(如图所示)(1)基本原理:通过定值电阻R0的电流I0=I2-I1,电流表A1两端的电压U1=(I2-I1)R0。2.电压表差值法(如图所示)【典例1】

(电流表差值法·中等)某小组通过实验探究某热敏电阻的阻值Rx与温度的关系。实验室可提供的器材:热敏电阻Rx、学生电源(通过调节可输出0~12V的电压)、温控箱(能显示温度并可调节温度)、电流表A1(量程为0.6A,内阻r1约为1Ω)、电流表A2(量程为0.6A,内阻r2=5Ω)、电压表V(量程为3V,内阻r3约500Ω)、滑动变阻器R0(最大阻值为50Ω)、导线和开关若干。(1)为了更准确地描述出热敏电阻Rx随温度变化的关系,在图甲所示的电路图中,1应选

;2应选

(选填“电流表A1”“电流表A2”或“电压表V”)。

电流表A1电流表A2解析:(1)电源电压为12

V,电压表量程为3

V,所以电压表不可选用,电流表A2的内阻已知,可以当成电压表使用,电流表A1内阻未知,可以用来测干路电流,所以1应选电流表A1,2应选电流表A2。(2)闭合开关S,调节滑动变阻器。记下1电表的示数为x1,2电表的示数为x2=

A(如图乙所示),则Rx=

(用题中所给相关物理量的字母表示)。0.50(3)实验中改变温控箱的温度,分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值,得到了如图丙所示的Rx-t图像。根据所给的Rx-t图像可以看出,该热敏电阻的阻值与温度的关系式是Rx=

。

【典例2】

(电压表差值法·中等)学生实验小组要测量量程为3V的电压表的内阻RV(约为1kΩ~3kΩ),可选用的器材有:多用电表;电源E(电动势约5V);电压表V1(量程5V,内阻约3kΩ);定值电阻R0(阻值为800Ω);滑动变阻器R1(最大阻值50Ω);滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ);开关S,导线若干。完成下列填空:(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,先将红、黑表笔短接调零后,选用图中

(选填“A”或“B”)方式连接进行测量。

A解析:(1)由多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知,测量电阻时电源在多用电表内,故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极”“正极”相连。故选A。(2)该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15,电阻挡的选择开关拨至倍率

(选填“×10”“×100”或“×1k”)挡,多用电表和电压表的指针分别如图甲、乙所示,多用电表的读数为

Ω,电压表的读数为

V。计算出多用电表中电池的电动势为

V(结果保留三位有效数字)。×10016001.402.71(3)为了提高测量精度,他们设计了如图丙所示的电路,其中滑动变阻器应选

(选填“R1”或“R2”)。

R1解析:(3)由题图丙所示的电路知,滑动变阻器采用的是分压式连接,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器,即R1。(4)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1和待测电压表的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻RV=

(用U1、U和R0表示)。

考点二等效替代法命题视角掌握等效替代法原理,巧解实验等效测量电阻问题如图所示,先让S掷向1,调节R2,使电表指针指在适当位置读出电表示数;然后将S掷向2,保持R2阻值不变,调节电阻箱R1的阻值,使电表的读数仍为原来记录的读数,则R1的读数等于待测电阻的阻值。【典例3】

(中等)(2025·浙江1月选考)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)Rt的阻值随温度变化的规律,设计了如图所示电路。器材有:电源E(4.5V,0.5Ω),电压表(3V,50kΩ),滑动变阻器R(A:“0~10Ω”或B:“0~100Ω”),电阻箱R1(0~99999.9Ω),开关、导线若干。(1)要使cd两端电压U0在实验过程中基本不变,滑动变阻器选

(选填“A”或“B”)。

A解析:(1)要使c、d两端电压U0在实验过程中基本不变,滑动变阻器应该选择阻值较小的A。(2)正确连线,实验操作如下:①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关S1;②开关S2切换到a,调节滑片P使电压表示数为U0=2.50V;再将开关S2切换到b,电阻箱调至R1=200.0Ω,记录电压表示数U1=1.40V、调温箱温度t1=20℃,则温度t1下Rt=

Ω(结果保留三位有效数字);

③保持R1、滑片P位置和开关S2状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下Rt的阻值。157(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻Rt的简要方案。

。

考点三半偏法命题视角掌握半偏法原理,巧解电表内阻测量问题1.半偏法测电流表内阻(1)实验电路图,如图所示。(2)实验步骤。①按如图所示的电路图连接实验电路;②断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其量程Im;(3)实验条件:R1≫RA。(4)测量结果:RA测=R2<RA。(5)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)实验电路图,如图所示。(2)实验步骤。①按如图所示的电路图连接实验电路;②将R2的阻值调为零,闭合S,调节R1,使电压表读数等于其量程Um;(3)实验条件:R1≪RV。(4)测量结果:RV测=R2>RV。【典例4】

(半偏法测电流表内阻·中等)实验室有一个量程为I=3A的电流表出现故障,修复该电流表的实验过程如下。(1)取出电流表中的表头G,检查确认表头正常。用标准电表测出表头G的满偏电流Ig=3mA。(2)测量表头内阻如图甲所示。将滑动变阻器滑片移到a端,先闭合开关S1,调节滑动变阻器,直至表头G指针满偏。再闭合开关S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,仅调节电阻箱阻值,直至表头G示数为满偏示数的一半,此时电阻箱示数如图乙所示。则表头G的内阻为Rg=

Ω。

10解析:(2)由题可知,电流表的内阻等于电阻箱接入电路中的阻值,即有Rg=(0×1+1×10+0×100+0×1

000)

Ω=10

Ω。(3)图丙所示为该电流表内部电路,经检查确定只有R2损坏。需要依据图中R1、R3及上述相关数据计算R2的阻值,则R2=

(应用上述相关物理量字母表示)。

(4)测量知R1=15Ω,R3=0.10Ω,则R2=

Ω。(结果保留两位有效数字)

0.025解析:(4)将数据代入上式,解得R2=0.025

Ω。(5)选取相应的电阻替换R2,重新安装好电表。由于步骤(2)测电阻存在一定的误差,则该修复后的电表测量出的电流值比实际值

(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。

偏小【典例5】

(半偏法测电压表内阻·中等)小张同学选用如图所示的实验器材测量某电压表的内阻。实物电路连接还未完成,他预想的实验步骤如下:a.正确连接好测量电路,将滑动变阻器的滑片移动到最左端,电阻箱的阻值调到零;b.合上开关S,调节滑动变阻器R1的滑片位置,使得电压表的指针指到满刻度;c.调节滑动变阻器R1的滑片位置和电阻箱R的阻值,使得电压表的指针指到满刻度的一半;d.读出电阻箱接入电路中的电阻值R,即为电压表内电阻RV的测量值。选择的实验器材是:A.待测电压表:量程为3.0V,标称阻值为2000Ω;B.滑动变阻器:最大阻值为500Ω,额定电流为0.3A;C.电阻箱:最大阻值为9999Ω;D.电池组:电动势约为4V,内阻约为1Ω;E.导线和开关等。(1)推测小张同学测量电压表内电阻的原理,补画好实物电路连接;答案及解析:(1)可推测出测量内阻的原理为电压半偏法,电路图如图甲,实物连接如图乙。(2)在上述实验步骤中,有错误的步骤是

,改正为

;

c保持滑动变阻器R1的解析:(2)上述实验步骤中,有错误的步骤是c,改正为:保持滑动变阻器R1的滑片位置不变,调节电阻箱R的阻值。滑片位置不变,调节电阻箱R的阻值(3)小张同学发现电压表内电阻的测量值与标称阻值误差较大,与同学讨论后找到了减小误差的正确方法,重新正确操作实验:①选择阻值

(选填“更大”或“更小”)的滑动变阻器;

更小解析:(3)①由于电阻箱的接入,将使得分压式电路两端的电压升高,故此电压表内电阻的测量值将偏大。欲减小误差,应满足滑动变阻器的电阻R1≪RV,电阻箱接入后并联部分电阻变化小、电压升高少,故应选择阻值“更小”的滑动变阻器;②重做步骤a时,欲将电阻箱的阻值调到零,但“×10”调节旋钮被卡住(内部电路连接正常),此时读数为R2;重做步骤c,使得电压表的指针指到满刻度的四分之三,此时电阻箱的读数为R3,可计算出电压表内电阻RV的测量值为

。

3R3-4R2(4)由于电压表内电阻RV的测量存在系统误差,将该电压表改装成0~15V的电压表去测量电压,测量值会

(选填“偏大”或“偏小”)。

偏小考点四电桥法命题视角掌握电桥法原理,巧解实验电阻测量问题1.操作:如图甲所示,实验中调节电阻箱R3,使灵敏电流计G的示数为0。2.原理:当IG=0时,有UAB=0,则UR1=UR3,UR2=URx;电路可以等效为如图乙所示。【典例6】

(中等)(2025·金华三模)小明同学测量某热敏电阻RT(其室温下电阻约为2kΩ)的阻值随温度变化的关系,设计了如图1所示电路,所用器材有:电源E(1.5V,0.5Ω),R1、R2各为280Ω的电阻,电阻箱R3(0~99999.9Ω),滑动变阻器R4(0~10Ω),微安表(200μA,内阻约500Ω