2027届新高考物理热点精准复习活用电阻测量六法(科学思维)

2027届新高考物理热点精准复习活用电阻测量六法(科学思维)伏安法是测量电阻的最基本方法,在一定的实验条件下,由伏安法又衍生出了一些测量电阻的其他方法,如伏伏法、安安法、半偏法、等效替代法、电桥法等。角度1

伏安法测电阻

角度2

伏伏法测电阻伏伏法又称电压表差值法,是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图甲、乙所示。(1)已知内阻的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用。

针对练(2024浙江宁海中学高三选考模拟)某同学要测量某电压表的内阻,可利用的实验器材有:A.待测电压表V1(量程为3V,内阻不到2kΩ);B.标准电压表V2(量程为6V,内阻约为3kΩ);C.电源E(电动势为6V,内阻很小);D.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω);E.定值电阻R0(阻值为3kΩ);F.开关S,导线若干。甲乙(1)请根据实验电路图甲补全如图乙所示的实物连线。(2)当待测电压表V1的示数为U1时,标准电压表V2的示数为U2,改变滑动变阻器滑片位置,经过多次测量,得到多组U1、U2的数值,以U2为纵坐标,U1为横坐标,画出的U2-U1图像是斜率为3的直线,则待测电压表V1的内阻RV=

Ω。

(3)把待测电压表V1改装成量程为15V的电压表,需要

(选填“串”或“并”)联一个阻值R'=

Ω的定值电阻。

(4)把改装后的电压表跟标准电压表进行校对,发现改装后的电压表示数总是比标准电压表示数大,说明在改装电压表时选用的定值电阻的阻值

。(选填“偏大”或“偏小”)

见解析图1500串6000偏小解析

(1)根据实验电路图补全实物连线,如图所示。

角度3

安安法测电阻安安法又称电流表差值法,是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法,常见电路如图甲、乙所示。(1)已知内阻的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表代替电压表使用。(2)原理:电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,电流表A1的内阻为r1,则①图甲中,根据电路知识有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1。②图乙中,根据电路知识有I1(r1+Rx)=(I2-I1)R0,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1。针对练(2024浙江杭州高三开学考试)实验室购买了一捆标称长度为1000m的铜导线,可以通过实验测定铜导线的实际长度是否达标,查得铜的电阻率ρ=1.7×10-8Ω·m,并用多用电表电阻挡粗测得铜导线的电阻为14Ω,请设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案,除待测导线Rx外,实验室还提供了下列器材:A.电流表A1(量程为0~200mA,内阻RA1=2.5Ω);B.电流表A2(量程为0~500mA,内阻未知);C.电压表V1(量程为0~15V,内阻RV1=3kΩ);D.滑动变阻器RL(阻值范围为0~10Ω,额定电流为0.4A);E.定值电阻R1=200Ω; F.定值电阻R2=20Ω;G.电源(电动势E=5V,内阻可以忽略); H.开关S、导线若干。已知所有电表均由同一表头改装,请回答下列问题:甲(1)用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图甲所示,则测量值为

mm。

(2)根据以上器材和粗测导体电阻值的情况,选择合适的器材来完成对导线电阻Rx的测量,要求电表能有较大的偏转,则使用的两个电表应该是_____

和

,定值电阻应选择

(均选填器材前面的字母代号)。1.205ABF(3)在图乙所示的虚线框中画出完整的实验电路原理图。(4)测量时发现两个电表的偏转角度总是相同,通过计算可得导线的实际长度为

m(结果保留两位有效数字),即可知道实际长度是否达标。

见解析图1.0×103解析

(1)根据题图甲可得螺旋测微器读数为d=1

mm+20.5×0.01

mm=1.205

mm。(2)电源电动势为5

V,电压表量程为15

V,为了确保电压测量值的精度,电压测量不能够选用C,实验要求电表能有较大的偏转,则可以选择两个电流表,A1表内阻已知,可以将其改装成量程较小的电压表,即两电表选择A和B;当两电流表同时满偏时,流过这段导体Rx的电流约为Ix=300

mA,导体两端的电压为U=IxRx=4.2

V,小于电源电动势,再根据并联电路的特点有I1(RA1+R)=U,解得R=18.5

Ω,定值电阻E太大,所以定值电阻应选择F。(3)滑动变阻器的阻值为10

Ω,使用分压式接入电路时,滑动变阻器处在干路上的部分电流会超过0.4

A,故使用限流式接法,结合第(2)问画出电路图如图所示。

角度4

半偏法测电表内阻1.半偏法测电流表内阻(1)实验电路图,如图所示。

(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

针对练某同学为测量电压表的内阻,实验室提供了下列器材:A.待测电压表(量程为0~3V,内阻约为30kΩ);B.电源E1(电动势为6.0V,内阻不能忽略);C.电源E2(电动势为3.0V,内阻不能忽略);D.滑动变阻器R1(最大阻值为10kΩ);E.滑动变阻器R2(最大阻值为10Ω);F.电阻箱R'(满足实验要求);G.开关,导线若干。该同学利用上述器材连接了如图所示的电路后,进行了下述操作:(1)先将滑动变阻器R的滑片调到最左端,电阻箱R'的阻值调为零。(2)闭合开关,调节滑动变阻器R的滑片,使电压表指针满偏。(3)保持滑动变阻器R的滑片不动,调节电阻箱R',使电压表指针偏转到满刻度的一半,读出电阻箱R'的读数为29kΩ。①电源应选用

,滑动变阻器选用

。(填写对应序号)

②在虚线框中画出电路图。③待测电压表内阻为

,测量值

(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

BE见解析图29kΩ大于解析

(3)①由于电压表要满偏,达到3

V,但电源由于内阻不能忽略,则其路端电压小于电源电动势,故电动势为3

V的电源不能满足要求,故选电源电动势为6

V的B;由于满偏和半偏时认为电压未变,故只有滑动变阻器远小于电压表内阻时才成立,故选择最大阻值为10

Ω的E。②此图是用半偏法测电压表的内阻,按实物连线画电路图如图所示。③滑动变阻器滑片保持不变,可以认为总电压不变,再调节电阻箱使电压表半偏,那么电阻箱的电压与电压表相同,所以RV=R箱=29

kΩ。实际上,由于电阻箱与电压表串联后接入电路增加了总电阻,则滑动变阻器的分压将增大,这样当电压表半偏时,电阻箱的电压比电压表大,所以测量值大于真实值。角度5

等效替代法测电阻如图所示,先让待测电阻与电流表、滑动变阻器R2串联后接到电动势恒定的电源上,读出电流表示数I,然后将电阻箱与电流表、滑动变阻器R2串联后接到同一电源上,R2滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。针对练(2024浙江海宁高级中学高三开学考试)为测量一大捆电阻率为ρ的铜导线的长度,实验小组设计方案如下:甲乙(1)割去该铜导线的外皮,用螺旋测微器测定裸露铜丝的直径,如图甲所示,直径d=

mm。

(2)设计如图乙电路图测定铜丝电阻Rx。闭合开关S1,把单刀双掷开关S2拨向1,调节电阻箱R1,记下电流表读数为I0;把开关S2拨向2,调节电阻箱R2的阻值,使电流表的示数也为I0。则电阻Rx的阻值为

(选填“R1”或“R2”)的示数。

(3)根据以上过程测得的数据和铜的电阻率,得出铜导线长度L=

(用Rx、d、ρ等表示)。

1.696(1.695~1.697均可)

R2

针对练某同学要探究光敏电阻阻值随光照强度变化的规律,实验电路如图甲所示。实验器材如下:A.待测光敏电阻Rx(日光下阻值约几千欧);B.标准电阻R1(阻值为10Ω);C.标准电阻R2(阻值为4Ω);D.灵敏电流计G(量程为0~300μA,a端电势高于b端电势,电流计向左偏转,b端电势高于a端电势,电流计向右偏转);E.电阻箱R3(0~9999Ω);F.滑动变阻器(最大阻值为20Ω,允许通过的最大电流为2A);G.电源(电动势3.0V,内阻约为0.2Ω);H.开关,导线若干。(1)①开关闭合前,滑动变阻器滑片应置于

(选填“A”或“B”)端。

②多次调节滑动变阻器和电阻箱,使电流计指针稳定时指向中央零刻线位置。电阻箱示数如图乙所示,电阻箱接入