高中物理必修三 学习笔记 第十一章　专题强化7　电阻的测量

电阻的测量[学习目标]1.建立伏安法测电阻的电路模型，进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法，并能在具体问题中正确选择.2.学会用替代法、半偏法及电桥法测电阻．一、伏安法测电阻例1(2022·云南玉溪第三中学高二开学考试)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．现有电源(3V，内阻可不计)、滑动变阻器(阻值范围为0～50Ω，允许通过的最大电流为2A)、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(量程为0～3A，内阻约为0.025Ω)B．电流表(量程为0～0.6A，内阻约为0.125Ω)C．电压表(量程为0～3V，内阻约为3kΩ)D．电压表(量程为0～15V，内阻约为15kΩ)(1)为了减小测量误差，在实验中，电流表应选用_____________，电压表应选用____________，(以上均填器材前的字母)实验电路应采用图中的________(选填“甲”或“乙”)．(2)若选用甲电路，产生误差的主要原因是__________；若选用乙电路，产生误差的主要原因是__________．(均用字母代号填写)A．电流表测量值小于流经Rx的电流值B．电流表测量值大于流经Rx的电流值C．电压表测量值小于Rx两端的电压值D．电压表测量值大于Rx两端的电压值(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如下图所示，U＝_______V，I＝_______A，可得该电阻的测量值Rx＝________Ω.二、替代法测电阻实验原理：如图所示，闭合S1，S2接a，调节R′，使电流表A的示数为I；S2接b，保持R′不变，调节R使电流表A的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值R0，则待测电阻Rx＝R0.例2(2022·河南高二阶段练习)有一根细长而均匀的金属管线，横截面如图甲所示，外边界为圆形，因管内中空部分截面形状不规则，无法直接测量．已知这种金属的电阻率为ρ，现设计一个实验方案，测量中空部分的横截面积S0.步骤如下：(1)用刻度尺测出该金属管线的长度为L，用游标卡尺测出外截面的直径D如图乙所示，则D＝____________cm；(2)利用如图丙所示电路测量该金属管线的电阻，将S2拨向1，接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；然后将S2拨向2，保持R1阻值不变，调节R2，使电流表的读数为__________，记下此时R2的读数为R0，则金属管线的电阻值为R＝________；(3)用上述测量的物理量符号表示该金属管线内部中空部分横截面积为S0＝____________(用R0、ρ、D、L、π表示)．三、半偏法测电表内阻1．“半偏法”测电流表的内阻测量原理：实验电路如图所示．(1)闭合开关S1前，将滑动变阻器R1、电阻箱R2的阻值调到最大；(2)闭合开关S1，调节R1使电流表A的指针满偏；(3)再闭合开关S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱R2的阻值，使电流表A的指针半偏；(4)读取电阻箱的阻值R2，则RA＝R2.2．“半偏法”测电压表的内阻测量原理：实验电路如图所示．(1)闭合开关S之前，电阻箱R的阻值调到零，滑动变阻器R′的滑片P滑到左端；(2)闭合开关S，调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏；(3)保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表V的指针半偏；(4)读取电阻箱的阻值R，则有RV＝R.注意：R′应选总阻值较小的，有利于减小实验误差．例3某兴趣小组欲采用如图所示电路测量电压表的内阻RV，待测电压表的量程为1V，内阻约为1000Ω.(1)在备选的甲、乙两个滑动变阻器的铭牌上分别标有(200Ω1A)、(10Ω2A)，为尽可能提高测量精度且便于调节，滑动变阻器R1应选用________(选填“甲”或“乙”)．(2)同学们的实验步骤如下，请将步骤Ⅰ补充完整：Ⅰ.正确连接好电路后，在闭合开关之前，将滑动变阻器R1的滑片移到______________(选填“最左端”或“最右端”)．Ⅱ.闭合开关S1和S2，调节R1，使电压表指针指到1V刻度处．Ⅲ.保持S1闭合、滑动变阻器R1的滑片位置不变，断开S2，调整电阻箱R2的阻值，使电压表的指针指到0.5V刻度处，此时电阻箱R2的示数为990Ω.(3)该电压表内阻的测量值为________Ω.例4(2022·云南富宁县第一中学高二开学考试)某同学利用图甲中的电路测量电流表A的内阻RA(约为5Ω)，图中R1是滑动变阻器，R2是电阻箱，S1和S2为开关．已知电流表的量程为10mA.(1)请根据电路图连接图乙中的实物图；(2)断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使A满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值如图丙所示时，A恰好半偏．若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则可知RA＝____________Ω；(3)考虑电路中总电阻的变化，则电流表的内阻RA的测量值R测和真实值R真相比，R测______(填“＞”或“＜”)R真；(4)将(2)中电流表内阻的测量值作为该表内阻，若要改装成量程为3V的电压表，则需与该电流表串联一个阻值为________Ω的电阻．四、电桥法测电阻例5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________(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(a)中滑动变阻器的________端(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________(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：____