2022-2023年高考物理一轮复习 以测量电阻为核心的电学实验

1以测量电阻为核心的电学实验电学实验\n测量电阻类实验的基本思路1电阻测量首先要根据实验目的、实验原理、实验器材的不同而灵活选用“伏安法”(又分为内接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等测量电路.从供电方式上又可分为限流电路和分压电路.定值电阻的作用2在高考电学设计性实验中,常以定值电阻的合理使用为背景来命题.求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用,一般来说,定值电阻有三种作用：\n电学仪器的选择3(1)电源的选择：一般可以根据待测元件的额定电流或额定电压选择符合需要的电源.(2)电表的选择：一般根据电源电动势或待测元件的额定电压选择电压表,再估算待测电流的最大阻值选择电流表.注意测量时要使电表的指针偏转角较大.(3)变阻器的选择：在安全条件下,分压式选最大阻值较小、额定电流较大的,限流式选最大阻值与待测电阻差不多的.\n滑动变阻器两种连接方式的选择4(1)当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时,应采用分压式接法.(2)当题中要求测量精确度高且调节范围大时,一般用分压式接法.(3)当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时,一般用分压式接法.(4)负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多,且电压、电流不要求从零可调时,一般用限流式接法.(5)两种接法均可使用时,优先用限流式接法(节能).\n【例1】(电阻的测量)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1kΩ,电流表内阻为0.5Ω.该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间.测量得到如图(b)所示的两条U－I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数.回答下列问题：(a)(b)\n(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的.(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为________Ω(保留1位小数).(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数).O、PI50.550.0\n\n【例2】(电表的改装)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装.然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表).(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线.\n(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是________.(填正确答案标号)A．18mAB．21mAC．25mAD．28mAC\n(3)产生上述问题的原因可能是________.(填正确答案标号)A．微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200ΩB．微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200ΩC．R值计算错误,接入的电阻偏小D．R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k＝________.AC\n\n【例3】(伏安特性曲线)某同学要研究一小灯泡L(3.6V,0.30A)的伏安特性.所用器材有：电流表A1(量程200mA,内阻Rg1＝10.0Ω)、电流表A2(量程500mA,内阻Rg2＝1.0Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10Ω)、电源E(电动势4.5V,内阻很小)、开关S和若干导线.该同学设计的电路如图a所示.(1)根据图a,在图b的实物图中画出连线.\n(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝______________,流过小灯泡的电流I＝________.为保证小灯泡的安全,I1不能超过________mA.(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根据实验数据可算得,当I1＝173mA时,灯丝电阻R＝________Ω(保留1位小数).(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于________Ω(保留1位小数).I1(Rg1＋R0)I2－I118011.68.0\n\n1．某同学要测量某圆柱体的电阻率ρ.(1)用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径,如图所示,则其长度L＝________cm,直径d＝_______________mm.(2)该同学先用指针式多用电表粗测其电阻.他将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔中,将选择开关置于“×1”挡位置,然后_______________________,直至指针指在“0Ω”处,继续实验.7.0204.598～4.602将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮\n(3)欧姆表粗测其电阻约为5Ω,现要进一步精确测量其电阻,实验室提供了下列可选用的器材：A．电压表V1(量程0～3V,内阻约3kΩ)B．电压表V2(量程0～15V,内阻约15kΩ)C．电流表A1(量程0～3A,内阻约0.01Ω)D．电流表A2(量程0～0.6A,内阻约0.1Ω)E．滑动变阻器R1(0～20Ω)F．滑动变阻器R2(0～500Ω)G．电源E(电动势为3.0V)及开关和导线若干该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量,则电压表应选择________,电流表应选择__________,滑动变阻器应选择__________.(选填各器材前的字母)ADE\n要求在流过圆柱体的电流相同情况下,电源消耗功率最小,并能较准确地测出圆柱体的电阻,实验电路应选用图中的__________.(4)利用(3)所选电路测量,电流表读数为__________A,电压表读数为__________V.丁0.502.60\n\n2．某同学利用图(a)所示电路测量电压表的内阻.可供选择的器材有：电源E,电压表V,电阻箱R(0～9999Ω),滑动变阻器R1(最大阻值10Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),开关S,导线若干.实验步骤如下：①按电路原理图(a)连接线路；②将滑动变阻器的滑片滑至最左端,同时将电阻箱阻值调为0;\n③将开关闭合,调节滑动变阻器的滑片,使电压表满偏；回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)；(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连接完整；(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为________Ω,计算可得电压表的内阻为________Ω；(4)通过上述方法得到电压表的内阻测量值________(填“大于”或“小于”)真实值.R119873974大于\n\n3．某同学利用电流计改装成一个电压表并进行校准,其改装过程如下：(a)测电流计G的内阻Rg.按照图甲所示连接电路,将滑动变阻器R′调到最大阻值并接入电路.闭合开关S1,调节R′接入电路的阻值,使电流计指针偏转到满刻度；然后保持R′接入电路的电阻不变,闭合开关S2,调节电阻箱R的阻值,使电流计指针达到半偏(中间刻度),记下此时电阻箱R的阻值.(b)计算出改装电压表应串联的电阻R0的阻值,将该电阻与电流计串联,则R0与电流计共同构成一个新的电压表.(c)将改装的电压表与标准电压表接入如图乙所示的校准电路,对改装的电压表进行校准.\n回答下列问题：(1)请根据图甲所示电路,将图所示的实物图补充完整.(2)已知电流计的满偏电流为200μA,当电流计指针半偏时,R的阻值是500Ω.若要求改装后的电压表的量程为0～2V,则必须给电流计串联一个阻值为R0＝______Ω的电阻.9500\n(3)在对改装后的电压表进行校准时,发现改装后的电压表的测量值总比标准电压表的测量值小一些,造成这个现象的原因是__________.A．电流计内阻的测量值偏小,造成串联电阻的阻值偏小B．电流计内阻的测量值偏大,造成串联电阻的阻值偏小C．电流计内阻的测量值偏小,造成串联电阻的阻值偏大D．电流计内阻的测量值偏大,造成串联电阻的阻值偏大C\n\n