2024屆一輪復習新人教版 小專題(十三)　測量電阻常用的幾種方法 課件（55張）

小專題(十三)測量電阻常用的幾種方法提升關鍵能力突破考點方法一伏安法測電阻1.原理:伏安法是利用電流表、電壓表與滑動變阻器的組合測量電阻的方法,是電阻測量的基礎方法,是高考考查的熱點。它滲透在電學實驗的各個環(huán)節(jié)中,如測未知電阻、測電阻率、測各種電表內(nèi)阻等。本質(zhì)上都是伏安法測電阻在不同情境下的具體應用。主要涉及電壓表、電流表的選擇以及實物連線等。3.特點:大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大,測大電阻時應用內(nèi)接法測量,外接法測量值偏小,測小電阻時應采用外接法測量)。[例1]某同學先后用多用電表和伏安法測量一個未知電阻Rx的阻值。(1)該同學選用倍率為“×100”的電阻擋時,指針位置如圖甲所示;他應選用倍率為

(選填“×1”或“×10”)的電阻擋再次測量,當其選擇合適的倍率后,指針位置如圖乙所示,則所測電阻的阻值為

Ω。

解析:(1)選用倍率為“×100”的電阻擋測量,指針偏角太大,說明所選擋位太大,要較準確的測量該電阻的阻值,應選擇“×10”電阻擋,重新進行歐姆調(diào)零,然后再測電阻;按正常順序操作后,指針的位置如題圖乙所示,則該電阻的阻值為7×10Ω=70Ω。答案:(1)×10

70[例1]某同學先后用多用電表和伏安法測量一個未知電阻Rx的阻值。(2)為更精確測量其阻值,該同學采用了伏安法。實驗室備有下列實驗器材:A.電壓表V1(量程0～3V,內(nèi)阻約為15kΩ)B.電壓表V2(量程0～15V,內(nèi)阻約為75kΩ)C.電流表A1(量程0～250mA,內(nèi)阻約為0.2Ω)D.電流表A2(量程0～50mA,內(nèi)阻約為1Ω)E.滑動變阻器R(最大阻值150Ω)F.電池組E(電動勢為3V,內(nèi)阻不計)G.開關S,導線若干為減小實驗誤差,電壓表應選用

,電流表應選用

(填器材前面的字母),實驗電路應選

(選填“丙”或“丁”)。若該同學選擇器材、連接電路等操作均正確,則電阻的測量值

(選填“大于”“小于”或“等于”)其真實值,原因是

。

答案:(2)A

D丁小于電壓表分流方法二伏伏法測電阻伏伏法又稱電壓表差值法,是利用兩個電壓表的組合測量電壓表的內(nèi)阻或其他電阻的方法。常見電路如圖甲、乙所示。(1)條件:電壓表V2的量程必須大于電壓表V1的量程且能搭配使用。(2)技巧:已知內(nèi)阻值的電壓表可當作電流表使用。在缺少合適的電流表的情況下,常用電壓表代替電流表使用,這是設計電路中的常用技巧,也是高考的熱點之一。[例2]某同學想要測定一個定值電阻Rx的阻值(2kΩ左右),實驗室提供的實驗器材如下:電流表A1(量程為0～200mA,內(nèi)阻RA1=8Ω)電流表A2(量程為0～0.6A,內(nèi)阻RA2=4Ω)電壓表V1(量程0～3V,內(nèi)阻RV1=13kΩ)電壓表V2(量程0～5V,內(nèi)阻RV2=5kΩ)滑動變阻器R1(最大允許通過電流1.5A,最大阻值50Ω)滑動變阻器R2(最大允許通過電流0.3A,最大阻值3kΩ)待測定值電阻Rx電源E(電動勢約15V,內(nèi)阻較小但不可忽略),單刀開關S,導線若干回答下列問題:(1)該同學先用多用電表歐姆擋的“×100Ω”擋位對待測電阻Rx的阻值進行粗測,正確操作后,讀數(shù)如圖所示,則Rx=

kΩ(結果保留2位有效數(shù)字)。

解析:(1)歐姆表的讀數(shù)為Rx=22×100Ω=2.2kΩ。答案:(1)2.2

[例2]某同學想要測定一個定值電阻Rx的阻值(2kΩ左右),實驗室提供的實驗器材如下:電流表A1(量程為0～200mA,內(nèi)阻RA1=8Ω)電流表A2(量程為0～0.6A,內(nèi)阻RA2=4Ω)電壓表V1(量程0～3V,內(nèi)阻RV1=13kΩ)電壓表V2(量程0～5V,內(nèi)阻RV2=5kΩ)滑動變阻器R1(最大允許通過電流1.5A,最大阻值50Ω)滑動變阻器R2(最大允許通過電流0.3A,最大阻值3kΩ)待測定值電阻Rx電源E(電動勢約15V,內(nèi)阻較小但不可忽略),單刀開關S,導線若干回答下列問題:(2)實驗要求Rx兩端的電壓能從零開始調(diào)節(jié),實驗中滑動變阻器應選用

(選填“R1”或“R2”),并采用

(選填“限流”或“分壓”)接法。

解析:(2)實驗要求Rx兩端的電壓能從零開始調(diào)節(jié),所以必須采用分壓接法。為了方便調(diào)節(jié)電路,實驗中滑動變阻器應選用R1。答案:(2)R1分壓[例2]某同學想要測定一個定值電阻Rx的阻值(2kΩ左右),實驗室提供的實驗器材如下:電流表A1(量程為0～200mA,內(nèi)阻RA1=8Ω)電流表A2(量程為0～0.6A,內(nèi)阻RA2=4Ω)電壓表V1(量程0～3V,內(nèi)阻RV1=13kΩ)電壓表V2(量程0～5V,內(nèi)阻RV2=5kΩ)滑動變阻器R1(最大允許通過電流1.5A,最大阻值50Ω)滑動變阻器R2(最大允許通過電流0.3A,最大阻值3kΩ)待測定值電阻Rx電源E(電動勢約15V,內(nèi)阻較小但不可忽略),單刀開關S,導線若干回答下列問題:(3)請選擇合適的器材進行電路設計來完成對待測電阻Rx的測量,要求盡可能測量多組數(shù)據(jù),電表能有較大的偏轉,并在虛線框中畫出完整的實驗電路原理圖。答案:(3)圖見解析[例2]某同學想要測定一個定值電阻Rx的阻值(2kΩ左右),實驗室提供的實驗器材如下:電流表A1(量程為0～200mA,內(nèi)阻RA1=8Ω)電流表A2(量程為0～0.6A,內(nèi)阻RA2=4Ω)電壓表V1(量程0～3V,內(nèi)阻RV1=13kΩ)電壓表V2(量程0～5V,內(nèi)阻RV2=5kΩ)滑動變阻器R1(最大允許通過電流1.5A,最大阻值50Ω)滑動變阻器R2(最大允許通過電流0.3A,最大阻值3kΩ)待測定值電阻Rx電源E(電動勢約15V,內(nèi)阻較小但不可忽略),單刀開關S,導線若干回答下列問題:(4)根據(jù)設計的實驗電路可求得Rx=

。(可用U1、U2、I1、I2、RA1、RA2、RV1、RV2這些符號表示)

方法三安安法測電阻安安法又稱電流表差值法,是利用兩個電流表的組合測量電流表的內(nèi)阻或其他電阻的方法。常見電路如圖甲、乙所示。(1)條件:電流表A2的量程必須大于電流表A1的量程且能搭配使用。(2)技巧:已知內(nèi)阻值的電流表可當作電壓表使用。在缺少合適的電壓表的情況下,常用電流表代替電壓表使用,這是設計電路中的常用技巧,也是高考的熱點之一。(3)原理:電流表A1、A2的讀數(shù)分別為I1、I2,電流表A1的內(nèi)阻為r1。則:①圖甲中,根據(jù)電路知識有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,則如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出電流表A1的內(nèi)阻r1。②圖乙中,根據(jù)電路知識有I1(r1+Rx)=(I2-I1)R0,則如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出電流表A1的內(nèi)阻r1。[例3](2023·遼寧大連模擬)某實驗小組要測一個定值電阻Rx的準確阻值,實驗室提供的器材如下:A.待測電阻Rx(阻值約200Ω)B.電流表A1(量程為0～1mA,內(nèi)阻約為300Ω)C.電流表A2(量程為0～10mA,內(nèi)阻約為30Ω)D.定值電阻R0(阻值為30Ω)E.電阻箱R1(阻值范圍內(nèi)0～9999.9Ω)F.滑動變阻器R2(阻值范圍為0～500Ω)G.干電池E(電動勢約為1.5V,內(nèi)阻很小)H.開關S及導線若干(1)小組同學先測出電流表A1的內(nèi)阻,將其改裝為電壓表,再測未知電阻的阻值。圖a給出了測電流表A1內(nèi)阻的部分實驗電路圖,實驗要求電流表A2的讀數(shù)從零開始連續(xù)變化,請將圖a的電路圖補充完整。解析:(1)由于實驗要求電流表A2的讀數(shù)從零開始連續(xù)變化,所以滑動變阻器應采用分壓式接法,如圖甲所示。答案:(1)見解析圖甲[例3](2023·遼寧大連模擬)某實驗小組要測一個定值電阻Rx的準確阻值,實驗室提供的器材如下:A.待測電阻Rx(阻值約200Ω)B.電流表A1(量程為0～1mA,內(nèi)阻約為300Ω)C.電流表A2(量程為0～10mA,內(nèi)阻約為30Ω)D.定值電阻R0(阻值為30Ω)E.電阻箱R1(阻值范圍內(nèi)0～9999.9Ω)F.滑動變阻器R2(阻值范圍為0～500Ω)G.干電池E(電動勢約為1.5V,內(nèi)阻很小)H.開關S及導線若干(2)圖a所示的電路中,電流表A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2,根據(jù)所測數(shù)據(jù)描繪出I1-I2圖像如圖b所示,由圖像可知電流表A1的內(nèi)阻為

Ω。

答案:(2)270

[例3](2023·遼寧大連模擬)某實驗小組要測一個定值電阻Rx的準確阻值,實驗室提供的器材如下:A.待測電阻Rx(阻值約200Ω)B.電流表A1(量程為0～1mA,內(nèi)阻約為300Ω)C.電流表A2(量程為0～10mA,內(nèi)阻約為30Ω)D.定值電阻R0(阻值為30Ω)E.電阻箱R1(阻值范圍內(nèi)0～9999.9Ω)F.滑動變阻器R2(阻值范圍為0～500Ω)G.干電池E(電動勢約為1.5V,內(nèi)阻很小)H.開關S及導線若干(3)如果將電流表A1改裝成量程為0～1.5V的電壓表,需要串聯(lián)的電阻箱R1的阻值R1′=

Ω。

答案:(3)1230.0[例3](2023·遼寧大連模擬)某實驗小組要測一個定值電阻Rx的準確阻值,實驗室提供的器材如下:A.待測電阻Rx(阻值約200Ω)B.電流表A1(量程為0～1mA,內(nèi)阻約為300Ω)C.電流表A2(量程為0～10mA,內(nèi)阻約為30Ω)D.定值電阻R0(阻值為30Ω)E.電阻箱R1(阻值范圍內(nèi)0～9999.9Ω)F.滑動變阻器R2(阻值范圍為0～500Ω)G.干電池E(電動勢約為1.5V,內(nèi)阻很小)H.開關S及導線若干解析:(4)在圖c中,通過Rx的電流的測量值等于真實值,但由于電流表A2的分壓,使Rx兩端電壓的測量值比真實值偏大,從而使Rx的測量值比真實值偏大。為了測得待測電阻Rx的準確值,可將電流表A2外接,如圖乙所示,此時通過待測電阻Rx的電流等于電流表A2的讀數(shù)與電流表A1的讀數(shù)之差。答案:(4)偏大見解析圖乙電流表A2的讀數(shù)與電流表A1的讀數(shù)之差方法四半偏法測電阻1.電流表半偏法(電路圖如圖所示)(1)實驗步驟。①先斷開S2,再閉合S1,將R1由最大阻值逐漸調(diào)小,使電流表讀數(shù)等于其量程Im;(3)誤差分析。①測量值偏小:RA測=R2<RA真。②原因分析:當閉合S2時,總電阻減小,總電流增大,大于原電流表的滿偏電流,而此時電流表半偏,所以流經(jīng)R2的電流比電流表所在支路的電流大,R2的電阻比電流表的電阻小,而我們把R2的讀數(shù)當成電流表的內(nèi)阻,故測得的電流表的內(nèi)阻偏小。③減小誤差的方法:選電動勢較大的電源E,選阻值非常大的滑動變阻器R1,滿足R1?RA。2.電壓表半偏法(電路圖如圖所示)(1)實驗步驟。①將R2的阻值調(diào)為零,閉合S,調(diào)節(jié)R1的滑片,使電壓表讀數(shù)等于其量程Um。(3)誤差分析。①測量值偏大:RV測=R2>RV真。③減小誤差的方法:選電動勢較大的電源E,選阻值較小的滑動變阻器R1,滿足R1?RV。[例4][電流表半偏法]可選用器材:A.電阻箱甲,最大阻值為99999.9Ω。B.電阻箱乙,最大阻值為2kΩ。C.電源E,電動勢約為6V,內(nèi)阻不計。另外有開關2個,導線若干,量程為0～1mA的電流表?，F(xiàn)采用如圖所示的電路圖測電流表的內(nèi)阻rg。(1)實驗步驟的順序為

。

①合上S1,調(diào)節(jié)R,使表A滿偏②合上S2,調(diào)節(jié)R1,使表A半偏,則rg=R1③斷開S1、S2,將R調(diào)到最大答案:(1)③①②解析:(1)半偏法測電流表內(nèi)阻的步驟為③斷開S1、S2,將R調(diào)到最大;①合上S1,調(diào)節(jié)R,使表A滿偏;②合上S2,調(diào)節(jié)R1,使表A半偏,則rg=R1。[例4][電流表半偏法]可選用器材:A.電阻箱甲,最大阻值為99999.9Ω。B.電阻箱乙,最大阻值為2kΩ。C.電源E,電動勢約為6V,內(nèi)阻不計。另外有開關2個,導線若干,量程為0～1mA的電流表。現(xiàn)采用如圖所示的電路圖測電流表的內(nèi)阻rg。(2)可變電阻R1應選擇A、B中的

(選填“A”或“B”)。為使結果盡可能準確,可變電阻R應選

(選填“A”或“B”)。

答案:(2)B

A[例4][電流表半偏法]可選用器材:A.電阻箱甲,最大阻值為99999.9Ω。B.電阻箱乙,最大阻值為2kΩ。C.電源E,電動勢約為6V,內(nèi)阻不計。另外有開關2個,導線若干,量程為0～1mA的電流表。現(xiàn)采用如圖所示的電路圖測電流表的內(nèi)阻rg。(3)認為內(nèi)阻rg=R1,此結果與rg的真實值相比

(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。

答案:(3)偏小①按電路原理圖a連接線路。②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖中最左端所對應的位置,閉合開關S。③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏。④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00V,記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}:(1)實驗中應選擇滑動變阻器

(選填“R1”或“R2”)。

答案:(1)R1解析:(1)本實驗測電壓表的內(nèi)阻,實驗中滑動變阻器的分壓變化不大,則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大,故需要滑動變阻器的最大阻值較小,故選R1可減小實驗誤差。①按電路原理圖a連接線路。②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖中最左端所對應的位置,閉合開關S。③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏。④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00V,記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}:(2)根據(jù)圖a所示電路將圖b中實物圖連線。答案:(2)圖見解析解析:(2)滑動變阻器為分壓式接法,實物圖連線如圖所示。①按電路原理圖a連接線路。②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖中最左端所對應的位置,閉合開關S。③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏。④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00V,記下電阻箱的阻值。回答下列問題:(3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω,若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變,計算可得電壓表的內(nèi)阻為

Ω(結果保留到個位)。

答案:(3)2520解析:(3)電壓表和電阻箱串聯(lián),兩端電壓分別為2.00V和0.50V,則RV=4R=2520Ω。①按電路原理圖a連接線路。②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖中最左端所對應的位置,閉合開關S。③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏。④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00V,記下電阻箱的阻值。回答下列問題:(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為

(填正確答案標號)。

A.100μA B.250μAC.500μA D.1mA答案:(4)D方法五等效替代法測電阻如圖所示,先讓S與1連接,調(diào)節(jié)R2,使電表指針指在適當位置讀出電表示數(shù);再將S與2連接,保持R2阻值不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電表的讀數(shù)仍為原來記錄讀數(shù),則電阻箱的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值。[例6](2022·山東濟南模擬)某學習小組利用NTC熱敏電阻制作了一臺檢測儀,可以方便快速地檢測是否發(fā)燒(額頭溫度t≥37.3℃視為發(fā)燒),實驗器材如下:NTC熱敏電阻R(35℃到40℃范圍內(nèi)阻值約為幾千歐姆)毫安表(量程為0～0.6mA,內(nèi)阻約3Ω)滑動變阻器R2(最大阻值200Ω)滑動變阻器R3(最大阻值6000Ω)電阻箱R4(阻值范圍0～999.99Ω)電源(電動勢E=3V,內(nèi)阻不計)單刀雙擲開關導線若干實驗電路如圖所示(1)該學習小組先測量恒定溫度下NTC熱敏電阻的阻值。先將單刀雙擲開關S擲于1處,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使毫安表的示數(shù)為0.40mA;再將單刀雙擲開關S擲于2處,調(diào)節(jié)電阻箱,當毫安表的示數(shù)為

mA時,電阻箱的讀數(shù)等于NTC熱敏電阻的阻值。

答案:(1)0.40解析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律,依題意,在電源相同的情況下,當電流相同時,電路總電阻也相同;所以要使電阻箱的讀數(shù)即為NTC熱敏電阻的阻值,在電路其他部分不變的情況下,當毫安表的示數(shù)仍為0.40mA時即可。[例6](2022·山東濟南模擬)某學習小組利用NTC熱敏電阻制作了一臺檢測儀,可以方便快速地檢測是否發(fā)燒(額頭溫度t≥37.3℃視為發(fā)燒),實驗器材如下:NTC熱敏電阻R(35℃到40℃范圍內(nèi)阻值約為幾千歐姆)毫安表(量程為0～0.6mA,內(nèi)阻約3Ω)滑動變阻器R2(最大阻值200Ω)滑動變阻器R3(最大阻值6000Ω)電阻箱R4(阻值范圍0～999.99Ω)電源(電動勢E=3V,內(nèi)阻不計)單刀雙擲開關導線若干實驗電路如圖所示(2)改變溫度,多次測量得到不同溫度下NTC熱敏電阻的阻值,實驗數(shù)據(jù)如下表所示。溫度t(℃)35363737.3383940阻值R(kΩ)3.983.393.002.902.742.552.44(3)該實驗中滑動變阻器應選用

(選填“R2”或“R3”)。

答案:(3)R3

解析:(3)從實驗中可知待測電阻為幾千歐,且電路中滑動變阻器為限流接法,考慮到調(diào)節(jié)的有效性,限流式接法中應選擇阻值與待測電阻接近的滑動變阻器;其次電動勢為3V、電流表最大讀數(shù)為0.60mA,考慮到滑動變阻器對電路的保護作用,結合題意選擇R3較為合適,故選R3。[例6](2022·山東濟南模擬)某學習小組利用NTC熱敏電阻制作了一臺檢測儀,可以方便快速地檢測是否發(fā)燒(額頭溫度t≥37.3℃視為發(fā)燒),實驗器材如下:NTC熱敏電阻R(35℃到40℃范圍內(nèi)阻值約為幾千歐姆)毫安表(量程為0～0.6mA,內(nèi)阻約3Ω)滑動變阻器R2(最大阻值200Ω)滑動變阻器R3(最大阻值6000Ω)電阻箱R4(阻值范圍0～999.99Ω)電源(電動勢E=3V,內(nèi)阻不計)單刀雙擲開關導線若干實驗電路如圖所示(4)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為1900Ω,將單刀雙擲開關S擲于2處,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使毫安表的讀數(shù)為0.60mA;將單刀雙擲開關S擲于1處,37.3℃對應毫安表的刻度為

mA,當毫安表示數(shù)小于此刻度時說明

(選填“發(fā)燒”或“沒有發(fā)燒”)。

答案:(4)0.50沒有發(fā)燒解析:(4)依題意,單刀雙擲開關S擲于2處時,有3V=(1900Ω+R滑)×0.6×10-3A,單刀雙擲開關S擲于1處時,有3V=(2900Ω+R滑)×I聯(lián)立解得I=0.50mA;從實驗表格中可知,溫度越低,NTC阻值越大,電流表示數(shù)越小,所以當毫安表示數(shù)小于0.50mA時,說明低于37.3℃,沒有發(fā)燒。方法六電橋法測電阻(1)操作:如圖所示,實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3,使靈敏電流計G的示數(shù)為0。[例7](2022·湖南永州三模)一物理興趣小組為了測量某元件的電阻,進行了如下實驗:(1)使用多用電表粗測電阻時,將選擇開關撥至歐姆擋“×10”擋,經(jīng)正確操作后,指針指示如圖甲,為了使測量的結果更準確,該同學應該選擇歐姆擋

(選填“×1”或“×100”