統(tǒng)考版2024高考物理二輪專題復(fù)習(xí)第一編專題復(fù)習(xí)攻略專題七物理實(shí)驗(yàn)第14講電學(xué)實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)二以測(cè)量電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)教師用書

考點(diǎn)二以測(cè)量電阻為核心的電學(xué)試驗(yàn)1．電阻的測(cè)量電阻測(cè)量首先要依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)原理、試驗(yàn)器材的不同而靈敏選用“伏安法”(又分為內(nèi)接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等測(cè)量電路．從供電方式上又可分為限流電路和分壓電路．(1)有電壓表、電流表且量程恰當(dāng)時(shí)選擇“伏安法”．(2)電壓表不能用或沒有電壓表等情形下，若精確知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當(dāng)作電壓表運(yùn)用，即選擇“安安法”．(3)電流表不能用或沒有電流表等狀況下，若精確知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當(dāng)作電流表運(yùn)用，即選擇“伏伏法”．(4)在運(yùn)用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿意平安精確的原則，選擇“伏安加R法”，此法又叫“加疼惜電阻法”．2．試驗(yàn)器材的選擇(1)電源的選擇：一般依據(jù)待測(cè)電阻的額定電流或額定電壓選擇符合須要的直流電源．(2)電表的選擇：一般依據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表；依據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表；電表的指針搖擺的幅度較大，一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏．例2[2024·全國(guó)甲卷]某同學(xué)用伏安法測(cè)繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，試驗(yàn)所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω.試驗(yàn)中有圖(a)和(b)兩個(gè)電路圖供選擇．(1)試驗(yàn)中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖(c)所示，該同學(xué)選擇的電路圖是圖________(填“a”或“b”)(2)若選擇另一個(gè)電路圖進(jìn)行試驗(yàn)，用實(shí)線畫出試驗(yàn)中應(yīng)得到的IU關(guān)系曲線的示意圖．例3.[2024·全國(guó)乙卷]一學(xué)生小組測(cè)量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率．現(xiàn)有試驗(yàn)器材：螺旋測(cè)微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻特別大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、滑動(dòng)變阻器R、待測(cè)金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干．圖(a)是學(xué)生設(shè)計(jì)的試驗(yàn)電路原理圖．完成下列填空：(1)試驗(yàn)時(shí)，先將滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大，閉合S(2)將K與1端相連，適當(dāng)減小滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻，此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U1，然后將K與2端相連，此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U2.由此得到流過待測(cè)金屬絲的電流I＝________，金屬絲的電阻r＝________．(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)(3)接著微調(diào)R，重復(fù)(2)的測(cè)量過程，得到多組測(cè)量數(shù)據(jù)，如下表所示：U1(mV)0.570.710.851.141.43U2(mV)0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù)，得到金屬絲的電阻r＝14.2Ω.(5)用米尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度L＝50.00cm.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲不同位置的直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為d＝________mm.多次測(cè)量后，得到直徑的平均值恰與d相等．(6)由以上數(shù)據(jù)可得，待測(cè)金屬絲所用材料的電阻率ρ＝________×10－7Ω·m.(保留兩位有效數(shù)字)預(yù)料2[2024·湛江市測(cè)試]兩同學(xué)為測(cè)定一段粗細(xì)勻整、電阻率較小的電阻絲的電阻率，接受了如圖甲所示的電路進(jìn)行測(cè)量．試驗(yàn)步驟如下：a．用螺旋測(cè)微器在電阻絲上的三個(gè)不同位置測(cè)出電阻絲直徑，求出平均值D；b．調(diào)整電阻絲上的導(dǎo)電夾P的位置，用毫米刻度尺測(cè)量并記錄導(dǎo)電夾P到電阻絲右端B的長(zhǎng)度x；閉合開關(guān)S，記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I；c．變更電阻絲上導(dǎo)電夾P的位置，重復(fù)步驟b，記錄多組x、U、I的值．(1)若螺旋測(cè)微器某次測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，其示數(shù)為________mm.(2)若選用某組U、I值，用Rx＝算出電阻絲連入電路的電阻Rx，則計(jì)算值與真實(shí)值相比________．(選填“偏小”“相等”或“偏大”)(3)依據(jù)多組測(cè)量得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出x圖象如圖丙所示，若圖線斜率為k，則電阻絲的電阻率ρ＝________(用已知或測(cè)量出的物理量的符號(hào)表示)；電流表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量________(選填“有”或“沒有”)影響．(4)用記錄的數(shù)據(jù)繪制出UI圖象如圖丁所示，由圖象可知電源的內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)預(yù)料3[2024·山東省德州市期末考試]某試驗(yàn)小組用圖甲所示的電路探究某燈泡的電阻和功率隨電壓變更的規(guī)律，該燈泡在25℃時(shí)的電阻約為2.5Ω，所加電壓為3V時(shí)的電阻約為6.5Ω.圖甲中其他部分器材的參數(shù)如下：電源(電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻不計(jì))；電壓表(量程為3V時(shí)內(nèi)阻約為3kΩ，量程為15V時(shí)內(nèi)阻約為15kΩ)；電流表(量程為0.6A時(shí)內(nèi)阻約為0.1Ω，量程為3A時(shí)內(nèi)阻約為0.02Ω)．(1)將圖甲所示的試驗(yàn)電路補(bǔ)充完整，要求燈泡兩端的電壓自零起先調(diào)整；(2)閉合開關(guān)之前，圖甲中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處于最________(選填“左”或“右”)端；(3)電壓表示數(shù)用U表示，電流表示數(shù)用I表示，調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑片位置，得到多組U、I數(shù)據(jù)，依據(jù)得到的U、I數(shù)據(jù)畫出的IU圖象如圖乙所示，由圖象可得燈泡在U＝2V時(shí)的電阻為________Ω，由于試驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差，該測(cè)量值比真實(shí)值________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)；(4)如圖丙所示，將該燈泡與另一電源、開關(guān)、定值電阻連成電路，其中電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為1Ω；定值電阻的阻值為1.5Ω，則燈泡消耗的功率為________W.考點(diǎn)二例2解析：（1）由于eq\r(RVRA)≈95Ω而小燈泡的電阻約為r≈eq\f(U2,P)＝12Ω則電流表應(yīng)接受外接法，則該同學(xué)選擇的電路圖是圖（a）.（2）若選用另一個(gè)電路圖即圖（b）試驗(yàn)，會(huì)有U＝U燈＋I(xiàn)RA則分別代入電流200mA、400mA、500mA，可知對(duì)應(yīng)的電壓應(yīng)為1.4V、4.0V、6.75V，描點(diǎn)連線有答案：（1）a（2）例3解析：（2）依據(jù)題意可知，R0兩端的電壓為U＝U2－U1則流過R0即流過待測(cè)金屬絲的電流I＝eq\f(U,R0)＝eq\f(U2－U1,R0)金屬絲的電阻r＝eq\f(U1,I)聯(lián)立可得r＝eq\f(U1R0,U2－U1)（5）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d＝15.0×0.01mm＝0.150mm（6）依據(jù)電阻定律r＝ρeq\f(L,S)又S＝π·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(2)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得ρ＝5.0×10－7Ω·m答案：（2）eq\f(U2－U1,R0)eq\f(U1R0,U2－U1)（5）0.150（6）5.0預(yù)料2解析：（1）依據(jù)圖乙的螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為D＝1.5mm＋16.5×0.01mm＝1.665mm（2）由圖甲電路圖可知，電壓表測(cè)量的是Rx和電流表的電壓，電流表測(cè)量的是流過Rx的電流，若用Rx＝eq\f(U,I)算出電阻絲連入電路的電阻Rx，則計(jì)算值與真實(shí)值相比偏大．（3）依據(jù)電阻的確定式可知，電阻絲連入電路的電阻Rx＝ρeq\f(x,S)＝ρeq\f(4x,πD2)設(shè)電流表內(nèi)阻為RA，依據(jù)歐姆定律可知eq\f(U,I)＝Rx＋RA＝eq\f(4ρ,πD2)x＋RA依據(jù)圖丙eq\f(U,I)x圖象可知eq\f(4ρ,πD2)＝k，解得ρ＝eq\f(πD2k,4)電流表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量沒有影響．（4）依據(jù)閉合回路的歐姆定律可知U＝E－Ir由圖丁的UI圖象可知，電源的內(nèi)阻r＝eq\f(1.5－1.0,0.55)Ω≈0.91Ω答案：（1）1.665（1.662～1.668均可）（2）偏大（3）eq\f(πkD2,4)沒有（4）0.91預(yù)料3解析：（1）燈泡兩端的電壓自零起先調(diào)整，滑動(dòng)變阻器接受分壓式接法；電源電動(dòng)勢(shì)4V，電壓表接受3V量程，則eq\r(RVRA)＝eq\r(3000×0.1)Ω＝10eq\r(30)Ω＞R＝6.5Ω，所以電流表接受外接法，試驗(yàn)電路為（2）閉合開關(guān)之前，圖甲中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處于最左端，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，燈泡兩端的電壓為零．（3）由圖象可得燈泡在U＝2V時(shí)的電流為I＝0.4A，則燈泡的電阻為R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2,0.4)Ω＝5Ω，由于電