2024年高考物理第一輪復習強化練習試題：強化十三　測電阻的電路設計和測量方法

專題強化十三測電阻的電路設計和測量方法

命題點一測量電路與控制電路的選擇

1.電壓表和電流表的內、外接法

⑴兩種接法比較

內接法外接法

_@

電路圖

--(A)—(=1----

尺

電流表分壓U?=電壓表分流

誤差原因

%+UA/測=2r+N

D5.

U測RxR\

R測—J—RA1

/測我惻一/測一R+Rv

電阻測量值

>R.\<Rx

測量值大于真實值測量值小于真實值

適用條件RA?RXRv?Rx

適用于測量大阻值電阻小阻值電阻

(2)電流表兩種接法選擇

①阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若心

較小，宜采用電流表外接法；若較大，宜采用電流表內接法。簡單概括為“大

內偏大，小外偏小”。

②臨界值計算法：Rx<y/RvRA時,用電流表外接法；RX>W?VRA時,用電流表內

接法。

圖1

③實驗試觸法：按圖1所示接好電路，讓連接電壓表的導線P先后與。、"處接

觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，說明電流

表分壓更明顯，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電

壓表的示數(shù)變化不大，說明電壓表分流更明顯，則可采用電流表內接法。

2.滑動變阻器兩種連接方式

（1）滑動變阻器兩種接法的對比

限流接法分壓接法對比說明

R

電路圖aR,b串、并聯(lián)關系不同

"S~11-------

負載R上電壓調節(jié)

RE忘u&E

范圍（不計電源內R+RoOWUWE分壓電路調節(jié)范圍大

阻）

負載火上電流調節(jié)

0郊p

范圍（不計電源內分壓電路調節(jié)范圍大

及十RoA

阻）

閉合S前滑片位置b端a端都是為保護電路元件

（2）滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況

①要求電壓表能從零開始讀數(shù)。

②當待測電阻區(qū)>>/?（滑動變阻器的最大阻值）時。

③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電

流。

（3）滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開始變化，通

常情況下，由于限流式結構簡單、耗能少，優(yōu)先使用限接法。

【例11在設計“伏安法測小燈泡的電阻”實驗電路時，要思考以下兩個問題：

（1）電流表內接還是外接？

如圖2所示，某同學采用試接的方法，讓電壓表的一端接在A點，另一端先后接

到8點和C點。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)無明顯變化，說明

小燈泡的阻值與（填寫“電流表”或“電壓表”）的阻值接近，應選擇電

流表（填寫“內接”或“外接”）的電路。

Ir?-

圖2

（2）如何選擇滑動變阻器？

I0I

MAAN

圖3

有三種規(guī)格的滑動變阻器，它們的最大阻值分別是R=20C,7?2=200Q,R3=

1750Qo將它們分別接入圖3所示電路。保持M、N間電壓恒定，從左向右移動

滑片P,研究小燈泡兩端的電壓。與滑片的滑動距離L

（滑片從左向右滑動的最大距離為〃））的關系，如圖4所示中“義”為根據(jù)實驗數(shù)

據(jù)描出的點，請你結合如圖4所示判斷該實驗中選擇哪一種規(guī)格的滑動變阻器最

合適______，并簡要說明理由。

L/L,L/LoL/Lo

R]=20OR2=200(1&=1750(1

甲乙丙

圖4

答案（1）電流表外接（2）用理由見解析

解析（1）如圖2所示，讓電壓表的一端接在A點，另一端先后接到8點和C點,

觀察兩次電表的示數(shù)變化，電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)無明顯變化,

說明小燈泡的阻值與電流表的限值接近，為減小實驗誤差，應選擇電流表外接的

電路。

（2）由圖示圖線可知，滑動變阻器的滑片滑動相等長度，圖甲所示圖線電壓變化范

圍小，方便實驗操作，另外兩圖線電壓變化范圍大，不方便操作，因此應選擇電

阻凡。

命題點二電阻測量的“三種”方法

:方法1“伏安法”測電阻

1.電路圖：外接法、內接法。

2.特點：大內小外（內接法測量值偏大，測大電阻時應用內接法測量，外接法測

量值偏小，測小電阻時應采用外接法測量）。

【真題示例2】（2021?浙江6月選考，19）小李在實驗室測量一電阻R的阻值。

⑴因電表內阻未知，用如圖5所示的電路來判定電流表該內接還是外接。正確連

線后，合上開關S,將滑動變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關K擲到

L電壓表的讀數(shù)t/i=1.65V,電流表的示數(shù)如圖6所示，其讀數(shù)/1=A；

將K擲到2,電壓表和電流表的讀數(shù)分別為5=1.75V,/2=0.33A。由此可知應

采用電流表（填“內”或“外”）接法。

（2）完成上述實驗后，小李進一步嘗試用其他方法進行實驗:

①器材與連線如圖7所示，請在虛線框中畫出對應的電路圖;

②先將單刀雙擲開關擲到左邊，記錄電流表讀數(shù)，再將單刀雙擲開關擲到右邊,

調節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)與前一次盡量相同，電阻箱的示數(shù)如圖7所

示。則待測電阻R產此方法（填“有”或“無”）明顯的實驗誤

差，其理由是_________________________________________________________

答案（1）0.34（0.33~0.34）外（2）①見解析圖②5有電阻箱的最小分度與

待測電阻比較接近（或其他合理解釋）

解析（1）由電流表的表盤上指針指示的位置可知電流表讀數(shù)為0.34A；電壓表示

數(shù)的百分比示數(shù)為〃i=W^^X100%=5.7%,電流表示數(shù)變化的百分比為

034—033

72=-034-X100%=2.9%,電壓表的示數(shù)變化更明顯，說明電流表電阻較大，

應采用外接法。

（2）①電路圖如圖所示

②兩次實驗中電路電流相同，據(jù)/=知&=Ro,電阻箱讀數(shù)

心+廠+旦RA+7"+RO

即為待測電阻阻值，即Rr=5Q；電阻箱的最小分度和待測電阻阻值接近，這樣

測得的限值不夠精確，如待測電阻阻值為5.4Q,則實驗只能測得其為R=5Q,

誤差較大。

:方法2“半偏法”測電阻

【真題示例3】（2021?山東卷，14）熱敏電阻是傳感器中經常使用的元件，某學習

小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律?？晒┻x擇的器材有：

待測熱敏電阻RT（實驗溫度范圍內，阻值約幾百歐到幾千歐）;

電源E（電動勢1.5V,內阻r約為0.5Q）；

電阻箱R（阻值范圍0?9999.99Q）；

滑動變阻器品（最大阻值20Q）；

滑動變阻器&（最大阻值2000Q）；

微安表（量程100gA,內阻等于2500Q）；

開關兩個，溫控裝置一套，導線若干。

同學們設計了如圖8所示的測量電路，主要實驗步驟如下：

①按圖示連接電路；

②閉合Si、S2,調節(jié)滑動變阻器滑片P的位置，使微安表指針滿偏；

③保持滑動變阻器滑片P的位置不變，斷開S2,調節(jié)電阻箱，使微安表指針半偏；

④記錄此時的溫度和電阻箱的阻值。

回答下列問題：

(1)為了更準確地測量熱敏電阻的阻值，滑動變阻器應選用(填“心”或

(2)請用筆畫線代替導線，在實物圖9(不含溫控裝置)連接成完整電路。

圖9

(3)某溫度下微安表半偏時，電阻箱的讀數(shù)為6000.00Q,該溫度下熱敏電阻的測

量值為。(結果保留到個位)，該測量值________(填“大于”或“小于”)

真實值。

(4)多次實驗后，學習小組繪制了如圖10所示的圖像。由圖像可知，該熱敏電阻

圖10

答案(l)7?i(2)見解析圖(3)3500大于

⑷減小

解析(1)用半偏法測量熱敏電阻的阻值，盡可能讓該電路的電壓在S2閉合前、后

保持不變；由于該支路與滑動變阻器左側部分電阻并聯(lián)，滑動變阻器的阻值越小，

S2閉合前、后并聯(lián)部分電阻變化越小，從而并聯(lián)部分的電壓值變化越小，故滑動

變阻器應選火1。

(2)電路連接圖如圖所示

(3)微安表半偏時，該支路的總電阻為原來的2倍，即AT+RA=R=6000.00。，

可得RT=3500Q。

當斷開S2,電路的總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律，干路電流減小，路端電

壓增大，并聯(lián)部分的電壓增大，電阻箱分壓大于原并聯(lián)電壓的一半，即電阻箱的

電阻大于熱敏電阻和微安表的總電阻，因此熱敏電阻的測量值比真實值偏大。

(4)由于是InRT—4圖像，當溫度T升高時，/減小，從圖中可以看出InRT減小,

從而RT減小，因此熱敏電阻隨溫度的升高逐漸減小。

:方法3“替代法”測電阻

1.實驗原理(如圖11)

R,2

圖11

2.實驗步驟

S先與2連接，記錄?的示數(shù)，再與1連接，調節(jié)R值使0的示數(shù)與原值相等，

則Rx=R。

3.說明

對?的要求，只要有刻度且不超過量程即可，與指針是否超;無關，因為電流表示

數(shù)不參與運算。

【例4】(2021?天津紅橋區(qū)質量調查)在某校開展的科技活動中，為了較準確的測出

一個未知電阻的阻值Rr,現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準的電流表A、電阻箱R1、滑動

變阻器及、單刀單擲開關Si、單刀雙擲開關S2、電源和導線若干。

(1)畫出實驗電路圖，并在圖上標出你所選器材的代碼。

(2)寫出主要的實驗操作步驟：

答案(1)見解析(2)見解析

解析(1)電流表A讀數(shù)不準確，故讀出的電流大小沒有實際意義，不能根據(jù)歐姆

定律/=系求電壓和電阻，由等效替代法求待測電阻的大小，分別將待測電阻和電

阻箱與電流表和滑動變阻器串聯(lián)，如圖所示。

⑵將Si閉合，S2置于上端，記下電流表指針所指位置；S2置于下端，調節(jié)Ri的

阻值，使電流表指針指在原位置，則待測電阻&=凡。

命題點三電表改裝問題

1.主要類型

用靈敏電流計改裝為較大量程的電流表、電壓表和多用電表。

2.改裝原理

(1)電流表的改裝利用了并聯(lián)電路分流的原理。

(2)電壓表的改裝利用了串聯(lián)電路分壓的原理。

【例5】(2021.天津市等級考模擬)某同學欲將量程為200piA的電流表G改裝成電

壓表。

圖12

(1)該同學首先采用如圖12所示的實驗電路測量該電流表的內阻心,圖中4、上

為電阻箱。他按電路圖連接好電路，將尺的阻值調到最大，閉合開關Si后，他

應該正確操作的步驟是。

①記下上的阻值；

②調節(jié)品的阻值，使電流表的指針偏轉到滿刻度；

③閉合S2,保持7?i不變，調節(jié)R2的阻值，使電流表的指針偏轉到滿刻度的一半；

(2)如果按正確操作步驟測得R2的阻值為500C,則小的電阻值大小為(填

寫字母代號)；

A.250QB.500Q

C.750QD.1000Q

(3)這種方式測得的電流表G的內阻比實際內阻偏(填''大"或“小”)；

(4)為把此電流表改裝成量程為0?2V的電壓表，應選一個阻值為Q的

電阻與此電流表串聯(lián)。

答案(1)②③①(2)B(3)小(4)9500

解析(1)根據(jù)電路圖判斷此為半偏法測電流表內阻，先斷開S2,調節(jié)電阻箱R,

使電流表達到滿偏，然后閉合S2,保持R不變，調節(jié)電阻箱及使電流表半偏，

記下此時R2的阻值即為電流表的內阻，故正確的操作步驟為②③①。

(2)電阻箱和電流表并聯(lián)，電流表電流變?yōu)闈M刻度的一半，說明電阻箱分走一半電

流，所以二者電流相等，則及的阻值即為電流表的內阻，B正確。

⑶當S2閉合時，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R2的電流比電流表所在支路的電流大，則R2的電阻比電流

表的電阻小，而我們把及的讀數(shù)當成電流表的內阻，故測得的電流表的內阻偏小。

(4)電流表改裝為電壓表，那么改裝后的量程為U=/g(&+R)

代入數(shù)據(jù)解得H=9500Q。

提北素養(yǎng)能4

1.(2021?四川瀘州市第二次教學質量診斷)某實驗小組在設計測量阻值約為200Q

的定值電阻R,時，可供選擇的器材如下：

電源及電動勢約為3.0V,內阻;?約5C；

電流表A：量程為0?0.6A,內阻-A約為2Q；

電壓表Vi：量程為0?0.5V,內阻力=1000。；

電壓表V2：量程為0?3V,內阻r2約為5kQ；

定值電阻R),有四種規(guī)格供選：10Q、50Q、500。、1000Q；

滑動變阻器尺最大阻值為50C,額定電流1A；

單刀單擲開關S一個，導線若干。

(1)在下面四種方案中，因電表內阻的不確定而導致不能準確測量的是(選

填圖中的字母序號)；

(2)綜合考慮電表內阻及量程帶來的影響，該小組設計了如圖13所示的電路。在

閉合開關前，滑動變阻器的滑片應該置于最(選填“左端”或“右端”)；

為了保證兩只電壓表的讀數(shù)都不小于其量程的;，定值電阻Ho的規(guī)格應選擇

Q(選填“10”“50”“500”或“1000”)；

圖13

(3)請根據(jù)(2)中的電路圖，寫出計算R的理論表達式區(qū)=(如涉及電壓表

和電流表的示數(shù)分別對應用5、5、/表示，電表內阻和定值電阻分別對應用八、

「2、「A、R)表不)。

43riRo(Ui-U\)

答案(1)BC(2)左端50(3)s5+Ro)

解析(1)由于電壓表Vi內阻已知，則該電壓表不僅能準確測量電壓，也能準確

測量通過它的電流，根據(jù)歐姆定律由A方案可得R二一%,則A方案能準確測

量；由B方案可得R=—也，由于正不確定，則B方案不能準確測量；由C方

案可得&=-L，由于「A不確定，則C方案不能準確測量；由D方案可得R.

=絲沙，則D方案能準確測量，故選B、Co

r\

(2)該電路為分壓式控制電路，電壓應從0開始變化，所以滑動變阻器的滑片應該

置于最左端。根據(jù)串聯(lián)電路電阻分壓的特點，為了保證兩只電壓表的讀數(shù)都不小

于其量程的/定值電阻Ho的規(guī)格應選擇約為待測電阻的《的，所以選50c的。

ggL—p-日UxU2~U\n/?o(U2~~U\)

(3)根據(jù)歐姆定律可得^=T=Th~ih=U\(n+/？0)°

7T+瓦

2.(2021?江西省4月教學質檢)某同學準備將量程/g=500|_iA,內阻以約為200Q

的電流表G改裝成量程為2V的