適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第10章電路及其應(yīng)用第7講專題提升電阻測量的五種常見方法

第7講專題提升:電阻測量的五種常見方法1.(2022全國甲卷)某同學(xué)要測量微安表內(nèi)阻,可利用的實驗器材有電源E(電動勢1.5V,內(nèi)阻很小),電流表A(量程10mA,內(nèi)阻約10Ω),微安表G(量程100μA,內(nèi)阻Rg待測,約1kΩ),滑動變阻器R(最大阻值10Ω),定值電阻R0(阻值10Ω),開關(guān)S,導(dǎo)線若干。(1)將圖中所示的器材符號連線,畫出實驗電路原理圖。(2)某次測量中,微安表的示數(shù)為90.0μA,電流表的示數(shù)為9.00mA,由此計算出微安表內(nèi)阻Rg=Ω。

2.實驗小組用圖甲所示的電路來測量阻值約為30Ω的電阻Rx的阻值,圖中R0為標準電阻,阻值為R0=5.4Ω;V1、V2為理想電壓表,S為開關(guān),R為滑動變阻器,E為電源,采用如下步驟完成實驗。(1)按照圖甲所示的實驗原理電路圖在圖丙中連接好實物電路。丙(2)實驗開始之前,將滑動變阻器的滑片置于位置(選填“最左端”“最右端”或“中間”)。合上開關(guān)S,改變滑片的位置,記下V1、V2的示數(shù)分別為U1、U2,則待測電阻的表達式為Rx=(用U1、U2、R0表示)。

(3)為了減小偶然誤差,改變滑片的位置,多測幾組U1、U2的值,作出的U2-U1圖像如圖乙所示,圖像的斜率為k=(用R0、Rx表示),可得Rx=Ω。

3.現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時,系統(tǒng)報警。提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9Ω),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié),已知U約為18V,Ic約為10mA;流過報警器的電流超過20mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60℃時阻值為650.0Ω。(1)將報警系統(tǒng)原理電路圖連接完整。(2)在電路中應(yīng)選用滑動變阻器(選填“R1”或“R2”)。

(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng):①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為Ω;滑動變阻器的滑片應(yīng)置于(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是

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②將開關(guān)向(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至。

(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用。4.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一微安表(量程為0~100μA,內(nèi)阻約為2500Ω)的內(nèi)阻。可使用的器材有:兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個最大阻值為20Ω,另一個最大阻值為2000Ω);電阻箱R3(最大阻值為99999.9Ω);電源E(電動勢約為1.5V);單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。甲乙(1)按原理圖甲,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實物連接成完整電路。(2)①R1的最大阻值為(選填“20”或“2000”)Ω。

②為了保護微安表,開始時將R1的滑片C滑到接近圖甲中滑動變阻器的端(選填“左”或“右”)對應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。

③將電阻箱R3的阻值置于2500.0Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置,最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢(選填“相等”或“不相等”)。

④將電阻箱R3和微安表位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將R3的阻值置于2601.0Ω時,在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為Ω(結(jié)果保留到個位)。

(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議:

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5.(2021山東卷)熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件,某學(xué)習(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律。甲可供選擇的器材有:待測熱敏電阻RT(實驗溫度范圍內(nèi),阻值約幾百歐到幾千歐);電源E(電動勢1.5V,內(nèi)阻r約為0.5Ω);電阻箱R(阻值范圍0~9999.99Ω);滑動變阻器R1(最大阻值20Ω);滑動變阻器R2(最大阻值2000Ω);微安表(量程100μA,內(nèi)阻等于2500Ω);開關(guān)兩個,溫控裝置一套,導(dǎo)線若干。同學(xué)們設(shè)計了如圖甲所示的測量電路,主要實驗步驟如下:①按圖示連接電路;②閉合S1、S2,調(diào)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(diào)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?；卮鹣铝袉栴}:(1)為了更準確地測量熱敏電阻的阻值,滑動變阻器應(yīng)選用(選填“R1”或“R2”)。

(2)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將實物圖(不含溫控裝置)連接成完整電路。乙(3)某溫度下微安表半偏時,電阻箱的讀數(shù)為6000.00Ω,該溫度下熱敏電阻的測量值為Ω(結(jié)果保留到個位),該測量值(選填“大于”或“小于”)真實值。

(4)多次實驗后,學(xué)習(xí)小組繪制了如圖丙所示的圖像。由圖像可知,該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸(選填“增大”或“減小”)。

丙參考答案第7講專題提升:電阻測量的五種常見方法1.答案(1)見解析圖(2)990解析(1)為準確測出微安表兩端的電壓,可讓微安表與定值電阻R0并聯(lián),再與電流表串聯(lián)。由于電源電壓過大,并且為了測量多組數(shù)據(jù),因此滑動變阻器采用分壓式接法,實驗電路原理圖如圖所示。(2)流過定值電阻R0的電流I=IA-Ig=9.00mA-0.09mA=8.91mA微安表兩端的電壓U=IR0=8.91×10-2V微安表的內(nèi)阻Rg=UIg2.答案(1)見解析圖(2)最右端U2U(3)RxR解析(1)完整的實物電路如圖所示。(2)為了保護電表,防止電流過大,由于電壓表V1和滑動變阻器滑片右側(cè)并聯(lián),則閉合開關(guān)前,將滑動變阻器的滑片置于最右端位置。由串聯(lián)電路電流相等結(jié)合歐姆定律得U整理得待測電阻的表達式為Rx=U2U1(3)由U整理得U2=RxR則U2-U1圖像的斜率k=R由題圖乙可知k=R又R0=5.4Ω解得Rx=27Ω。3.答案(1)見解析圖(2)R2(3)①650.0b接通電源后,流過報警器的電流會超過20mA,報警器可能損壞②c報警器開始報警解析(1)電路連線如圖所示(2)在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié),已知U約為18V,Ic約為10mA;流過報警器的電流超過20mA時,報警器可能損壞,可知外電阻的取值范圍大約是1820×10-3Ω=900Ω≤R≤1810×10-3Ω=1800Ω,報警器的電阻是650(3)①本題采用的是等效替換法,先用變阻箱來代替熱敏電阻,所以變阻箱的阻值要調(diào)節(jié)到熱敏電阻的臨界電阻也就是在60℃時阻值為650.0Ω;為防止接通電源后,流過報警器的電流會超過20mA,報警器可能損壞,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于b端;②先把變阻箱的電阻接入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻,調(diào)至報警器開始報警時,保持滑動變阻器的阻值不變,接到熱敏電阻上,當熱敏電阻的阻值是650.0Ω時,也就是溫度達到了60℃,報警器開始報警。4.答案(1)見解析圖(2)①20②左③相等④2550(3)調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程解析(1)實物連接如圖所示(2)滑動變阻器R1采用分壓式接法,為了方便調(diào)節(jié)要選擇阻值較小的滑動變阻器。為了保護微安表,開始時將R1的滑片C滑到滑動變阻器的左端對應(yīng)的位置。將電阻箱R3的阻值置于2500.0Ω,接通S1;將R1的滑片置于適當位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置;最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前后在接點B到滑片D中無電流流過,可知接點B與D所在位置的電勢相等。設(shè)滑片D兩側(cè)電阻分別為R21和R22,由接點B與D所在位置的電勢相等可知R3∶RμA=R21∶R22;同理,當R3和微安表對調(diào)時,仍有RμA∶R3=R21∶R22;聯(lián)立兩式解得RμA=2550Ω。(3)為了提高測量精度,應(yīng)調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程。5.答案(1)R1(2)見解析圖(3)3500大于(4)減小解析(1)本題用半偏法測量熱敏電阻的阻值,應(yīng)盡可能讓熱敏電阻所在支路的電壓在S2閉合前后保持不變,由于該支路與滑動變阻器左半部分并聯(lián),滑動變阻器的阻值越小,S2閉合前、后該部分電阻變化越小,從而電壓的值變化越小,故滑動變阻器應(yīng)選R1。(2)實物電路圖如圖所示(3)微安表半偏時,該支路的總