電阻測(cè)量首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材的不同而靈活選用“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.
在高考電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中,常以定值電阻的合理使用為背景來(lái)命題.求解這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是必須弄清定值電阻在設(shè)計(jì)電路中的主要作用,一般來(lái)說(shuō),定值電阻有三種作用：
(1)電源的選擇：一般可以根據(jù)待測(cè)元件的額定電流或額定電壓選擇符合需要的電源.
(2)電表的選擇：一般根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)元件的額定電壓選擇電壓表,再估算待測(cè)電流的最大阻值選擇電流表.注意測(cè)量時(shí)要使電表的指針偏轉(zhuǎn)角較大.
(3)變阻器的選擇：在安全條件下,分壓式選最大阻值較小、額定電流較大的,限流式選最大阻值與待測(cè)電阻差不多的.
(1)當(dāng)題中要求負(fù)載上電壓或電流從零開(kāi)始調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)采用分壓式接法.
(2)當(dāng)題中要求測(cè)量精確度高且調(diào)節(jié)范圍大時(shí),一般用分壓式接法.
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的總電阻比待測(cè)電阻阻值的一半還小時(shí),一般用分壓式接法.
(4)負(fù)載電阻的阻值小于滑動(dòng)變阻器的總電阻或相差不多,且電壓、電流不要求從零可調(diào)時(shí),一般用限流式接法.
(5)兩種接法均可使用時(shí),優(yōu)先用限流式接法(節(jié)能).
【例1】 (電阻的測(cè)量) 某同學(xué)用伏安法測(cè)量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx,所用電壓表的內(nèi)阻為1 kΩ,電流表內(nèi)阻為0.5 Ω.該同學(xué)采用兩種測(cè)量方案,一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點(diǎn)之間,另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間.測(cè)量得到如圖(b)所示的兩條U－I圖線,其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù).
(1)圖(b)中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的.(2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖(b)可判斷,由圖線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值,結(jié)果為_(kāi)_______Ω(保留1位小數(shù)).(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響,需對(duì)(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正,修正后待測(cè)電阻的阻值為_(kāi)_______Ω(保留1位小數(shù)).
【例2】 (電表的改裝)某同學(xué)要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表.該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1 200 Ω,經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進(jìn)行改裝.然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表,根據(jù)圖(a)所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(虛線框內(nèi)是改裝后的電表).
(1)根據(jù)圖(a)和題給條件,將圖(b)中的實(shí)物連線.
(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0 mA時(shí),微安表的指針位置如圖所示.由此可以推測(cè)出所改裝的電表量程不是預(yù)期值,而是________.(填正確答案標(biāo)號(hào))
A．18 mA B．21 mA C．25 mA D．28 mA
(3)產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因可能是________.(填正確答案標(biāo)號(hào))
A．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤,實(shí)際內(nèi)阻大于1 200 ΩB．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤,實(shí)際內(nèi)阻小于1 200 ΩC．R值計(jì)算錯(cuò)誤,接入的電阻偏小D．R值計(jì)算錯(cuò)誤,接入的電阻偏大
(4)要達(dá)到預(yù)期目的,無(wú)論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確,都不必重新測(cè)量,只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可,其中k＝________.
【例3】 (伏安特性曲線)某同學(xué)要研究一小燈泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性.所用器材有：電流表A1(量程200 mA,內(nèi)阻Rg1＝10.0 Ω)、電流表A2(量程500 mA,內(nèi)阻Rg2＝1.0 Ω)、定值電阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10 Ω)、電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5 V,內(nèi)阻很小)、開(kāi)關(guān)S和若干導(dǎo)線.該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖a所示.
(1)根據(jù)圖a,在圖b的實(shí)物圖中畫(huà)出連線.
(2)若I1、I2分別為流過(guò)電流表A1和A2的電流,利用I1、I2、Rg1和R0寫(xiě)出：小燈泡兩端的電壓U＝______________,流過(guò)小燈泡的電流I＝________.為保證小燈泡的安全,I1不能超過(guò)________mA.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使開(kāi)關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零.逐次改變滑動(dòng)變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2.所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下表中給出.
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可算得,當(dāng)I1＝173 mA時(shí),燈絲電阻R＝________Ω(保留1位小數(shù)).
(4)如果用另一個(gè)電阻替代定值電阻R0,其他不變,為了能夠測(cè)量完整的伏安特性曲線,所用電阻的阻值不能小于________Ω(保留1位小數(shù)).
1．某同學(xué)要測(cè)量某圓柱體的電阻率ρ.
(1)用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量其長(zhǎng)度和直徑,如圖所示,則其長(zhǎng)度L＝________ cm,直徑d＝_______________mm.
(2)該同學(xué)先用指針式多用電表粗測(cè)其電阻.他將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔中,將選擇開(kāi)關(guān)置于“×1”擋位置,然后_______________________,直至指針指在“0 Ω”處,繼續(xù)實(shí)驗(yàn).
4.598～4.602
將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕
(3)歐姆表粗測(cè)其電阻約為5 Ω,現(xiàn)要進(jìn)一步精確測(cè)量其電阻,實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材：
A．電壓表V1(量程0～3 V,內(nèi)阻約3 kΩ)B．電壓表V2(量程0～15 V,內(nèi)阻約15 kΩ)C．電流表A1(量程0～3 A,內(nèi)阻約0.01 Ω)D．電流表A2(量程0～0.6 A,內(nèi)阻約0.1 Ω)E．滑動(dòng)變阻器R1(0～20 Ω)F．滑動(dòng)變阻器R2(0～500 Ω)G．電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V)及開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干
該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測(cè)量,則電壓表應(yīng)選擇________,電流表應(yīng)選擇__________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇__________.(選填各器材前的字母)
要求在流過(guò)圓柱體的電流相同情況下,電源消耗功率最小,并能較準(zhǔn)確地測(cè)出圓柱體的電阻,實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖中的__________.
(4)利用(3)所選電路測(cè)量,電流表讀數(shù)為_(kāi)_________A,電壓表讀數(shù)為_(kāi)_________V.
2．某同學(xué)利用圖(a)所示電路測(cè)量電壓表的內(nèi)阻.可供選擇的器材有：電源E,電壓表V,電阻箱R(0～9 999 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10 Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5 kΩ),開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干.
①按電路原理圖(a)連接線路；
②將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最左端,同時(shí)將電阻箱阻值調(diào)為0;
③將開(kāi)關(guān)閉合,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表滿偏；
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)；(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實(shí)物圖連接完整；(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為_(kāi)_______ Ω,計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)_______ Ω；(4)通過(guò)上述方法得到電壓表的內(nèi)阻測(cè)量值________(填“大于”或“小于”)真實(shí)值.
3．某同學(xué)利用電流計(jì)改裝成一個(gè)電壓表并進(jìn)行校準(zhǔn),其改裝過(guò)程如下：
(a)測(cè)電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg.按照?qǐng)D甲所示連接電路,將滑動(dòng)變阻器R′調(diào)到最大阻值并接入電路.閉合開(kāi)關(guān)S1,調(diào)節(jié)R′接入電路的阻值,使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；然后保持R′接入電路的電阻不變,閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流計(jì)指針達(dá)到半偏(中間刻度),記下此時(shí)電阻箱R的阻值.
(b)計(jì)算出改裝電壓表應(yīng)串聯(lián)的電阻R0的阻值,將該電阻與電流計(jì)串聯(lián),則R0與電流計(jì)共同構(gòu)成一個(gè)新的電壓表.
(c)將改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表接入如圖乙所示的校準(zhǔn)電路,對(duì)改裝的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn).
(1)請(qǐng)根據(jù)圖甲所示電路,將圖所示的實(shí)物圖補(bǔ)充完整.
(2)已知電流計(jì)的滿偏電流為200 μA,當(dāng)電流計(jì)指針半偏時(shí),R的阻值是500 Ω.若要求改裝后的電壓表的量程為0～2 V,則必須給電流計(jì)串聯(lián)一個(gè)阻值為R0＝______Ω的電阻.
(3)在對(duì)改裝后的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表的測(cè)量值總比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的測(cè)量值小一些,造成這個(gè)現(xiàn)象的原因是__________.
A．電流計(jì)內(nèi)阻的測(cè)量值偏小,造成串聯(lián)電阻的阻值偏小B．電流計(jì)內(nèi)阻的測(cè)量值偏大,造成串聯(lián)電阻的阻值偏小 C．電流計(jì)內(nèi)阻的測(cè)量值偏小,造成串聯(lián)電阻的阻值偏大 D．電流計(jì)內(nèi)阻的測(cè)量值偏大,造成串聯(lián)電阻的阻值偏大

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