備考2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)強(qiáng)化訓(xùn)練第十章恒定電流實(shí)驗(yàn)十一測(cè)量金屬絲的電阻率測(cè)量電阻的四種創(chuàng)新方法方法1差值法測(cè)電阻-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1.[電流表差值法/2024山東齊魯名校質(zhì)量聯(lián)合檢測(cè)]某科技小組要測(cè)量某種電阻材料的電阻率，他們找來(lái)一根用該材料制成的粗細(xì)均勻的電阻絲，該電阻絲的阻值大約為10Ω.
（1）首先用螺旋測(cè)微器測(cè)量該電阻絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，則該電阻絲的直徑d＝ 8.000 mm.
（2）他們又精確測(cè)量該電阻絲的阻值Rx.除待測(cè)電阻絲外，實(shí)驗(yàn)室還提供了下列器材：
電流表A1（量程為0～1A，內(nèi)阻約為0.4Ω）；
電流表A2（量程為0～10mA，內(nèi)阻為10Ω）；
定值電阻R1（阻值為10Ω）；
定值電阻R2（阻值為100Ω）；
定值電阻R3（阻值為1000Ω）；
滑動(dòng)變阻器R4（最大阻值為5Ω，額定電流為3A）；
電源（電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為0.5Ω）.
①因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室沒(méi)有提供電壓表，該實(shí)驗(yàn)小組用電流表A2和定值電阻改裝成所需要的電壓表，定值電阻應(yīng)選用 R3 .（選填“R1”“R2”或“R3”）
②在圖乙中將實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整.（待測(cè)金屬絲用“”表示）
（3）用刻度尺測(cè)得電阻絲接入電路中的長(zhǎng)度為10.10cm.
（4）電流表A1的示數(shù)用I1表示，電流表A2的示數(shù)用I2表示，該小組通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行了多次測(cè)量，以I1為縱軸，I2為橫軸，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖像如圖丙所示，則所測(cè)電阻材料的電阻率約為 5.1×10－3 Ω·m.（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
解析（1）由題圖甲可知，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為8.000mm.
（2）電流表A2和定值電阻改裝成的電壓表的最大讀數(shù)為U＝10mA×（10Ω＋R），定值電阻R選用R3時(shí)，改裝后的電壓表量程為0～10.1V，略小于電源電動(dòng)勢(shì)，若選用R1或R2，改裝后的量程會(huì)比電源電動(dòng)勢(shì)小很多，實(shí)驗(yàn)時(shí)不安全或測(cè)量范圍偏小，故應(yīng)選用R3.②如圖所示的連接方式可準(zhǔn)確測(cè)量Rx兩端的電壓和通過(guò)Rx的電流.
（4）由題意可知，I2（R3＋RA2）＝（I1－I2）Rx，又Rx＝ρlπ（d2）2，結(jié)合題圖丙并代入數(shù)據(jù)解得ρ≈5.1×10－3Ω·m.
2.[電壓表差值法]在測(cè)量定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)中，提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：電壓表V1（量程為3V，內(nèi)阻r1＝3kΩ），電壓表V2（量程為5V，內(nèi)阻r2＝5kΩ），滑動(dòng)變阻器R（額定電流為1.5A，最大阻值為100Ω），待測(cè)定值電阻Rx，電源E（電動(dòng)勢(shì)為6.0V，內(nèi)阻不計(jì)），開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干.
回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓（選填“限流”或“分壓”）式接法；
（2）將如圖甲所示的虛線框中的電路原理圖補(bǔ)充完整；

圖甲圖乙
（3）根據(jù)下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（U1、U2分別為電壓表V1、V2的示數(shù)），在圖乙給出的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制U2－U1圖像；
（4）由U2－U1圖像得到待測(cè)定值電阻的阻值Rx＝ 1.82×103 Ω（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，若要繼續(xù)采用該實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定另一個(gè)定值電阻Ry（阻值約為700Ω）的阻值，在不額外增加器材的前提下，要求實(shí)驗(yàn)精度盡可能高，請(qǐng)?jiān)趫D丙的虛線框內(nèi)畫(huà)出你改進(jìn)的電路圖.
圖丙
答案（1）分壓（2）如圖1所示（3）如圖2所示（4）1.82×103 （5）如圖3所示

圖1 圖2
解析（1）由于各電壓表的電阻值比較大，為了讓待測(cè)電阻分得較大電壓，滑動(dòng)變阻器要選擇分壓式接法.
（2）完整的電路圖如圖1所示.
（3）根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的U2－U1圖像如圖2所示.
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，有Rx＝U2－U1U1r1，變形得U2＝Rx＋r1r1U1，則圖線的斜率為k＝Rx＋r1r1，又根據(jù)U2－U1圖像可得斜率k＝4.82－－1.00＝1.605，則有1.605＝Rx＋r1r1，代入r1＝3kΩ，解得Rx＝1.82×103Ω.
（5）因待測(cè)電阻Ry（阻值約為700Ω）的阻值較小，若仍與電壓表V1串聯(lián)，則Ry所分得的電壓過(guò)小，不利于測(cè)量，故可使待測(cè)電阻Ry與已測(cè)出阻值的Rx串聯(lián)，使其替代Rx接入圖1電路，此時(shí)Rx＋Ry分得的總電壓較大，可得出較準(zhǔn)確的Rx＋Ry值，故改進(jìn)后的電路圖如圖3所示.
電流表差值法
電壓表差值法
電路圖
基本原理
定值電阻R0中的電流I0＝I2－I1，電流表A1兩端的電壓U1＝（I2－I1）R0
定值電阻R0兩端的電壓U0＝U2－U1，電壓表V1中的電流I1＝U2－U1R0
可測(cè)物理量
（1）若R0為已知量，可求得電流表A1的內(nèi)阻r1＝（I2－I1）R0I1；
（2）若r1為已知量，可求得R0＝I1r1I2－I1
（1）若R0為已知量，可求得電壓表V1的內(nèi)阻r1＝U1U2－U1R0；
（2）若r1為已知量，可求得R0＝U2－U1U1r1
測(cè)量次數(shù)
1
2
3
4
5
U1/V
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
U2/V
1.61
2.41
3.21
4.02
4.82

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