(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90.0 μA,電流表的示數(shù)為9.00 mA,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30 Ω的電阻Rx的阻值,圖中R0為標準電阻,阻值為R0=5.4 Ω;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999.9 Ω),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1 000 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導線若干。
在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié),已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA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650.0 Ω。
(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 。
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.某同學利用如圖甲所示的電路測量一微安表(量程為0~100 μA,內(nèi)阻約為2 500 Ω)的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠?兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個最大阻值為20 Ω,另一個最大阻值為2 000 Ω);電阻箱R3(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動勢約為1.5 V);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“2 000”) 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2 500.0 Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當位置,再反復調(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2 601.0 Ω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: 。
5.(2021山東卷)熱敏電阻是傳感器中經(jīng)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。
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1.5 V,內(nèi)阻r約為0.5 Ω);
電阻箱R(阻值范圍0~9 999.99 Ω);
滑動變阻器R1(最大阻值20 Ω);
滑動變阻器R2(最大阻值2 000 Ω);
微安表(量程100 μA,內(nèi)阻等于2 500 Ω);
開關(guān)兩個,溫控裝置一套,導線若干。
同學們設(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。
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(yīng)選用 (選填“R1”或“R2”)。
(2)請用筆畫線代替導線,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6 000.00 Ω,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,學習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=Ω=990Ω。
2.答案 (1)見解析圖
(2)最右端 R0
(3) 27
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
整理得待測電阻的表達式為
Rx=R0。
(3)由
整理得U2=U1
則U2-U1圖像的斜率
k=
由題圖乙可知k=
又R0=5.4Ω
解得Rx=27Ω。
3.答案 (1)見解析圖
(2)R2
(3)①650.0 b 接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,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Ω=900Ω≤R≤Ω=1800Ω,報警器的電阻是650.0Ω,所以滑動變阻器的取值范圍在250Ω到1150Ω之間,所以滑動變阻器應(yīng)該選R2。
(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)①20 ②左 ③相等 ④2 550
(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)3 500 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,該支路的總電阻為原來的2倍,即RT+RμA=6000Ω,據(jù)此可得RT=6000Ω-RμA=3500Ω。當斷開S2,微安表半偏時,由于負載電路的電阻增加,負載電壓略有升高,根據(jù)歐姆定律,總電阻比原來的2倍略大,也就是電阻箱的阻值略大于熱敏電阻與微安表的總電阻,因此熱敏電阻的測量值比真實值偏大。
(4)觀察繪制好的lnRT-圖像,結(jié)合數(shù)學的自然對數(shù)知識,lnRT與成正比,說明T越大RT就越小,可以判斷得出熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而逐漸減小。

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