2020年高考物理备考微专题精准突破专题一

1、v1.0可编辑可修改14石门中学2020年寒假物理备考微专题精准突破专题1测量电阻的N种方法（解析版）电阻测量问题是高考物理实验考查的热点，电阻的测量实验能全面考查电学中电压表、电流表的使用与读数，欧姆表的原理及应用,，电路的选择，实验方法的选择，实验数据的处理方法等。关于电阻的测量方法，常见的有伏安法、伏伏法、安安法、等效替代法、半偏 法及电桥法等。岫研透命题点方法1伏安法伏安法测电阻的原理：部分电路欧姆定律R= U。1.两种控制电路限流式控制电路、分压式控制 .电路如图所示。限流电路分用电路若变阻器阻值较小， 一般设计为分压式； 若变阻器阻值较大， 一般设计为限流式， 在二者都可行时，优先

2、考虑限流式。2.两种测量电路连接方式、原理图误差来源测量值与真实值的关系适用范围外接法电压表分流电流表的读数大于流过待测电阻的电流，故R测R真测小内接法r （5）-电流表分压电压表读数大于待测电阻两端的电压，故R测R真测大电阻I例1】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图2所示，用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为 5Q,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.图2(1)从图中读出金属丝的直径为 mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A.电压表03V,内阻10kQB.电压表015V,内阻50k

3、QC.电流表0，内阻QD.电流表03A,内阻E.滑动变阻器，010aF.滑动变阻器，0100a要求较准确地测出其阻值，电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选.(填序号)实验中某同学的实物接线如图3所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.图3错误1: ;错误2: .答案(1) (2)A C E导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接法解析(1)固定刻度读数为，可动刻度读数为X =,所以最终读数为：+ =;(2)因两节新的干电池的电动势为3 V,应选量程为03 V的电压表，故选 A;因金属丝的电阻大约为5 Q,流过电流表的电流大约为I=U= 3 A= A,电流表应选C;因金属丝的电阻R

4、 5大约为5 Q,且可选择的滑动变阻器阻值大于 5 Q,故滑动变阻器采用限流式接法，应选E;一 FVR， 一一,一.因m>5,所以电流表采用外接法， 该同学实物接线中的两处明显错误是：导线连接在滑动R Ra变阻器的滑片上；采用了电流表内接法.【变式1】某同学要测量一段金属丝的电阻，当他用多用电表粗测该金属丝的电阻时，发现其电阻很小。为了较精确地测量该金属丝的电阻。他设计了如图甲所示的电路原理图，其中定值电阻的阻值为 R= Q,其余器材如下：甲乙电流表（量程00.6 A ,内阻约为 ）;电压表（量程03 V,内阻约为9 k Q）;滑动变阻器 R（阻值020Q）;电源：电动势为 V,内阻不计

5、；开关、导线若干。试分析下列问题:（1）在本实验中13!合开关 S前应将滑动变阻器的滑片移至 端（填"a”或" b”）。（2）在图乙所示实物图中，已正确连接了部分导线，请根据实验电路图将实物图连接好。（3）实验中将多次测量出来的数据已经描入了如图丙所示的U-I坐标系中，并且已经作出了UI图像。根据图像可求得该金属丝的电阻为R=Q （保留两位小数）。【答案】（1）a（2）见解析图（3）之间均可）【解析】(1漏动变阻器以分压式接法接入电路I为确保电路中仪器的安全.在闭合开关S前应将涓动变 阻器的滑片移至出心如图所示4(3)由电路原理图可知， 电压表测得的是定值电阻 R与被测金属

6、丝 R的总电压，所以题图丙中U-I图像的斜率表示的是电阻 R与被测金属丝 R的电阻之和。图像的斜率k=错误！ Q,故金属丝的电阻为 RX= Qo总结提升在运用伏安法测电阻时，已有的电压表或电流表的量程可能太小或太大，为了满足安全、精确的原则，常采用增加分流电阻或分压电阻的方法，本题就增加了分压电阻。实物连线时不仅要考虑电压表和电流表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。方法二伏伏法(电压表的灵活选用)若电压表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用.(1)如图6甲所示,两电压表的满偏电流接近时，若已知Vi的内阻R,则可测出V2的内阻R2(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流

7、Ivi? IV2时，若已知 M的内阻R, M并联一定值电阻R后，同样可得V2的内阻Ui Uir+R图6【例2】要测量电压表 M的内阻Ri,其量程为2 V,内阻约2 k Qo实验室提供的器材有:电流表A,量程0.6 A ,内阻约为电压表V2,量程5 V,内阻约为5 kQ;定值电阻R,阻值为30 Q定值电阻R,阻值为3 k Q;滑动变阻器 R,最大阻值100 Q,额定电流1.5 A ;电源E,电动势6 V,内阻约(1)某同学设想按甲图所示电路进行测量，读出电压表开关S一个，导线若干。V1和电流表A的示数后，用欧姆定律计算出Ri。该方案实际上不可行，最主要的原因是 。(2)另一同学设计出如图乙所示的

8、电路来测量电压表Vi的内阻Ri。图中R应选 。(选填" R”或" R”)在图丙中完成实物连线。Vi的读数为U,电压表接通电路后，调整滑动变阻器的滑动触头在适当的位置，电压表V2的读数为 U,定值电阻的阻值为 R,则计算电压表 M的内阻Ri的表达式为FVi=【答案】：(i)电流表示数很小，很难对电流表读数(2)R见解析图URUU【解析】(i)待测电压表Vi和电流表A串联接入电路中，由于待测电压表内阻很大，电路电流很小，电流表示数很小，对电流表读数时误差很大，不能对电流表正确读数，则该方案不可行。Q)0电压表炳的量程为2 V,而电压表V工的量程为5 V,所以要扩大电压表Vi的量

9、程,所以需串联一个 大电阻即图中描应选周c根据电路图连接实物图，如图所示：URU2-Ui根据电路图，由串并联电路特点及欧姆定律可得:UR皿 U2= U1 +则 Ri =Rvi变式2 用以下器材可测量电阻 R的阻值.待测电阻R,阻值约为600电源E,电动势约为6V,内阻可忽略不计；电压表 Vi,量程为0500mV内阻ri=1000Q;电压表V2,量程为06V,内阻2约为10kQ;电流表A,量程为0，内阻3约为ia；定值电阻R, R=60Q;滑动变阻器R,最大阻值为150单刀单掷开关S一个，导线若干.（1）测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的1,并能测量多组数据，请在虚线框中画出3测量电阻R的

10、实验电路图.（2）若选择测量数据中的一组来计算R ,则由已知量和测量量计算 R的表达式为 R =,式中各符号的意义是 .（所有物理量用题中代表符号表示）一 一UU1 Rri 答案 （i）见解析图（2）; U为电压表Vi的读数，U为电压表V2的读数，riUi R） r i为电压表Vi的内阻，R0为定值电阻6V解析（i）电路中的最大电流为 I亡前7=，电流表量程太大，可以把电压表Vi并联一个600 OQ定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器采用分压式接法，电路如图所示.r©-|L>.n.(2)流过被测电阻的电流为U1UiU1 R+1I =3+RTF，

11、被测电阻的阻值为U2- UiIUU1RriUU+riI变式3 (2018 高考全国卷出)一 课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R的阻甲乙值，图中R为标准定值电阻(R= );：可视为理想电压表；Si为单刀开关，4为单刀双 掷开关；E为电源；R为滑动变阻器.采用如下步骤完成实验： (1)按照实验原理线路图甲，将图乙中实物连线.(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合Si.(3)将开关 及掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表 的示数U;然后将&掷于2端，记下此时电压表 的示数U2.(4)待测电阻阻值的表达式R =(用R、U、U表示)；(5)重复步骤(3),得到如下

12、数据：12345U1/VU2/VU2 n， ，- ，一 （6）利用上述5次测量所得 行的平均值，求得 R =Q .（保留1位小数） 1一 U2-U【答案】：（1）图见解析（4） UR （6）【解析】：（1）依电路图连接实物图如图（4）由于电压表可视为理想电压表且滑动变阻器滑动端的位置不变时，通过R）和R电流不变,U1 U2-U1U U因此有己=，待测电阻阻值的表达式R= 一R）RU，1，U,一，、U2，（6）根据所给数据计算出 -的平均值为，将数据代入鼻=（口1）R,求得R= Q.方法三安安法（电流表的灵活选用）若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用.（1）如图7甲所示

13、，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知Ai的内阻R,则可测一 -11R得A2的内阻F2=-I 2（2）如图乙所示，当两电流表的满偏电压 UA2? UL时，如果已知A的内阻R, A串联一定值电,I1 R+R阻R后，同样可测得 A2的电阻R =;.图7脑3】用安安法测定一个待测电阻 R的阻值（阻值约为200 ）,实验室提供如下器材:电池组E:电动势3 V,内阻不计；电流表 A:量程015 mA,内阻约为100 Q;电流表 A:量程0300 11A,内阻为 1 000 Q;滑动变阻器R:阻值范围020 Q,额定电流 2 A;电阻箱R:阻值范围09 999 Q,额定电流 1 A;开关S、导线若

14、干.要求实验中尽可能准确地测量R的阻值，请回答下列问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表 (填写器材代号)与电阻箱串联, 并将电阻箱阻值调到 Q,这样可以改装成一个量程为 V的电压表.(2)在图中画完整测量 R阻值的电路图，并在图中标明器材代号.i I|i : :s :I _ _ _ _ _ _ _ _ 一 T(3)调节滑动变阻器 R,两表的示数如图所示，可读出电流表Ai的示数是 mA,电流表A的示数是 科A,测得待测电阻R的阻值是 Q .【答案】(1)A 2 9 000(2)如图所示150 191【解析】(1)把A2和R串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V ,3F2=Q-

15、1 000 Q = 9 000 Q.300 x 10(3)由图可知，电流表 A的示数为mA,电流表4的示数是150 A,待测电阻阻值为150X 10 6X1000+9 000X 10 3- 150X 10 6 191.方法四半偏法半偏法有以下两种情况(1)半偏法测电流表的内阻 R:如图甲所示，闭合S断开S2,调节滑动变阻器 R,使电流表 门达到满偏值I0；保持R不变，闭合Sa,调节电阻箱 R,使电流表®的读数等于、，然后 读出电阻箱 R的值，则有 R= R。(2)半偏法测电压表的内阻 R:如图乙所示，闭合 S,将电阻箱 R调为零，调节滑动变阻器 R,使电压表达到满偏值 U;保持R不变

16、，调节R,使电压表的示数为 U 记下此时电阻箱的示数R2,则有FV=F2o2.两种半偏法的比较(结合图甲、乙)测电流表内阻R测电压表内阻R实验条件R? FAR? FV误差产生原因闭合S2后，总电流变I 0大，IR2>-R连入后，&与R两端的电、，U0压变大，Ua>2测量结果鼻测=R<FARm= R>FV先用“半偏法”测量程为100dA【例4】某探究小组为了用“半偏法”测电阻和改装电表,的电流表G的电阻，后将电流表 G改装成电压表.(1)首先采用如图11甲所示的实验电路测量该电流表G的内阻R,图中R为滑动变阻器、R2为电阻箱.他按电路图连接好电路，将R的阻值调到最

17、大，闭合开关S后，他的正确操作的步骤应该是 .(选出下列必要的步骤，并将其序号排序)图11A.记下R2的阻值B.调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度C.闭合S2,调节R和R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半D.闭合 险，保持R不变，调节 R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半(2)如果按正确操作步骤测得 R的阻值为100Q,则R的阻值大小为 Q;与电流表内阻的真实值 R'相比，R R'(填“>” "=”或“ < ). 将上述电流表 G串联一个29900a的电阻，改装成电压表，则该电压表的量程是 V.用它来测量电压时，表盘指针位置如图乙所示，

18、此时电压表的读数大小为 V.答案 (1)BDA (2)100< (3)3解析(1)本题采用半偏法测电流表的内阻，故调节R的阻值，先使电流表的指针偏转到满刻度，然后再闭合 S2,保持R不变，调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半，记下R2的阻值，故操作顺序为BDA.(2)此时R2的阻值与R的阻值相等，故 R的阻值大小也为100.随着S2的闭合，整个电路 中的电流将会变大，但实际上我们仍然是按照电流不变时的电流来计算的，通过电阻箱R2的电流将比通过 G的电流要大，又因为 R与G并联，电压一样，所以实际的电阻箱读数将 小于电流表G的内阻，所以R<R'.U= Ig(R+R)

19、 = 104X(100 +29900) V =3V,此时指针所指示的电压为 .【例5】电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表0V (量程3 V,内阻约为3 000 Q),电阻箱 限最大阻值为99 Q),滑动变阻 器R(最大阻值100 Q,额定电流2 A),电源日电动势6 V,内阻不计)，开关两个，导线若干。（1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。（2）根据设计的电路，写出实验步骤:将这种方法测出的电压表内阻记为RV',与电压表内阻的真实值 R相比，R

20、9; RV（填”或 “ v ”）， 主要理由是【解析】（1）因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。完整的实验电路如图所示。凡._£=ZE母落动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分房最小；闭合开关丸、制，调节员,使电压表 强第十满仰保持滑动变阻器滑片的位置根，断开防，调节电阻箱无打使电压表的指针半偏J读取电阻 箱所示的电阻值，此即为测得的电压表网阻。（3）断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时 R两端的电压大于电压表的半偏电压，故 R' R RV（说法合理即可）。方法5等效替代法若二者对电路所起的作测量某

21、电阻（或电流表、电压表的内阻）时，用电阻箱替换待测电阻, 用相同（如电流或电压相等），则待测电阻与电阻箱是等效的。该法有以下两种： 方法1电流等效替代法按图.甲电路图连好电路，并将电阻箱 R的阻值调至最大，滑动变阻器 的滑片P置于a端。闭合开关Si、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。断开开关S2,再闭合开关S3,保持Vt片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I。此时电阻箱连入电路的阻值R'与未知电阻 R的阻值等效，即 R=R'。方法2电压等效替代法按图乙电路图连好电路，并将电阻箱 R的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。闭合开关

22、 S、S2,调节滑片 P,使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为以断开S2,再闭合与,保持滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U此时电阻箱连入电路的阻值R'与未知电阻 R的阻值等效，即 R=R'。注意：上面的方法测量 、的内阻时，只要把R换成麴或即可，但要注意®、的量程范围。【典例5】为了测量一微安表头 A的内阻，某同 学设计了如图所示白电路。图中，A0是标准电流表，R和R分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关,E是电池。完成下列实验步骤中的填空:(1)将S拨向接点1,接通Si,调节,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时

23、的读数I。(2)然后将S拨向接点2,调节,使,记下此时 R的读数。(3)多次重复上述步骤，计算R读数的,此即为待测微安表头内阻的测量值。【答案】(1) R 标准电流表(或Ao) (2) R 标准电流表(或A)的读数仍为I (3)平均值【解析】：(1)将S拨向接点1,接通Si,调节R使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时 标准电流表读数I。(2)然后将S拨向接点2,调节FN,使标准电流表的读数仍为I,记下此时 R的读数。(3)多次重复上述过程，计算 R读数的平均值，此即为待测微安表,头内阻的测量值。v1.0可编辑可修改【变式5】电流表Ai的量程为0200pA、内电阻约为500 Q,现要测其内阻，

24、除若干开关、导线之外还有器材如下：电流表A2：与Ai规格相同；滑动变阻器 R:阻值020 Q;电阻箱R:阻值09 999 Q;保护电阻R:阻值约为3 k Q;电源：电动势E约V、内电阻r约2 Qo（1）如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。（2）电路补充完整后，请你完善以下测量电流表Ai内电阻的实验步骤。a.先将滑动变阻器R的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R的阻值调到（填“最大”或“最小”）。b.闭合开关Si、S,调节滑动变阻器 R,使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I。c.断开S,保持S闭合、

25、R不变，再闭合 S,调节F2,使电流表A2的示数,读出 此时电阻箱的阻值 R,则电流表Ai内电阻r =。【答案】（i）图见解析（2）a. 最大 c.再次为1（或仍为I） F0【解析】（i）滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法，电路图如图所示。以实睑前比应该调节到最大，以保证电表安全，二普代法最简单的操作是让&示敝不变j则可直接从史 的读数得到电流表的内阻值°例6.（20i9 河南安阳二模）为了测量一电压表 V的内阻，某同学设计了如图i所示的电路。其中M是标准电压表，R和R分别是滑动变阻器和电阻箱，S和Si分别是单刀双掷开关和单i4v1.0可编辑可修改20

26、刀单掷开关，E是电源。(1)用笔画线代替导线，根据如图 1所示的实验原理图将如图 2所示的实物图连接完整。(2)实验步骤如下：将S拨向接点1,接通S,调节,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时的读数U;然后将 S拨向接点2,保持 R0不变，调节 ,使，记下此时R的读数；多次重复上述过程，计算 R读数的,即为待测电压表内阻的测量值。(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的原因，请写出其中一种可能的原因： 。【答案】(1)实物图连接见解析(2)R 标准电压表VoR标准电压表Vo的读数仍为U平均值(3)电阻箱阻值不连续； 电流通过电阻发热导致电阻阻值发生

27、变化；电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等【解析】(1)电路连线如图。(2)将S拨向接点1,接通S,调节R,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电压表Vo的读数U;然后将S拨向接点2,保持R0不变，调节R,使标准电压表 Vo的读数 仍为U,记下此时R的读数；多次重复上述过程，计算R读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值。(3)原因：电阻箱阻值不连续；电流通过电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等。总结提升等效替代的实质是用电阻箱替代电路中的某一电阻后，若电路中的总电流或路端电压不发生变化，那么替换的电阻箱的阻值与被替换的电阻阻值相等。方法6电

28、桥法实验原理1.电桥法是测量电阻的一种特殊方法，其测量电路如图所示， 实验中调节电阻箱 R,当A、B两点的电势相等时， R和R两端的电压相等，设为 Uo同时R和R ,，U1 U2 Ui U2 ,两端的电压也相等，设为 U2,根据欧姆定律有：3=3,由以R N R3 N上两式解得：RXR=RXR,这就是电桥平衡的条件，此时交叉电阻的乘积相等，所以知道其中任意三个电阻就可以求出第四个电阻的阻值.2.方法突破在上面的电路图中：I R R I(i)当=己时，uab= o, i g= o。R2 R(t R F3 ,(2)当 R<R时，UB>0, IgW 0,且方向：Z Bo,R R ,. 、一 当R>同时，Ub<0, I gw0,且万向【典例7】用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。图中R是待测电阻，R是定值电阻，?是灵敏度很高的电流表，MN一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表？的电流为零时，测得 M