第二册(必修加选修)第十四章补充课电阻测量专题(二)(共19页)

1、PAGE 年 级高二学 科物理版 本人教版内容标题电阻测量专题（二）编稿老师马慧【本讲教育(jioy)信息】一. 教学内容：电阻测量(cling)专题（二）二. 知识(zh shi)要点：（一）电流表内阻测量的几种方法灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数：满偏电流、满偏时电流表两端的电压和内阻。一般灵敏电流表的为几十微安到几毫安，为几十到几百欧姆，也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻，根据提供的器材不同，可以设计出不同的测量方案。练习用多种方法测定电流表的内阻，可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。本节课拟谈几种测定电流表内阻的方

2、法。1. 半偏法这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程为，内阻约为，实验电路如图1所示。操作要点：按图1连好电路，断开，闭合，调节变阻器R，使待测电流表G的指针满偏。再将也闭合，保持变阻器R接在电路中的电阻不变，调节电阻箱使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示值，则可认为。实验原理与误差分析：认为闭合后电路中的总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为。所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。实际上闭合后电路中的总电流要变大，所以通过电阻箱的电流要大于，电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。为了减小这种系统误差，要保证变阻器接在电路中的阻值，从而使S闭合

3、前后电路中的总电流基本不变。R越大，系统误差越小，但所要求的电源电动势越大。实验中所用电源电动势为812V，变阻器的最大阻值为左右。2. 电流(dinli)监控法实验中若不具备(jbi)上述条件，可在电路中加装一监控电流表，可用与被测电流表相同型号(xngho)的电流表。电源可用干电池，R用阻值为的滑动变阻器，如图2所示。实验中，先将断开，接通，调节变阻器R的值，使被测电流表G指针满偏，记下监控表的示值。再接通，反复调节变阻器R和电阻箱，使G的指针恰好半偏，而的示值不变。这时电阻箱的示值即可认为等于G的内阻。这样即可避免前法造成的系统误差。用图2所示电路测量电流表G的内阻，也可不用半偏法。将开

4、关、均接通，读出被测电流表G的示值、监控表的示值、电阻箱的示值，则可根据计算出电流表G的内阻。3. 代替法按图3所示连接电路，G为待测电流表，为监测表，为单刀单掷开关，为单刀双掷开关。先将拨至与触点(ch din)1接通(ji tn)，闭合，调节(tioji)变阻器R，使监测表指针指某一电流值（指针偏转角度大些为好），记下这一示值。再将单刀双掷开关拨至与触点2接通，保持变阻器R的滑片位置不变，调节电阻箱，使监测表恢复原来的示值，则可认为被测电流表G的内阻等于电阻箱的示值。用这种方法，要求监测表的示值要适当大一些，这样灵敏度较高，测量误差较小。4. 电压表法原则上得知电流表两端的电压U和通过它的

5、电流I，就可以利用计算出它的内阻。但若测量J0415型电流表的内阻，满偏时它的电压才是，用J0408型电压表的3V量程测量，指针才偏转一个分度。这样因读数会引起很大的偶然误差。所以不宜用一般电压表直接测量电流表两端的电压。可用如图4所示电路，将待测电流表G与电阻箱串联后再与电压表并联。闭合开关S，调节变阻器和电阻箱，使电流表和电压表的指针均有较大的偏转，读出电压表的示数U、电流表的示值I和电阻箱的示值，则据得出电流表的内阻。电源要用2节干电池，电压表用3V量程，用最大阻值为左右的变阻器。5. 用内阻、量程已知的电流表代替电压表按图5连接电路，G为待测内阻的电流表，为内阻、量程已知的标准电流表，

6、E为的干电池一节，R为阻值为几十欧姆的滑动变阻器。调节变阻器R，使两电流表的指针均有较大的偏转。读出电流表的示值，设其内阻；读出被测电流表G的示值，则据可得出电流表G的内阻值。（二）电压表内阻测量的几种方法电压表内阻的测量是近年来高考的热点和亮点，其实电压表内阻的测量和一般电阻的测量一样，所不同的就是电压表可提供自身两端的电压值作为已知条件。因此，在测量电压表内阻的实验中，要灵活运用所学过的实验方法，依据实验原理和实验仪器，按照题设要求和条件进行合理的测量。1. 利用伏安(f n)法测量电压表是测定电路(dinl)两端电压的仪器，理想电压表的内阻可视为无限大，但实际使用的电压表内阻并不是无限大

7、。为了测量某一电压表的内阻，给出的器材有：A. 待测电压表（，内阻(ni z)在之间）；B. 电流表（）；C. 滑动变阻器；D. 电源（的干电池两节）；E. 开关和若干导线。利用伏安法，测量电压表示数U和电流表示数I即可，由于滑动变阻器最大阻值远小于被测内阻值，为了满足多测几组数据，利用作图法求电压表的内阻，应选用滑动变阻器分压式电路，电路如图1所示。2. 利用欧姆表测量欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，已知欧姆表刻度盘上中央刻度值为“20”，现用欧姆表测量一个内阻约为几千欧的电压表，实验中应把欧姆表选择开关调至100挡，若欧姆表的读数如图2所示，则该电压表内阻阻值为。3. 利用半偏法测量方

8、法一：用如图3所示电路测量量程为1V的电压表的内阻（在之间）。提供的器材还有：A. 滑动变阻器，最大阻值；B. 电阻箱，最大阻值，阻值最小改变量为；C. 电池组：电动势约6V，内阻可忽略不计；D. 导线和开关。实验方法和步骤是： 断开开关S，按图3连接好电路； 把滑动变阻器的触头P滑到端； 将电阻箱的阻值调到零； 闭合开关S； 调节滑动变阻器R的阻值，使电压表指针达到满偏； 调节电阻箱的阻值，使电压表指针达到半偏，读出此时电阻箱的阻值，即为电压表的内电阻的测量值。方法(fngf)二：量程(lingchng)为3V的电压表V的内阻(ni z)约为，要求测出该电压表内阻的精确值，实验中提供的器材有

9、：A. 阻值范围为到的电阻箱；B. 开路电压约为5V，内阻可忽略不计的电源E；C. 导线若干和开关。实验电路如图4所示，由于电源的电动势没有准确给出，先调节电阻箱阻值，使电压表指针指在中间刻度线，记下电阻箱的阻值，有再调节电阻箱阻值，使指针指在满偏刻度，记下电阻箱的阻值由串联分压规律：，解式得4. 利用已知电动势的电源和电阻箱测量量程为3V的电压表，其内阻约为，现要求测出该电压表内阻，实验器材有：电源，电动势，内阻不计；变阻器R，阻值范围，额定电流；开关和导线若干，实验电路如图5所示，由于电源的电动势准确给出，只需调节R记下阻值，读出对应的电压值U，由串联分配规律可得：。5. 利用电流表和定值

10、电阻测量实验电路如图6所示，图中E为电源（电动势为4V），R为滑动变阻器（最大阻值为），为已知定值电阻（阻值为），A为电流表（量程为），V为一个有刻度但无刻度值的电压表（量程约3V，内阻约），现要测电压表V的内阻。实验步骤如下：闭合开关、，调节R的滑动触头使电压表V满偏，设满偏电压为，读出电流表A示数为，有闭合(b h)，断开(dun ki)，调节(tioji)R的滑动触头使电压表V满偏，读出电流表A示数为，有联立式，可得电压表内阻6. 利用电压表和电阻箱测量实验室提供的器材有：A. 电池E：电动势约6V，内阻约；B. 电压表：量程3V，内阻约为；C. 电压表：量程，内阻约为；D. 电阻箱：最

11、大阻值，阻值最小改变量为；E. 滑动变阻器：最大阻值为；F. 开关和导线若干。要求用如图7所示的电路测定电压表的内阻，当开关S闭合时，调节滑动变阻器和电阻箱。根据串联电路电压分配原理有：，可得。（三）如何(rh)消除半偏法的系统误差半偏法是测量电压表和电流表内阻(ni z)的常用方法之一，但该法存在比较大的系统误差，那么如何消除该法的系统误差呢？1. 对半(dubn)偏法测电压表内阻的系统误差的消除（1）实验步骤：半偏法测电压表内阻的实验原理图如图1所示，实验时先将电阻箱R的阻值置于零，接着调节滑动变阻器，使电压表的示数达到满偏电压，然后调节R使电压表的示数为，读出此时R的阻值记为，由串联电路

12、的分压作用可知，电压表的内阻。（2）误差分析：图1可等效为图2，当，电压表满偏时，有。由闭合电路的欧姆定律可知R即当R变大时，电阻两端的电压已大于电压表的满偏电压，所以当电压表的读数为时，R两端的电压已大于，R的读数已大于电压表的内阻，测量值偏大。（3）系统误差的消除要消除该实验的系统误差，可采用图3所示的实验方案。实验时反复调节(tioji)滑动变阻器和电阻箱R，使标准(biozhn)电压表的读数(dsh)始终为待测电压表V的满偏电压，而待测电压表V的示数为，然后读出电阻箱R的阻值，系统误差便得到消除，即。2. 对半偏法测电流表内阻的系统误差的消除（1）实验步骤：半偏法测电流表内阻的原理图如

13、图4所示，实验时先将开关断开、闭合，接着调节滑动变阻器，使电流表的示数达到满偏电流。然后闭合开关，调节电阻箱R，使电流表的示数为，读出此时R的阻值，记为，由并联电路的分流作用可知，电流表的内阻为。（2）误差分析：当开关闭合后，电路中的总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，此时电路中的总电流变大，即电路中的电流不再是电流表的满偏电流，当电流表的读数为时，流过电阻箱的电流已大于，因此电阻箱的读数已小于电流表的内阻，即，测量值偏小。3. 系统误差的消除要消除该实验的系统误差，可采用图5所示的实验方案。实验时反复(fnf)调节滑动变阻器和电阻箱R，使标准(biozhn)电流表的读数(dsh)始终为待测电

14、流表A的满偏电流，而待测电流表A的示数为，这样系统误差便得到消除。当然在测量电压表和电流表内阻时，若不需要很精确测量时，则采用普通的半偏法即可。（四）一道关于“电阻测量”的典型题目分析例 某同学欲测量一未知电阻的阻值，可供选择的仪器有：电流表：量程电流表：量程电压表：量程3V电压表：量程15V电源电压为，该同学按照如图所示电路连接好电路。闭合开关，把开关拨至时发现，两电表指针偏转角度都在满偏的处；再把开关拨至时发现，其中一个电表的指针偏转角几乎不变，另一个电表的指针偏转到满偏的处。则该同学在实验中所选择的电压表的量程为 ，所选择的电流表的量程为 ，该电阻的阻值为 。分析(fnx)与解：本题主要

15、(zhyo)考察了两个方面的知识，一个是电表量程的判断，一个是电流表内接法和外接法的选择。首先判断电表的位置，在连接电路时，电流表与待测电阻(dinz)串联，电压表与待测电阻并联。当闭合开关把开关拨至时，采用的是电流表外接法，把开关拨至时，采用的是电流表内接法。所以，很明显电表为电流表，电表为电压表。其次判断电表的量程，电源电压为，由于闭合开关后，把开关拨至时发现，丙电表指针偏转的角度都在满偏的处，如果电压表用的是15V量程，则电压表示数为，大于电源电压，所以，电压表的量程只能是3V。电流表的量程则较难判断，因为在此实验中利用两个电流表均可，只能利用电表自身的特点来判断（电流表的内阻很小，电压

16、表的内阻却很大）。当该同学把开关由拨至时发现，其中一个电表的指针偏转角度几乎保持原来满偏的不变，而另一个电表的指针由原来的满偏的偏转到了满偏的处，数值变小了，究竟是电流表的数值变小了，还是电压表的数值变小了呢？把开关由拨至时，电路的接法由电流表外接法变成了电流表内接法，电压表示数应变大，电流表示数应变小，所以示数变小的是电流表。在两种接法中，电压表的示数都是，而流过电压表的电流就是两次电流表的示数之差，即假设采用的是电流表（量程），则流过电压表的电流为根据欧姆定律，得假设采用的是电流表（量程），则流过电压表的电流为根据(gnj)欧姆定律，得很明显，电压表的内阻(ni z)不可能小到只有，所以，

17、所选用(xunyng)的电流表的量程应为。最后，判断待测电阻的阻值，利用伏安法测量电阻，在无法确定“内接法”和“外接法”时，可以分别利用两种方法尝试一下，比较两次测量所得到的电流表和电压表的读数。如果电流表读数变化“相对”大一些，则采用“内接法”；如果电压表读数变化“相对”大一些，则应采用“外接法”。所以，本题中应该选用“内接法”，以使测量结果更加准确。即所以，本题的正确答案为：、【模拟试题】（答题时间：60分钟）一. 选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）1. 一个多用电表内电池已经使用很久了，但是转动调零旋钮时，仍可使指针转至零欧姆表刻度，这时测量出的电阻值与所测电阻的真实值相比较，

18、下列说法中正确的是（ ）A. B. C. D. 无法比较2. 一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，当用多用电表的欧姆挡去测量它的电阻时，其阻值（ ）A. 接近于807B. 接近于3.7C. 明显大于807D. 明显小于8073. 在用伏安法测电阻的实验中，待测电阻约为10；给定电流表的量程为0.6A，内阻接近1；电压表的量程为3V，内阻为3k；电源的电动势为6V；变阻器的阻值为010。则在测导体电阻时，应选如图1的电路（ ）4. 用多用电表的欧姆(u m)挡可以检查电容器是否损坏。将多用电表的选挡开关置于“”挡，当欧姆(u m)挡的两表笔与一只完好无损的电容器的两极连接，且该电容器的容量较

19、大时，多用电表的指针将（ ）A. 静止(jngzh)在表盘的处不动B. 向右偏至0处不动C. 左右摆动不停D. 向右偏转一角度后又回到处不动5. 在图2所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器、及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先将多用电表的红表笔连接在电源的正极，再将黑表笔分别连接在电阻器的端和的端，并观察多用电表指针的示数，在下列选挡中，符合操作规程的是（ ）A. 直流10V挡B. 直流0.5A挡C. 直流2.5V挡D. 欧姆挡6. 在测量工作状态下小灯泡的电阻时，采用如图3所示电路。实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能是

20、（ ）A. 小灯泡中灯丝已烧断B. 滑片接触不良C. 灯泡内部短路D. 滑动变阻器A端接线不良二. 填空题（本题(bnt)共5小题，每空2分，共32分）7. 在用伏安法测电阻的实验(shyn)中，所用电压表的内阻约为20k，电流表的内阻(ni z)约为10，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上（如图4所示）。根据各点表示的数据描出IU图线，由此求得该电阻的阻值 （保留两位有效数字）。8. 桶装纯净水是现在很多居民的直接饮用水，其质量好坏关系到人的健康问题。据报载某城市市场的纯净水突击检测的结果，有八成纯净水的电导率不合格（电导率为电阻率的倒数）（1）这

21、八成纯净水的电导率比规定值偏 （填“大”或“小”）（2）如图5所示，如将采集的水样装满一个两端为金属圆片电极、侧壁为玻璃的圆柱形容器内，用实验检测该样品的电导率。若容器筒长为L，横截面积为S，则电导率的计算公式为 （电路中测得的电压和电流分别为U和I）9. 用图6所示的电路测定未知电阻的值，图中电源电动势未知，电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计，R为电阻箱。（1）若要测得的值，R至少(zhsho)需要取 个不同(b tn)的数值。（2）若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度(jiod)与通过的电流成正比，则在用此电路测时，R至少需取 个不同的数值。（3）若电源内阻不可忽略，能否应用此

22、电路测量？答： 。10. 如图7为测量电阻的电路，为待测电阻，R的阻值已知，为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知，S1、S2均为单刀双掷开关，A为电流表，其内阻不计。则测量的步骤为：将向闭合，向 闭合，记下电流表读数；再将向闭合，向 闭合，记电流表读数。计算的公式是 。11. 使用伏安法测电阻，不论是采用了安培表内接还是外接，仍然存在误差。现在有人设计了如图8的实验电路来测定电阻，其中的R是一个电阻箱，根据电路图。（1）请你写出实验需要测量的物理量，并写出求的方程式或表达式。（2）能否利用上述电路图测出电流表A或电压表V的内阻。答： 电流表A内阻 ， 电压表V内阻 （选填“能”或“不能”）

23、。（3）若不能测量出电表(din bio)的内阻，请选择图中的电阻箱和待测的电表测出此电表的内阻： 设计(shj)一个电路图； 在电源内阻(ni z)忽略不计的情况下说出你要读出的物理量是 ； 用这些物理量表示待测电表内阻的计算式是 。三. 计算题（本题共3小题，共38分）12.（10分）用伏安法测量某电阻的阻值，现有实现器材如下：A. 待测电阻：范围在，额定功率1W；B. 电流表A1：量程（内阻0.2）；C. 电流表A2：量程03A（内阻0.05）；D. 电压表V1：量程03V（内阻3k）；E. 电压表V2：量程015V（内阻15k）；F. 滑动变阻器R：0100G. 蓄电池：电动势12V；

24、H. 导线、电键；为了较准确的测量，并保证器材安全，电流表应选 ，电压表应选 ，并画出电路图。13.（16分）图9是某同学在科技活动中自制的电子秤原理图，利用电压表的示数来指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，闭合S，当托盘中没放物体时，电压表示数为零。设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数为，若不计一切摩擦和其它阻力。（1）试推出电压表示数，与所称物体质量的关系式；（2）由（1）计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为了使电压表示数与待测物体质量成正比，请

25、利用原有器材进行改造，在图10的基础上完成电路原理图，并推出电压表示数，与待测物体质量的关系式。14.（12分）为了(wi le)测定电流表的内阻(ni z)，采用如图11所示的电路(dinl)。其中 是待测电流表，量程为300A，内阻约为100；是标准电流表，量程是；R1是电阻箱，阻值范围是R2是滑动变阻器；是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。（1）根据电路图11，请在图12中画出连线，将器材连接成实验电路。（2）连接好电路，将开关S2扳到接点处，接通开关S1，调整滑动变阻器使电流表A2的读数是；然后将开关S2扳到接点处，保持R2不变，调节变阻箱R1，使A2的读数仍为。若此时电阻箱各旋钮的位置如图13所示，电阻箱的阻值是 ，则待测电流表A1的内阻(ni z) 。（3）上述(shngsh)实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个电阻(dinz)中，保护电阻R3应选用： （填写阻值相应的字母）A. 200k B. 20k C. 15k D. 20k（4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器 （填写阻值相应的字母