高中物理课件第09章电路及其应用专题强化十三测电阻的电路设计和测量方法

高中物理课件专题强化十三测电阻的电路设计和测量方法第九章电路及其应用命题点目录CONTENTS///////提升素养能力///////命题点二电阻测量的“三种”方法命题点一测量电路与控制电路的选择命题点三电表改装问题命题点一测量电路与控制电路的选择1.电压表和电流表的内、外接法 (1)两种接法比较

内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV(2)电流表两种接法选择图1③实验试触法：按图1所示接好电路，让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，说明电流表分压更明显，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，说明电压表分流更明显，则可采用电流表内接法。2.滑动变阻器两种连接方式(1)滑动变阻器两种接法的对比

限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况①要求电压表能从零开始读数。②当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时。③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。(3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限接法。图2【例1】

在设计“伏安法测小灯泡的电阻”实验电路时，要思考以下两个问题：(1)电流表内接还是外接？如图2所示，某同学采用试接的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与________(填写“电流表”或“电压表”)的阻值接近，应选择电流表__________(填写“内接”或“外接”)的电路。图3(2)如何选择滑动变阻器？有三种规格的滑动变阻器，它们的最大阻值分别是R1＝20Ω，R2＝200Ω，R3＝1750Ω。将它们分别接入图3所示电路。保持M、N间电压恒定，从左向右移动滑片P，研究小灯泡两端的电压U与滑片的滑动距离L(滑片从左向右滑动的最大距离为L0)的关系，如图4所示中“×”为根据实验数据描出的点，请你结合如图4所示判断该实验中选择哪一种规格的滑动变阻器最合适______，并简要说明理由。图4解析

(1)如图2所示，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点，观察两次电表的示数变化，电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与电流表的阻值接近，为减小实验误差，应选择电流表外接的电路。(2)由图示图线可知，滑动变阻器的滑片滑动相等长度，图甲所示图线电压变化范围小，方便实验操作，另外两图线电压变化范围大，不方便操作，因此应选择电阻R1。答案(1)电流表外接(2)R1理由见解析题干命题点二电阻测量的“三种”方法“伏安法”测电阻1.电路图：外接法、内接法。2.特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，外接法测量值偏小，测小电阻时应采用外接法测量)。图7【真题示例2】

(2021·浙江6月选考，19)小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。 (1)因电表内阻未知，用如图5所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65V，电流表的示数如图6所示，其读数I1＝________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75V，I2＝0.33A。由此可知应采用电流表______(填“内”或“外”)接法。(2)完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验：①器材与连线如图7所示，请在虚线框中画出对应的电路图；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图7所示。则待测电阻Rx＝______Ω。此方法______(填“有”或“无”)明显的实验误差，其理由是______________________________________________________________________________________________________________________。

(2)①电路图如图所示题干答案

(1)0.34(0.33～0.34)外(2)①见解析图②5有电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近(或其他合理解释)题干“半偏法”测电阻【真题示例3】

(2021·山东卷，14)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：图8待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧)；电源E(电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω)；电阻箱R(阻值范围0～9999.99Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω)；微安表(量程100μA，内阻等于2500Ω)；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图8所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。(2)请用笔画线代替导线，在实物图9(不含温控装置)连接成完整电路。图9(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为________Ω(结果保留到个位)，该测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。(4)多次实验后，学习小组绘制了如图10所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(填“增大”或“减小”)。图10题干解析

(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变；由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选R1。(2)电路连接图如图所示(3)微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即RT＋RμA＝R＝6000.00Ω，可得RT＝3500Ω。题干当断开S2，电路的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小，路端电压增大，并联部分的电压增大，电阻箱分压大于原并联电压的一半，即电阻箱的电阻大于热敏电阻和微安表的总电阻，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。答案(1)R1

(2)见解析图(3)3500大于(4)减小题干“替代法”测电阻1.实验原理(如图11)图112.实验步骤S先与2连接，记录

的示数，再与1连接，调节R值使

的示数与原值相等，则Rx＝R。【例4】

(2021·天津红桥区质量调查)在某校开展的科技活动中，为了较准确的测出一个未知电阻的阻值Rx，现有如下器材：读数不准的电流表A、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线若干。 (1)画出实验电路图，并在图上标出你所选器材的代码。 (2)写出主要的实验操作步骤：(2)将S1闭合，S2置于上端，记下电流表指针所指位置；S2置于下端，调节R1的阻值，使电流表指针指在原位置，则待测电阻Rx＝R1。答案(1)见解析

(2)见解析命题点三电表改装问题1.主要类型

用灵敏电流计改装为较大量程的电流表、电压表和多用电表。2.改装原理 (1)电流表的改装利用了并联电路分流的原理。 (2)电压表的改装利用了串联电路分压的原理。【例5】

(2021·天津市等级考模拟)某同学欲将量程为200μA的电流表G改装成电压表。(1)该同学首先采用如图12所示的实验电路测量该电流表的内阻Rg，图中R1、R2为电阻箱。他按电路图连接好电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后，他应该正确操作的步骤是________。①记下R2的阻值；②调节R1的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度；③闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半；图12(2)如果按正确操作步骤测得R2的阻值为500Ω，则Rg的电阻值大小为______(填写字母代号)；A.250Ω B.500ΩC.750Ω D.1000Ω(3)这种方式测得的电流表G的内阻比实际内阻偏______(填“大”或“小”)；(4)为把此电流表改装成量程为0～2V的电压表，应选一个阻值为________Ω的电阻与此电流表串联。解析

(1)根据电路图判断此为半偏法测电流表内阻，先断开S2，调节电阻箱R1使电流表达到满偏，然后闭合S2，保持R1不变，调节电阻箱R2使电流表半偏，记下此时R2的阻值即为电流表的内阻，故正确的操作步骤为②③①。(2)电阻箱和电流表并联，电流表电流变为满刻度的一半，说明电阻箱分走一半电流，所以二者电流相等，则R2的阻值即为电流表的内阻，B正确。(3)当S2闭合时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，则R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。(4)电流表改装为电压表，那么改装后的量程为U＝Ig(Rg＋R)代入数据解得R＝9500Ω。答案

(1)②③①

(2)B

(3)小(4)9500题干1.(2021·四川泸州市第二次教学质量诊断)某实验小组在设计测量阻值约为200Ω的定值电阻Rx时，可供选择的器材如下：

电源E：电动势约为3.0V，内阻r约5Ω；

电流表A：量程为0～0.6A，内阻rA约为2Ω；

电压表V1：量程为0～0.5V，内阻r1＝1000Ω；

电压表V2：量程为0～3V，内阻r2约为5kΩ；

定值电阻R0，有四种规格供选：10Ω、50Ω、500Ω、1000Ω；

滑动变阻器R：最大阻值为50Ω，额定电流1A；

单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)在下面四种方案中，因电表内阻的不确定而导致不能准确测量的是________(选填图中的字母序号)；图13(3)请根据(2)中的电路图，写出计算Rx的理论表达式Rx＝________(如涉及电压表和电流表的示数分别对应用U1、U2、I表示，电表内阻和定值电阻分别对应用r1、r2、rA、R0表示)。2.(2021·江西省4月教学质检)某同学准备将量程Ig＝500μA，内阻rg约为200Ω的电流表G改装成量程为2V的电压表。图14(1)该同学先设计了如图14甲所示的电路来测量电流表G的内阻rg。用此电路，经以下步骤：①闭合S1，断开S2，调节R1，使电流表G的示数为500μA；②闭合S2，R1保持不变，调节R2，使电流表的示数为250μA，此时