高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)及高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)-電阻的測(cè)量

高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)第一講：電阻的測(cè)量方法及原理一、伏安法測(cè)電阻1、電路原理“伏安法”就是用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓U，用電流表測(cè)出通過電阻的電流I,再根據(jù)歐姆定律求出電阻R=U/I的測(cè)量電阻的一種方法。電路圖如圖一所示。

如果電表為理想電表，即RV=∞，RA=0用圖一（甲）和圖一（乙）兩種接法測(cè)出的電阻相等。但實(shí)際測(cè)量中所用電表并非理想電表，電壓表的內(nèi)阻并非趨近于無窮大、電流表也有內(nèi)阻，因此實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的電阻值與真實(shí)值不同，存在誤差。如何分析其誤差并選用合適的電路進(jìn)行測(cè)量呢？

若將圖一（甲）所示電路稱電流表外接法，（乙）所示電路為電流表內(nèi)接法，則“伏安法”測(cè)電阻的誤差分析和電路選擇方法可總結(jié)為四個(gè)字：“大內(nèi)小外”。2、誤差分析（1）、電流表外接法由于電表為非理想電表，考慮電表的內(nèi)阻，等效電路如圖二所示，電壓表的測(cè)量值U為ab間電壓，電流表的測(cè)量值為干路電流，是流過待測(cè)電阻的電流與流過電壓表的電流之和，故：R測(cè)=U/I=Rab=(Rv∥R)=(Rv×R)/(Rv+R)<R(電阻的真實(shí)值)

可以看出，此時(shí)R測(cè)的系統(tǒng)誤差主要來源于Rv的分流作用，其相對(duì)誤差為δ外=ΔR/R=(R-R測(cè))/R=R/(Rv+R)（2）、電流表內(nèi)接法

其等效電路如圖三所示，電流表的測(cè)量值為流過待測(cè)電阻和電流表的電流，電壓表的測(cè)量值為待測(cè)電阻兩端的電壓與電流表兩端的電壓之和，

故：R測(cè)=U/I=RA+R>R此時(shí)R測(cè)的系統(tǒng)誤差主要來源于RA的分壓作用，其相對(duì)誤差為:δ內(nèi)=ΔR/R=(R測(cè)-R)/R=RA/R

綜上所述，當(dāng)采用電流表內(nèi)接法時(shí)，測(cè)量值大于真實(shí)值，即"大內(nèi)"；當(dāng)采用電流表外接法時(shí)，測(cè)量值小于真實(shí)值，即“小外”。電路的選擇（一）比值比較法

1、“大內(nèi)”：當(dāng)R>>RA時(shí)，，選擇電流表內(nèi)接法測(cè)量，誤差更小。

“小外”：當(dāng)R<<Rv時(shí)，，選擇電流表外接法測(cè)量，誤差更小。

2、“大內(nèi)”：當(dāng)R>時(shí)，應(yīng)選擇電流表內(nèi)接法進(jìn)行測(cè)量。

“小外”：當(dāng)R<時(shí)，應(yīng)選擇電流表外接法進(jìn)行測(cè)量。

證明：電流表內(nèi)、外接法的相對(duì)誤差分別為δ內(nèi)=RA/R和δ外=R/(Rv+R)，則：（1）若δ內(nèi)<δ外，RA/R<R/(Rv+R)即R2>RARv+RAR≈RARv，

R>此時(shí)，電流表內(nèi)接法的相對(duì)誤差小于電流表外接法的相對(duì)誤差，故實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選擇電流表內(nèi)接法，即“大內(nèi)”。（2）同上分析可知，當(dāng)R<時(shí)，δ內(nèi)>δ外，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選擇電流表外接法，即“小外”。

3、試觸法當(dāng)待測(cè)電阻的阻值完全未知時(shí)，常采用試觸法，觀察電流表和電壓表的示數(shù)變化情況：

"大內(nèi)"：當(dāng)ΔI/I>ΔU/U時(shí)，電流表的示數(shù)的相對(duì)變化大，說明電壓表的分流作用顯著，待測(cè)電阻的阻值與電壓表的內(nèi)阻可以相比擬，誤差主要來源于電壓表，應(yīng)選擇電流表內(nèi)接法。

"小外"：當(dāng)ΔI/I<ΔU/U時(shí)，電流表的示數(shù)的相對(duì)變化小，說明電流表的分壓作用顯著，待測(cè)電阻的阻值與電流表的內(nèi)阻可以相比擬，誤差主要來源于電流表，應(yīng)選擇電流表外接法。例：某同學(xué)用伏安法測(cè)一個(gè)未知電阻R，用圖一所示甲、乙電路各測(cè)一次，依甲圖測(cè)得的數(shù)據(jù)是U=2.9V、I=4.0mA，依乙圖測(cè)得的數(shù)據(jù)是3.0V、3.0mA，由此可知所示的電路測(cè)量誤差小些，測(cè)得的R為____Ω。

分析：對(duì)電流表所測(cè)數(shù)據(jù)，ΔI/I=(4.0-3.0)/4.0=1/4；對(duì)電壓表所測(cè)數(shù)據(jù),ΔU/U=(3.0-2.9)/2.9=1/29，此時(shí)ΔI/I>ΔU/U，由"大內(nèi)"有，電流表內(nèi)接法的測(cè)量誤差小，即乙圖所示電路，測(cè)得的R=U/I=3.0/3.0×10-3Ω=1.0×103Ω二、替代法測(cè)電阻（1）電路如圖圖七圖七圖八RxRxR1R12、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)利用閉合電路歐姆定律，當(dāng)電流表示數(shù)相同時(shí)的R1值即等于待測(cè)電阻RX的阻值大小誤差分析：實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來源于電阻箱接觸電阻的存在，一般測(cè)量電路時(shí)選擇圖1所示的電路圖，主要原因是，電阻箱在測(cè)量過程中不允許流過的電流過大。三、半偏法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)電路圖九圖九圖十K2K1K2K1R1R2R1R2（二）實(shí)驗(yàn)原理：1、限流式半偏法，圖九為限流式半偏法（因變阻器采用的是限流接法）原理為：首先閉合K1、斷開K2，調(diào)節(jié)R1使電流表滿偏，再保持K1不變，R1不變，調(diào)節(jié)器節(jié)R2使電流表半偏，則此時(shí)變阻器R2的示數(shù)即為要測(cè)量的電流表的阻值。原因，當(dāng)R1》》Rg時(shí)，R2的引入對(duì)于干路電流影響極小，可以忽略不計(jì)，可認(rèn)為電路中I=Ig不變，所以電流表的電流與流過變阻器的電流相同，據(jù)并聯(lián)電路分流關(guān)系可得，R2=Rg。適用條件：本電路僅適用于測(cè)量小電阻電流表的內(nèi)阻。誤差分析：電路中，E、r不變，R1不變，R2的引入導(dǎo)致電路的總電阻略有減小，電路中總電流略有增大，從而使得流過變阻器R2的電流比流過電流表的電流稍大些，因此變阻器的電阻略小于電表內(nèi)阻。所以測(cè)量值比真實(shí)值偏小。減小誤差的方法：電路中電源電動(dòng)勢(shì)要大一些，從而使得變阻器R1的阻值盡可能大些。2、分壓式半偏法圖十為分壓式半偏法（因變阻器采用的是分壓式連接法）實(shí)驗(yàn)原理：如圖閉合K1閉合K2，調(diào)節(jié)器節(jié)R1，使電壓表滿偏，保持R1不變，斷開K2，調(diào)節(jié)R2使電壓表半偏，當(dāng)RV》R1時(shí)，接入R2，時(shí)可認(rèn)為分壓電路部分電壓不變，據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可得，RV=R2。應(yīng)用條件：本電路僅適用于測(cè)量大阻值電表內(nèi)電阻。誤差分析：接入R2時(shí)，導(dǎo)致分壓電路總電阻略有增大，從而使分壓電路分壓略有增大，而電壓表的示數(shù)僅為U/2則R2兩端的電壓應(yīng)略大于U/2，所以R2﹥RV。即電壓表的測(cè)量值略大于真實(shí)值。減小誤差的方法：Ug》R1，R1越小，Ug越大誤差越小電源電動(dòng)勢(shì)E大，則分壓電阻越小，誤差越小。電橋電路測(cè)電阻（2017全國(guó)二卷）1、電路原理如圖圖十一圖十一圖十二R1R1R4R3R2R0X2x12、電路原理當(dāng)電路中靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零時(shí)則有電阻利用此關(guān)系可進(jìn)行電阻的測(cè)量，在測(cè)量時(shí)可把電路轉(zhuǎn)換為如下圖所示。即把R3、R4換成一根長(zhǎng)直均勻電阻絲，RX為待測(cè)電阻，R0為標(biāo)準(zhǔn)電阻，R0和RX間接入一靈敏電流計(jì)，滑動(dòng)觸頭P可在電阻絲AB上任意移動(dòng)，且接觸良好，當(dāng)電流表中I=0時(shí)測(cè)出AP、BP兩段電阻絲的長(zhǎng)度，由下式可得出Rx的阻值大小。3、誤差分析：該設(shè)計(jì)電路中的誤差主要決定于電流表的靈敏度和電路中的接觸電阻的大小。利用電表的非常規(guī)接法測(cè)電阻電表的非常規(guī)接法一般是指利用電流表與電阻的并聯(lián)來測(cè)量低值電阻，或是電壓表與電阻的串聯(lián)來測(cè)量高值電阻。此種接法在近幾年的高考中經(jīng)常出現(xiàn)，應(yīng)引起重視。電路如圖電流表的非常規(guī)接法A1A1A2A1A2圖十三圖十四RxRx此種接法實(shí)質(zhì)是伏安法測(cè)電阻：但在測(cè)量時(shí)要求知道電表的內(nèi)阻圖1中電路中要求知道電流表A1的內(nèi)阻；圖2中電路中要求知道兩只電流表的內(nèi)阻；適用范圍：在測(cè)量電路中由于電流表的內(nèi)阻一般較小，故本電路一般僅適用于測(cè)量低值電值。2、電壓表的非常規(guī)接法V1V1V2圖十五V1V2圖十六RxRx電路如圖：圖1中式中R1電壓表U1的內(nèi)阻圖1中式中R1、R2為電壓表U1、U2的內(nèi)阻該設(shè)計(jì)電路中由于電壓表一般內(nèi)阻較大，故本電路一般用于測(cè)量高阻值電阻阻值。六、利用歐姆表原理測(cè)電阻1、歐姆表原理電路圖：GGR0R1E、r紅表筆黑表筆RX圖十七2、原理：利用閉合電路歐姆定律。（1）首先將紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)R1使電流表滿偏I(xiàn)=Ig，令R內(nèi)=R0+R1+Rg+r保持R1不變，接入待測(cè)電阻RX，則每一個(gè)RX對(duì)應(yīng)于一個(gè)電流值I，即利用I與Ig的比值關(guān)系可得出表盤上每一刻度所對(duì)應(yīng)的電阻值，即為改裝后的歐姆表。其中當(dāng)I=Ig時(shí)RX=R即中值電阻等于內(nèi)阻。對(duì)于歐姆表在測(cè)量電阻時(shí)待測(cè)電阻阻值在中值電阻附近時(shí)測(cè)量值較準(zhǔn)確，誤差較小，所以一般要求在測(cè)量時(shí)，阻值在中值電阻附近，可通過換檔調(diào)零來調(diào)節(jié)。3、誤差分析：歐姆表引入的誤差主要在于兩點(diǎn)：由于電池用久以后會(huì)導(dǎo)致電源的電動(dòng)勢(shì)下降，而內(nèi)阻增大，導(dǎo)致中值電阻阻值增大，不能調(diào)零，從而導(dǎo)致測(cè)量值大于真實(shí)值。由于表盤的刻度不均勻，讀數(shù)誤差大，只能用于粗略地測(cè)量電阻的阻值?？刂齐娐贩治鲆话阍诟咧形锢黼妼W(xué)實(shí)驗(yàn)中控制電路有兩種：變阻器的限流式接法、變阻器的分壓式接法對(duì)變阻器的兩種接法分析如下：變阻器的限流式接法電路如圖十八RRRRx圖十八電路分析：在限流式電路中當(dāng)變阻器阻值R比待測(cè)電阻Rx大得多時(shí)，變阻器對(duì)電路的控制作用明顯。待測(cè)電阻Rx兩端的電壓范圍為電流范圍為：電路特點(diǎn)：由于電路中變阻器的阻值較大，所以在同等條件下電路中的總電流較小，電路發(fā)熱較小，功率損耗較小。電路設(shè)計(jì)選用要求：電流小，功耗小或給出條件R>RX時(shí)選且R越大其限流作用越明顯（二）變阻器的分壓連接法RxRxR圖十九2、電路分析在限流式電路中當(dāng)變阻器阻值R比待測(cè)電阻Rx小得越多時(shí)，變阻器對(duì)電路的控制作用越明顯。待測(cè)電阻Rx兩端的電壓范圍為通過待測(cè)電阻的電流范圍為：電路特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)R<RX時(shí)選擇且R比RX小得越多，其分壓作用越明顯，RX兩端的電壓越接近于線性變化。eq\o\ac(○,2)電路中電壓的調(diào)節(jié)范圍較大且連續(xù)可調(diào)，eq\o\ac(○,3)由于電路中的總電阻較小，電路中通過的電流相對(duì)較大，電路功率消耗較大，發(fā)熱較多。電路設(shè)計(jì)選用要求：eq\o\ac(○,1)當(dāng)電路儀器，電表等的最大量程不夠時(shí)eq\o\ac(○,2)電路中要求電壓范圍大且連續(xù)可調(diào)時(shí)eq\o\ac(○,3)R<RX時(shí)選擇小得多時(shí)，必須選擇分壓式三、電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：電器元件的選擇和實(shí)驗(yàn)電路的選擇與連接一、電阻的測(cè)量方法測(cè)量電阻的基本方法：（（1）伏安法測(cè)電阻：A、電流表外接法B、電流表內(nèi)接法eq\o\ac(○,1)比值比較法eq\o\ac(○,2)試觸法（2）等效替代法：（3）半偏法：限流式半偏：測(cè)小電阻電表內(nèi)阻B、分壓式半偏：測(cè)大電阻電表內(nèi)阻（4）電橋電路法：（5）歐姆表原理測(cè)電阻：（6）電表的非常規(guī)接法測(cè)電阻：電流表的并聯(lián)連接電壓表的串聯(lián)連接二、控制電路原理與分析及選用條件1、限流式連接法：特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)R>RX時(shí)選且R越大其限流作用越明顯eq\o\ac(○,2)電路中通過的電流較小，電源的功率較小，電路中功率損耗較小，節(jié)能選用要求：eq\o\ac(○,1)電流小，功耗小eq\o\ac(○,2)R>RX時(shí)選且R越大其限流作用越明顯分壓式連接法：特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)R<RX時(shí)選擇且R比RX小得越多，其分壓作用越明顯，RX兩端的電壓越接近于線性變化。eq\o\ac(○,2)電路中電壓的調(diào)節(jié)范圍較大且連續(xù)可調(diào)，eq\o\ac(○,3)由于電路中的總電阻較小，電路中通過的電流相對(duì)較大，電路功率消耗較大，發(fā)熱較多。選用要求：eq\o\ac(○,1)當(dāng)電路儀器，電表等的最大量程比電源電動(dòng)勢(shì)小得多時(shí)eq\o\ac(○,2)電路中要求電壓范圍大且由0開始連續(xù)可調(diào)時(shí)eq\o\ac(○,3)R<RX時(shí)選擇，當(dāng)小得多時(shí)，必須選擇分壓式電學(xué)儀器元件的選擇原則與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：（1）安全性原則：如通過電源和內(nèi)阻和電流不能超過基允許的最大值；電路中電器元件上的電流、電壓、電功率不能超過額定值，電表的量程等（2）精確性原則：在實(shí)驗(yàn)條件和所給的電路元件中選擇滿足實(shí)驗(yàn)要求的器材，使實(shí)驗(yàn)原理更完善，實(shí)驗(yàn)過程盡可能簡(jiǎn)單，誤差盡可能小結(jié)果盡可能精確。如：電表的偏轉(zhuǎn)要求，導(dǎo)體對(duì)溫度的要求，電表內(nèi)阻的影響等：（3）可操作性：指操作要方便簡(jiǎn)單，讀數(shù)準(zhǔn)確誤差小，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便?？蓪?duì)于滑動(dòng)變阻器在電路中的應(yīng)用。此外：在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中考慮電路盡可能簡(jiǎn)單，所需要電路元件少，消耗的電能要少等因素。注：以上只是電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一些基本原則，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分理解題意，根據(jù)實(shí)際需要，在原則允許的條件下來進(jìn)行儀器的選擇與電路的設(shè)計(jì)、連接。例3、欲用伏安法測(cè)定一段阻值約為5Ω左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，現(xiàn)備有以下器材：電池組（3V，內(nèi)阻1Ω）電流表（0—3A，內(nèi)阻0。0125Ω）電流表（0—0。6A，內(nèi)阻0。125Ω）電壓表（0—3V，內(nèi)阻3KΩ）電壓表（0—15V，內(nèi)阻15KΩ）滑動(dòng)變阻器（0—20Ω，額定電流1A）滑動(dòng)變阻器（0—2000Ω，額定電流0。3A）開關(guān)，導(dǎo)線若干；（1）上述實(shí)驗(yàn)器材中應(yīng)選用的是：————————————（2）試畫出實(shí)驗(yàn)電路，并連接實(shí)物圖分析：由題分析可知，本題是用伏安法測(cè)電阻，待測(cè)電阻阻值為5Ω，電源只有A必選，故電壓表只能選D，而電流范圍在0—0。6A之間，故電流表只能選用C，再依據(jù)伏安法測(cè)電阻的比值比較原則可得只能選用電流表外接法。而變阻器最小為20Ω比待測(cè)電阻大，從實(shí)際看一般選用限流式控制電路。答案：A、C、D、E、H測(cè)量電路：如右圖所示例4：要用伏安法來測(cè)定一個(gè)阻值在25kΩ左右的電阻Rx的較準(zhǔn)確的阻值，備用的器材如表格所示。為了要使測(cè)量的結(jié)果達(dá)到較高的準(zhǔn)確度，則（1）測(cè)量電路應(yīng)選擇

（填安培表內(nèi)接法或安培表外接法）（2）控制電路應(yīng)采用

（填限流電路或分壓電路）（3）電流表應(yīng)選用

（填代號(hào)）電壓表應(yīng)選用（填代號(hào)）（4）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（其中電源和電鍵及其連線已畫出）例5、實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如下：電池E：電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻約1Ω電壓表：量程30V，內(nèi)阻約為30kΩ電壓表：量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ電壓表：量程2.5V，內(nèi)阻約為2.5kΩ電阻箱：最大阻值為9999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω滑動(dòng)變阻器：最大阻值為50Ω電鍵S，導(dǎo)線若干．要求用圖甲所示的電路測(cè)定電壓表的內(nèi)阻．(1)用此電路可以精確測(cè)量所給三塊電壓表中哪幾塊的內(nèi)阻？________．(2)在可測(cè)的電壓表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象，在實(shí)物圖乙上連成測(cè)量電路．(3)實(shí)驗(yàn)中，你除了要讀出電阻箱的阻值外，還需要讀出________．用所測(cè)數(shù)據(jù)表示待測(cè)電壓表內(nèi)阻的計(jì)算公式是________．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)——電阻的測(cè)量1．(2016·全國(guó)Ⅱ，23，9分)某同學(xué)利用圖甲所示電路測(cè)量量程為2.5V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V)，開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按電路原理圖甲連接線路；②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖甲中最左端所對(duì)應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S；③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表滿偏；④保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00V，記下電阻箱的阻值．回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根據(jù)圖甲所示電路將圖乙中實(shí)物圖連線．(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變，計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)．(4)如果此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號(hào))．A．100μAB．250μAC．500μAD．1mA1．【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)變阻箱阻值為零時(shí)，電壓表滿偏，Umax＝2.5V，而當(dāng)電阻箱取某一阻值R0時(shí)，電壓表示數(shù)變?yōu)閁2，則電阻箱兩端電壓U1＝Umax－U2，即可求出通過電壓表的電流，I＝eq\f(U1,R0)，這個(gè)理論成立的前提是電阻箱阻值變化前后，電壓表與電阻箱兩端電壓保持不變，這就要求滑動(dòng)變阻器阻值較小，故選R1.(2)如圖所示．(3)根據(jù)原理可知U2＝2V，U1＝Umax－U2＝0.5V，R0＝630.0Ω，I＝eq\f(U1,R0)，RV＝eq\f(U2,I)＝2520Ω.(4)當(dāng)電壓表滿偏時(shí)，滿偏電流Imax＝eq\f(Umax,RV)＝eq\f(2.5V,2520Ω)≈1mA，D正確．【答案】(1)R1(2)連線見解析圖(3)2520(4)D2．(2016·浙江理綜，22，10分)某同學(xué)用伏安法測(cè)量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表和量程為0.6A、內(nèi)組約為0.1Ω的電流表．采用分壓電路接線，圖甲是實(shí)物的部分連線圖，待測(cè)電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5Ω.(1)測(cè)R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接________(填“a”或“b”)、導(dǎo)線②連接________(填“c”或“d”)．(2)正確接線測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1的阻值為________Ω.U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體，R2的邊長(zhǎng)是R1的eq\f(1,10)，若測(cè)R2的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選________(填選項(xiàng))．A．①連接a，②連接cB．①連接a，②連接dC．①連接b，②連接cD．①連接b，②連接d2．【解析】(1)由于待測(cè)電阻Rx<eq\r(RARV)，電流表應(yīng)外接，所以導(dǎo)線①應(yīng)該接a；滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，導(dǎo)線②應(yīng)接d.(2)用作圖法求解Rx時(shí)，注意描點(diǎn)連線應(yīng)為一條過原點(diǎn)的直線，使直線穿過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，U—I圖線的斜率等于待測(cè)電阻的阻值．由圖線可得R＝4.5Ω.(3)根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)，可以計(jì)算出題圖中兩個(gè)電阻R1和R2的阻值相等，因此測(cè)量R2的電阻時(shí)，電路接法與測(cè)量R1相同即可，B正確．【答案】(1)ad(2)圖見解析；4.5～4.7(3)B3．(2016·江蘇物理，10，8分)小明同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系．已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10Ω，R隨t的升高而增大．實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度．實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合S，先將開關(guān)K與1端閉合，調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度，分別記下溫度t1，t2，…和電流表的相應(yīng)示數(shù)I1，I2，….然后將開關(guān)K與2端閉合，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1，I2，…，分別記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R1，R2，….(1)有以下兩電流表，實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)選用________．A．量程0～100mA，內(nèi)阻約2ΩB．量程0～0.6A，內(nèi)阻可忽略(2)實(shí)驗(yàn)過程中，要將電阻箱的阻值由9.9Ω調(diào)節(jié)至10.0Ω，需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕“a”“b”“c”，正確的操作順序是________．①將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”②將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”③將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”(3)實(shí)驗(yàn)記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表：溫度t(℃)20.040.060.080.0100.0阻值R(Ω)9.610.411.112.112.8請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出R—t圖象．由圖線求得R隨t的變化關(guān)系為R＝________Ω.3．【解析】(1)電路中的最大電流I＝eq\f(1.5,10)A＝150mA，無法達(dá)到0.6A電流表的量程的eq\f(1,3)，因此選用A.(2)要將電阻箱的電阻值由9.9Ω調(diào)為10.0Ω，應(yīng)注意電阻箱阻值不能為零，因此應(yīng)先將a旋鈕由0調(diào)到1，順序?yàn)棰佗邰诨颌佗冖?(3)圖象如圖所示，由圖象可知，電阻R與溫度t的關(guān)系為R＝8.8＋eq\f(12－8.8,80)t(Ω)＝0.04t＋8.8(Ω)．【答案】(1)A(2)①③②(或①②③)(3)圖象見解析；0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0都算對(duì))4．(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，23，9分)電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表電流的兩倍．某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：待測(cè)電壓表(量程3V，內(nèi)阻約為3000Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99999.9Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值100Ω，額定電流2A)，電源E(電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì))，開關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干．(1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完整．(2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，寫出實(shí)驗(yàn)步驟：____________.(3)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比，RV′________RV(填“>”“＝”或“<”)，主要理由是_____________________________________________________________________．4．【解析】(1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最??；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測(cè)得的電壓表內(nèi)阻．(3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′>RV.【答案】(1)圖見解析(2)見解析(3)>；理由見解析1．伏安法測(cè)電阻(1)電流表的內(nèi)、外接法對(duì)比內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝Rx＋RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值誤差校正Rx＝eq\f(U測(cè),I測(cè))－RA(RA已知)Rx＝eq\f(RVU測(cè),RVI測(cè)－U測(cè))(RV已知)適用條件RA?Rx，測(cè)大電阻RV?Rx，測(cè)小電阻(2)電流表內(nèi)、外接法的選擇依據(jù)①計(jì)算法看倍數(shù)關(guān)系：根據(jù)題給數(shù)據(jù)估算．若eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，即Req\o\al(2,x)>RVRA，則應(yīng)采用內(nèi)接法；若eq\f(Rx,RA)<eq\f(RV,Rx)，即Req\o\al(2,x)<RVRA，則應(yīng)采用外接法．②試觸法看相對(duì)變化：按圖接好電路，用電壓表的一根接頭P先后與a、b處試觸．若電流表“相對(duì)變化”明顯，則說明電壓表分流作用較大，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法；若電壓表“相對(duì)變化”明顯，則說明電流表分壓作用較大，應(yīng)采用電流表外接法．(3)滑動(dòng)變阻器的限流、分壓接法的對(duì)比限流接法分壓接法電路圖P初位置b端a端電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(ERx,Rx＋RP)≤Ux≤E0≤Ux≤E電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,RP＋Rx)≤Ix≤eq\f(E,Rx)0≤Ix≤eq\f(E,Rx)相對(duì)優(yōu)點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗較低待測(cè)電阻Rx兩端電壓或電流能從零開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍最大(4)滑動(dòng)變阻器分壓、限流接法的選擇依據(jù)滑動(dòng)變阻器的兩種連接方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，兩種接法均能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)選限流接法．但以下三種情況必須采用分壓接法：①要使待測(cè)元件的電壓(或電流)從零(或很小值)開始連續(xù)調(diào)節(jié)，必須采用分壓接法；②如果實(shí)驗(yàn)所提供的電壓表、電流表或電阻元件允許的最大電流(或電壓)較小，采用限流接法時(shí)，實(shí)際電流(或電壓)都會(huì)超過允許的最大電流(或電壓)，為了保護(hù)電表或電阻元件免受損壞，必須采用分壓接法；③若所用的滑動(dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值，采用限流接法時(shí)，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)變化很小，不利于多次測(cè)量求平均值或用圖象法處理數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇分壓接法．2．等效替代法測(cè)電阻步驟如下：如圖所示，S接1，調(diào)節(jié)R2，讀出表示數(shù)為I；S接2，R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使表示數(shù)仍為I.由上可得Rx＝R1.該方法的優(yōu)點(diǎn)是消除了電表引起的系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量的影響，缺點(diǎn)是電阻箱的阻值不能連續(xù)變化，測(cè)量誤差較大．(2014·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，22，6分)在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電阻Rx約為200Ω，電壓表的內(nèi)阻約為2kΩ，電流表的內(nèi)阻約為10Ω，測(cè)量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示，結(jié)果由公式Rx＝eq\f(U,I)計(jì)算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)．若將圖甲和圖乙中電路測(cè)得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，且測(cè)量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值，測(cè)量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值．【解析】由于Rx>eq\r(RARV)，利用內(nèi)接法即題圖甲誤差更小，更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值．測(cè)量值Rx1＝eq\f(URx＋URA,I)＝Rx＋RA，即Rx1大于真實(shí)值．測(cè)量值Rx2＝eq\f(U,IRx＋I(xiàn)V)，即Rx2小于真實(shí)值．【答案】Rx1大于小于(2016·福建漳州八校第二次聯(lián)考)LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活．某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同．實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A．電流表A1(量程為0至50mA，內(nèi)阻RA1約為3Ω)B．電流表A2(量程為0至3mA，內(nèi)阻RA2＝15Ω)C．定值電阻R1＝697ΩD．定值電阻R2＝1985ΩE．滑動(dòng)變阻器R(0至20Ω)一只F．電壓表V(量程為0至12V，內(nèi)阻RV＝1kΩ)G．蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻很小)H．開關(guān)S一只，導(dǎo)線若干(1)如圖所示，請(qǐng)選擇合適的器材，電表1為________，電表2為________，定值電阻為________．(填寫器材前的字母編號(hào))(2)將電路圖補(bǔ)充完整．(3)寫出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式：Rx＝________(填字母，電流表A1、電流表A2和電壓表V的讀數(shù)分別用I1、I2、U表示)，當(dāng)表達(dá)式中的________(填字母)達(dá)到________，記下另一電表的讀數(shù)代入表達(dá)式，此狀態(tài)得到的電阻為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)的電阻．【解析】(1)該燈的額定電壓為3V，故所給的電壓表F不能直接并聯(lián)在燈的兩端測(cè)量電壓，可把內(nèi)阻已知的電流表B與一定值電阻串聯(lián)改成一個(gè)量程較小的電壓表，串聯(lián)的定值電阻應(yīng)為D，則改裝后的電壓表的量程為U＝I2(R2＋RA2)＝6V，能滿足實(shí)驗(yàn)的要求．LED燈的工作電流為eq\f(U額,R)＝6mA，流經(jīng)電表2的電流為eq\f(U額,RA2＋R2)＝1.5mA，則流經(jīng)電表1的電流最大值為(6mA＋1.5mA)＝7.5mA，測(cè)量該電流時(shí)可選用內(nèi)阻已知的電壓表F，流經(jīng)F的最大電流為eq\f(Ug,RV)＝12mA，故表1選F，表2選B，定值電阻選D.(2)該實(shí)驗(yàn)的滑動(dòng)變阻器的最大阻值只有20Ω，故選用分壓接法，電路圖如圖所示．(3)燈泡兩端的電壓UL＝I2(RA2＋R2)，流經(jīng)它的電流IL＝eq\f(U,RV)－I2，故燈泡的電阻Rx＝eq\f(UL,IL)＝eq\f(I2（RA2＋R2）,\f(U,RV)－I2)，當(dāng)表達(dá)式中的I2達(dá)到1.5mA時(shí)，該燈達(dá)到額定電壓，此狀態(tài)得到的電阻為該燈正常工作時(shí)的電阻．【答案】(1)FBD(2)圖見解析(3)eq\f(I2（RA2＋R2）,\f(U,RV)－I2)I21.5mA電表的非常規(guī)接法測(cè)電阻1．伏伏法測(cè)電阻若的內(nèi)阻RV1已知，則可用如圖甲所示的電路測(cè)電阻Rx，且Rx＝eq\f(U2－U1,\f(U1,RV1))＝eq\f(U2－U1,U1)·RV1.2．安安法測(cè)電阻若的內(nèi)阻RA1已知，則可用如圖乙所示的電路測(cè)電阻Rx，且Rx＝eq\f(I1RA1,I2－I1).說明：圖甲和圖乙中，電壓表和電流表的“內(nèi)接”和“外接”并不是為了減小系統(tǒng)誤差，而是從量程的大小、能否準(zhǔn)確測(cè)量等因素考慮的．3．電阻箱當(dāng)成電表使用(1)電阻箱當(dāng)成電壓表：如圖甲所示，可測(cè)得電流表的內(nèi)阻RA2＝eq\f(（I1－I2）R,I2).圖中利用電阻箱R測(cè)得表兩端的電壓為(I1－I2)R，起到了測(cè)電壓的作用．(2)電阻箱當(dāng)成電流表：如圖乙所示，若已知R及RV，可測(cè)得干路電流I＝eq\f(U,R)＋eq\f(U,RV).圖中電阻箱與電壓表配合使用，起到了測(cè)電流的作用.1．(2015·河南開封二模)某同學(xué)用下列器材測(cè)量一電阻絲的電阻Rx：電源E，適當(dāng)量程的電流表、電壓表各一只(電流表有內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻不是無限大)，滑動(dòng)變阻器R、RP，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．他設(shè)計(jì)如圖甲所示的電路測(cè)量電阻Rx的值，并有效地消除了因電壓表和電流表內(nèi)阻而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差．實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．先閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合理，記下兩表示數(shù)為I1、U1；B．閉合S2，調(diào)節(jié)RP，記下電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2.(1)請(qǐng)你幫他按電路圖在實(shí)物圖乙上連線；(2)指出上述步驟B中錯(cuò)誤的做法并進(jìn)行改正：_____________________________，寫出用測(cè)量數(shù)據(jù)表示被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式：______________________________.1．【解析】(1)電路連接如圖所示．(2)先閉合S1、斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合理，記下兩表示數(shù)I1、U1，設(shè)電壓表內(nèi)阻為RV，則eq\f(I1,U1)＝eq\f(1,RP)＋eq\f(1,RV)，步驟B應(yīng)保持RP不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù)I2、U2，則eq\f(I2,U2)＝eq\f(1,RP)＋eq\f(1,RV)＋eq\f(1,Rx)，所以Rx＝eq\f(U1U2,U1I2－U2I1).【答案】(1)圖見解析(2)應(yīng)保持RP不變，閉合S2eq\f(U1U2,U1I2－U2I1)2．(2016·山東濟(jì)南一模)用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值(阻值約為200Ω)，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：電池組E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))電流表A1(量程0～15mA，內(nèi)阻約為100Ω)電流表A2(量程0～300μA，內(nèi)阻為2000Ω)滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～20Ω，額定電流2A)電阻箱R2(阻值范圍0～9999Ω，額定電流1A)開關(guān)S、導(dǎo)線若干要求實(shí)驗(yàn)中盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量Rx的阻值，請(qǐng)回答下面問題：(1)將電流表A2與電阻箱串聯(lián)，改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表，需將電阻箱阻值調(diào)到________Ω.(2)在方框中完整畫出測(cè)量Rx阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號(hào)；(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA，電流表A2的示數(shù)是________μA，測(cè)得待測(cè)電阻Rx的阻值是________Ω.2．【解析】(1)改裝后電壓表量程是3V，因?yàn)镮g(Rg＋R)＝U，則電阻箱阻值R＝eq