训练十六 电学实验综合-备战2024年高考物理一轮复习专题复习与训练

训练十六 电学实验综合 题型一　测电阻的其他几种方法 考向1　差值法测电阻 知识梳理 1．电流表差值法(如图所示) (1)基本原理：定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表两端的电压U1＝(I2－I1)R0. (2)可测物理量： ①若R0为已知量，可求得电流表的内阻r1＝； ②若r1为已知量，可求得R0＝. 2．电压表差值法(如图所示) (1)基本原理：定值电阻R0的电压U0＝U2－U1，流过电压表的电流I1＝. (2)可测物理量： ①若R0为已知量，可求得电压表的内阻 r1＝R0； ②若r1为已知量，可求得R0＝r1. 例1　(2019·天津卷·9(3))现测定长金属丝的电阻率． (1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是______mm. (2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻Rx约为100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号． 电源E(电动势10 V，内阻约为10 Ω) 电流表A1(量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω) 电流表A2(量程0～300 mA，内阻约为5 Ω) 滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流2 A) 开关S及导线若干 (3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________.从设计原理看，则测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)． 变式训练1　(2018·全国卷Ⅲ·23)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2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(a)，将图(b)中实物连线； (2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1； (3)将开关S2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U1；然后将S2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Rx＝______(用R0、U1、U2表示)； (5)重复步骤(3)，得到如下数据： 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx＝________ Ω.(保留1位小数) 考向2　半偏法测电表内阻 知识梳理 1．电流表半偏法(电路图如图所示) (1)实验步骤 ①先断开S2，再闭合S1，将R1由最大阻值逐渐调小，使电流表读数等于其量程Im； ②保持R1不变，闭合S2，将电阻箱R2由最大阻值逐渐调小，当电流表读数等于Im时记录下R2的值，则RA＝R2. (2)实验原理 当闭合S2时，因为R1≫RA，故总电流变化极小，认为不变仍为Im，电流表读数为，则R2中电流为，所以RA＝R2. (3)误差分析 ①测量值偏小：RA测＝R2＜RA真． ②原因分析：当闭合S2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，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． ③减小误差的方法：选电动势较大的电源E，选阻值非常大的滑动变阻器R1，满足R1≫RA. 2．电压表半偏法(电路图如图所示) (1)实验步骤 ①将R2的阻值调为零，闭合S，调节R1的滑动触头，使电压表读数等于其量程Um； ②保持R1的滑动触头不动，调节R2，当电压表读数等于Um时记录下R2的值，则RV＝R2. (2)实验原理：RV≫R1，R2接入电路时可认为电压表和R2两端的总电压不变，仍为Um，当电压表示数调为时，R2两端电压也为，则二者电阻相等，即RV＝R2. (3)误差分析 ①测量值偏大：RV测＝R2>RV真． ②原因分析：当R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2>RV，从而造成RV的测量值偏大．显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻． ③减小误差的方法：选电动势较大的电源E，选阻值较小的滑动变阻器R1，满足R1≪RV. 例2　甲同学要把一个最大量程为200 μA的直流电流计G，改装成量程是0～4 V的直流电压表． (1)甲同学按如图所示电路，用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1 kΩ.为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用________，电阻器R1应选用____，电阻器R2应选用______