精品解析：10.7 专题 电学实验综合（讲）-2024届高考物理一轮复习

第十章 电路 专题　电学实验综合 一 测电阻的其他几种方法 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＝； ②若r1为已知量，可求得R0＝。 二 半偏法测电表内阻 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时，R2两端的电压将大于，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。 三 等效替代法测电阻 如图所示，先让待测电阻串联后接到电动势恒定的电源上，调节R2，使电表指针指在适当位置读出电表示数；然后将电阻箱串联后接到同一电源上，保持R2阻值不变，调节电阻箱的阻值，使电表的读数仍为原来记录的读数，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值。 四 电桥法测电阻 （1）操作：如图甲所示，实验中调节电阻箱R3，使灵敏电流计G的示数为0. （2）原理：当IG＝0时，有UAB＝0，则UR1＝UR3，UR2＝URx；电路可以等效为如图乙所示． 根据欧姆定律有，，由以上两式解得R1Rx＝R2R3或，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值． 考点一　测电阻的其他几种方法 典例精析 变式巩固 【例题】　 1. 用以下器材可测量电阻的阻值． 待测电阻，阻值约为； 电源，电动势约为，内阻可忽略不计； 电压表，量程为，内阻； 电压表，量程为，内阻约为； 电流表，量程为，内阻约为； 定值电阻， 滑动变阻器，最大阻值为； 单刀单掷开关一个，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，并能测量多组数据，请画出测量电阻的实验电路图______________． （2）若选择测量数据中的一组来计算，则由已知量和测量量计算的表达式为=__________，式中各符号的意义是__________．（所有物理量用题中代表符号表示） 【例题2】(2019·天津卷·9(3)) 2. 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，其测量值与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【例题3】 3. 一课外实验小组用如右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