52 专题强化(十二) 测量电阻的几种方法(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

[专题强化(十二)]　测量电阻的几种方法 ________________________________________________________________________ (每题10分，建议用时：50分钟)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(10分)(2023·云南昆明阶段练习)气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻Rq，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。该气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。 (1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为8×10－8 kg·m的气敏电阻的阻值，供选用的器材如下： A．蓄电池(电动势6 V，内阻不计) B．电压表(量程6 V，内阻约10 kΩ) C．电流表(量程120 mA，内阻约2 Ω) D．滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω) E．滑动变阻器 R2(最大阻值1 000 Ω) F．开关、导线若干 ①参照图a中的参数，滑动变阻器Rq应选用________(填“R1”或“R2”)；(1分) ②单刀双掷开关应接在________(填“1”或“2”)；(1分) ③根据图b原理图，完成图c的实物连线。(2分) (2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值。若某次测量中电压表和电流表的示数分别为5.5 V和3.7 mA，则此时气敏电阻的阻值为________ kΩ(保留2位有效数字)。(2分) (3)已知国家室内甲醛浓度标准是η≤0.1 mg/m3。探究小组利用该气敏电阻设计了如图d所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标，电源电动势为E＝5.0 V (内阻不计)，电路中D1、D2分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管D1的启动(导通)电压为2.0 V，即发光二极管两端电压U01≥2.0 V时点亮，绿色发光二极管D2的启动电压为3.0 V，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则两电阻R1、R2中为定值电阻的是________，其阻值为________ kΩ。(4分) 解析：(1)①根据题图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的R1； ②由题图a可知，甲醛浓度为8×10－8 kg·m的气敏电阻的阻值约为2.5 kΩ，因为<，故电流表应选择内接法，即开关接1； ③根据以上分析，按照电路图连接实物图如图所示。 (2)根据部分电路的欧姆定律可得气敏电阻阻值为 Rq＝＝ Ω≈1.5 kΩ。 (3)R1、R2串联分压，当甲醛浓度升高，即气敏电阻的阻值Rq增大时，红色发光二极管D1两端电压应升高，所以R1为气敏电阻，R2为定值电阻，根据已知，有＝，为红色发光二极管D1处于点亮的临界状态，由题图a可知η＝1×10－7 kg/m3时，Rq＝2.6 kΩ，故可得R2＝Rq＝3.9 kΩ。 答案：(1)①R1　①1　③见解析图　(2)1.5 (3)R2　3.9 2．(10分)(2024·河北沧州模拟)某实验小组要测量一个量程为0～1 V的电压表的内阻，实验室提供的器材如下： 待测电压表V(量程0～1 V，内阻约为1 500 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值为5 Ω，额定电流2 A)； 滑动变阻器R2(最大阻值为2 kΩ，额定电流0.5 A)； 电源E1(电动势1.5 V，内阻不计)； 电源E2(电动势4.5 V，内阻不计)； 电阻箱R(0～999 Ω)； 开关两个、导线若干。 该实验小组根据实验电路图操作步骤如下： ①按电路图连接电路，开关闭合前，将滑动变阻器的滑片移至最右端，电阻箱调到最大值； ②闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器的滑片位置，使电压表的指针指到满刻度； ③断开S2，保持S1闭合，滑动变阻器位置不变，调整电阻箱的阻值，发现无论如何都调不到电压表指针半偏，最后只好调至电压表指针指到满刻度的三分之二； ④读出电阻箱的阻值R，得出电压表的阻值。 (1)补全电路图。注意：滑动变阻器的滑片移至最右端时，电压表示数为零。(2分) (2)电压表的阻值RV＝________。(2分) (3)为了使测量比较准确，滑动变阻器应选________，电源应选________。(均填入器材所对应的符号)(4分) (4)用该方法测出的电压表内阻R测和电压表真实内阻R真的大小关系为R测________(填“大于”“等于”或“小于”)R真，这种误差属于系统误差。(2分) 解析：(1)滑动变阻器的滑片移至最右端时，电压表示数为零，说明滑动变阻器右半部分的电阻在支路上，连接电路图如图所示。 (2)由于电压表两端电压为电阻箱两端电压的2倍，故RV＝2R。 (3)在采用分压式接法时，滑动变阻器电阻越小，测量部分的电阻与滑动变阻器并联部分的电阻变化就越小，可认为其两端的电压几乎不变，所以滑动变阻器选R1； 为减小实验误差，电源电动势应大些，这样可以使得滑动变阻器并联部分的电阻更小，故电源选E2。 (4)在接入电阻箱后，电压表所在支路电阻增加，分压增大，电压表两端的电压为满偏的三分之二，电阻箱两端电压应大于满偏的三分之一，因此R真<2R，而我们将2R作为测量值，因此测量值大于真实值。 答案：　(1)见解析图　(2)2R　(3)R1　 E2 (4)大于 3．(10分)某同学想通过实验测量某定值电阻的阻值。 (1)用欧姆表测该电阻阻值，选择×10挡，短接调零，测量时指针如图甲所示，则该电阻的阻值为____________Ω。(2分) (2)为准确测量电阻的阻值，该同学选用了下列器材： A．电压表V(0～3 V) B．电流表A1(0～10 mA，内阻不计) C．电流表A2(0～20 mA，内阻不计) D．滑动变阻器R1(1～10 Ω，额定电流1 A) E．电阻箱R2(500 Ω，额定电流1 A) F．直流电源E(3 V) G．开关两个、导线若干 为避免电表内阻对测量结果的影响，设计了如图乙所示的电路，其中R为待测电阻，操作过程如下： a．按电路图连接好电路； b．S2断开，将R1的滑片滑至______________(填“最左端”“中间”或“最右端”)，将R2调至____________(填“最大阻值”或“最小阻值”)，闭合S1；(4分) c．调节R1、R2，使电流表A1的示数恰好是A2示数的一半； d．闭合S2并保持R2不变，读取V、A1、A2示数，分别记作U、I1、I2。 则待测电阻的准确阻值为____________；(2分) (3)该同学要将电阻箱阻值由300 Ω调至280 Ω，应如何操作：__________________________________________________________。(2分) 解析：(1)欧姆表选择“×10”挡，由题图甲所示可知，该电阻的阻值为28×10＝280 Ω。 (2)b.S2断开，将R1的滑片滑至最左端，将R2调至最大阻值，闭合S1； d. 因电流表A1的示数恰好是A2示数的一半，则电阻箱R2的阻值等于待测电阻R的阻值，大小为R＝； （3）要将电阻箱阻值由300 Ω调至280 Ω，操作方法：先将电阻箱的“×10”挡位调至数字8处，再将“×100”挡位调至数字2处即可。 答案：(1)280　(2)b.最左端　最大阻值　　(3)见解析 4．(10分)(2023·广东茂名模拟预测)根据人体电阻的大小可以初步判断人体脂肪所占比例。 (1)实验小组用多用电表直接粗测人体电阻Rx，先把选择开关调至“×1 k”挡，经欧姆调零后测量人体电阻，指针偏转如图a所示。为了使测量结果更准确，应把选择开关调至________(填“×100”或“×10 k”)挡，经欧姆调零后再次测量，示数如图b所示，则人体电阻为________ kΩ。(5分) (2)现用另外方案测量人体电阻，实验小组根据已有器材设计了一个实验电路。实验室提供的器材如下：电压表V1(量程5 V，内阻r1＝50.0 kΩ)，电压表V2(量程3 V，内阻r2＝30.0 kΩ)，电流表A(量程0.6 A，内阻r＝1 Ω)，滑动变阻器R(额定电流1.5 A，最大阻值50 Ω)，电源E(电动势6.0 V，内阻不计)，开关 S，导线若干，请完成下列实验步骤： ①图中虚线框内缺少了一块电表，应选择________；(2分) ②请把实验电路图补充完整； ③若步骤①中所选电表的示数为D，电压表V1的示数为U1，则待测电阻Rx＝________(用题中所给的物理量符号表达)。(3分) 解析：(1)由题图a可知，当选择开关调至“×1 k”挡时，欧姆表指针偏角过小，可知选择量程过小，应把选择开关调至“×10 k”挡； 由题图b可知，人体电阻为 Rx＝10×10 kΩ＝100 kΩ。 (2)流过人体的最大电流约为 Imax＝＝ A＝5×10－5A 则电流表的量程太大，可以用电压表V2代替电流表，其量程为 A＝1×10－4A。 (3)由于滑动变阻器的最大阻值相对人体电阻的阻值太小，为了起到更好的调节作用，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示。 (4)流过人体电阻的电流I＝ 人体电阻两端的电压U＝U1－D 根据欧姆定律可得人体电阻 Rx＝＝。 答案：(1)×10 k　100　(2)①V2　②见解析图　(3) 5．(10分)某小型压力传感器的核心元件为压敏电阻。物理探究小组在实验室通过实验探究某规格的压敏电阻RN的阻值随压力变化的规律，并根据实验结果设计出了压力控制开关。探究小组在探究压敏电阻RN的阻值随压力变化的规律时，实验室有如下器材可以选用： A．压敏电阻RN(阻值范围几百欧～几千欧)； B. 电流表A1(量程0～10 mA)； C. 电流表A2(量程0～0.6 A)； D．电阻箱R1(测量范围0～999.9 Ω)； E．电阻箱R2(测量范围0～9 999.9 Ω)； F．砝码(规格为100 g)若干； G．电源(电动势6 V，内阻不计)； H．单刀单掷开关和单刀双掷开关各一个； I．导线若干。 (1)探究小组选择好器材，设计出了测量压敏电阻RN阻值的电路，如图甲方框中电路图所示，用于测量在不同压力条件下压敏电阻RN的阻值，图中虚线框内为单刀双掷开关S2。 (2)实验时，小组同学按设计的电路图连接好电路，闭合开关S1，先将开关S2闭合到1位置，通过添加砝码改变压敏电阻受到的压力FN，读出电流表示数并记录；然后将开关S2闭合到2位置，调节电阻箱R的阻值，直到电流表示数恢复到原值，记录R的阻值，则此时压力条件下压敏电阻的阻值RN＝R；实验完毕打开开关S1和S2；多次重复上述步骤，测量多组数据；利用测量数据作出压敏电阻RN的阻值随压力变化的关系图线如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2。 (3)回答下列问题： ①将甲图方框中的电路图补画完整。(2分) ②甲图方框电路中的电流表应选用________，电阻箱R应选用________(均选填题目所给器材前的字母序号)；开关S2闭合到2位置前，可变电阻R的阻值应调为________(选填“最大值”或“最小值”)。(3分) ③探究小组完成上述实验后，利用该规格的压敏电阻设计了一个自动控制开关电路，如图丙所示。图中电源电动势为6 V，内阻不计，电流表为监视电表，内阻r＝500 Ω，压力为0.8 N时，压力控制开关接通，工作电路开始工作。已知压力控制开关接通的电压条件为M、N两端电压达到5 V，电路中虚线框3和4中应接入定值电阻或压敏电阻RN，小组同学在三个备用定值电阻(阻值分别为100 Ω、500 Ω和5 kΩ)中选择定值电阻，则________(选填“虚线框3”或“虚线框4”)中应接入压敏电阻RN，________(选填“虚线框3”或“虚线框4”)中应接入定值电阻，定值电阻的阻值为________Ω；若压力为6.0 N时，压力控制开关断开，则此时M、N两端电压为________ V。(5分) 解析：(3)①根据题意可知本实验采用的是等效替代法测量电阻，题图甲电路连接如图所示。 ②电源电动势6 V，压敏电阻阻值范围几百欧～几千欧，电路中最大电流约为10 mA，所以电流表选B； 等效替代法用电阻箱的阻值表示压敏电阻阻值，根据压敏电阻的阻值最大为几千欧，可知电阻箱需选用E； 开关S2闭合到2位置，为保证电路安全，可变电阻R的阻值应调为最大值。 ③由题知，压力控制开关接通的条件为M、N两端电压达到5 V，即虚线框3中接入的电阻分压达到5 V，电源电动势为6 V，所以可知虚线框4中接入电阻和电流表内阻r的总分压为1 V，有＝，由题图乙可知，压力为0.8 N时，压敏电阻的阻值为5.0 kΩ，若虚线框4中接入压敏电阻，R4＝RN＝5.0 kΩ，代入关系式可求R3＝5(R4＋r)＝27.5 kΩ； 若虚线框3中接入压敏电阻R3＝5(R4＋r)＝27.5 kΩ，代入关系式可求R4＝500 Ω，根据题目所给定值电阻100 Ω、500 Ω和5 kΩ，可以判断虚线框3中应接入压敏电阻，虚线框4中应接入阻值为500 Ω的定值电阻。由题图乙可知，压力为6.0 N时，压敏电阻的阻值为600 Ω，此时M、N两端电压为UMN＝RN＝2.25 V。 答案：(3)①见解析图　②B　E　最大值　③虚线框3　虚线框4　 500　2.25 6．(10分)(2023·湖南高考)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图(a)所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。 (1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是________Ω。(2分) (2)适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为________(用R1、R2、R3表示)。(2分) (3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质 量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 U/mV 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图(c)上描点，绘制Um关系图线。 (4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200 mV，则F0大小是________N(重力加速度取9.8 m/s2，保留2位有效数字)。(3分) (5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则F1________F0(填“>”“＝”或“<”)。(3分) 解析：(1)由题图(b)可知，对应的读数为10×100 Ω＝1 000 Ω。 (2)根据电压传感器示数为0可得I1R1＝I2R2，I1RF＝I2R3，解得RF＝R3。 (3)把表格中的数据在题图(c)上进行描点，然后用一条直线拟合，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，离直线较远的点舍弃，如图所示。 (4)根据U­m图像可知，当U＝200 mV时，m＝1.80 g，故F0＝mg≈0.018 N。 (5)可将C、D以外的电路等效为新的电源，C、D两点电压看作路端电压，因为换用非理想毫伏表后，当读数为200 mV时，实际上C、D间断路(接理想毫伏表时)时的电压大于200 mV，则在压力传感器上施加微小压力F1时，C、D间的电压大于在压力传感器上施加微小压力F0时C、D间的电压，结合U­m关系图线可知，F1>F0。 答案：(1)1 000　(2)R3　(3)见解析图 (4)0.018　(5)> 学科网（北京）股份有限公司 $$