2025届高考物理一轮复习导学案:多种方法测电阻

2025-04-02
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( Wu li xue an 组题人: 核对人: 审核人: 学案 高三理科 第 周第 个 ) 多种方法测电阻 (一)电阻测量的新理念: 从95年到2005年十年间,全国高考与各省市高考的物理试卷中,以设计性实验的形式考查电阻测量的原理和方法的试题就有40多个,涉及定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、电源内阻的测量等情形。就是这种在伏安法的基础上演变而来的设计性实验,每年却让许多考生失利。这主要是由考生观念不新,思路不广,在运用伏安法时,生搬硬套造成的。在此,老师向大家介绍几种电阻测量的新思路和新方法,帮助考生开阔思路,提高创新能力。 1. “伏伏”法 “伏伏”法是利用两块电压表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电压表测电流(或算电流),此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形。设计电路时不仅要考虑电压表的量程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 [例1] 用以下器材测量电阻Rx的阻值(900—1000Ω): 电源E,有一定内阻,电动势约为9.0V; 电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω; 电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω; 滑线变阻器R,最大阻值约为100Ω; 单刀单掷开关K,导线若干。 (1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注)。 (2)若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx= 。 2. “安安”法 “安安”法是利用两块电流表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电流表测电压(或算电压),此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 [例2] 从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并测量多组数据。 (1)画出实验电路图:标明所用器材的代号。 (2)若选取测量中的一组数据来计算r1,则所用的表达式r1= ,式中各符号的意义是: 。器材(代号)与规格如下: 电流表A1,量程10mA,内阻待测(约40Ω); 电流表A2,量程500μA,内阻r2=750Ω; 电压表V,量程10V,内阻r3=10kΩ 电阻R1,阻值约为100Ω; 滑动变阻器R2,总阻值约50Ω; 电池E,电动势1.5V,内阻很小; 电键K,导线若干。 3.“加R”法 “加R”法又叫“加保护电阻”法。在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的原则,加保护电阻的方法就应运而生,设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。 [例3] 某电流表的内阻在0.1Ω—0.2Ω之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下: A.待测的电流表A1(量程0.6A); B.电压表V1(量程3V,内阻约2kΩ); C.滑动变阻器R1(最大电阻10Ω); D.定值电阻R2(阻值5Ω); E.电源E(电动势4V) F. 电键S及导线若干。 (1)画出实验电路图;(2)如测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则电流表A1内阻的表达式为:RA= 。 4.等效替代法测电阻 例4、为了测定电流表A1的内阻,采用如图所示的电路。其中: A1是待测电流表,量程为300μA内阻约为100Ω; A2是标准电流表,量程是200μA; R1是电阻箱,阻值范围0~999.9Ω; R2是滑动变阻器;R3是保护电阻 E是电池组,电动势为4V,内阻不计; S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关。 连接好电路,将开关S2扳到接点a处,接通开关S1,调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150μA;然后将开关S2扳到接点b处,,保持R2不变,调节电阻箱R1,使A2的读数仍为150μA。若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示,电阻箱R1的阻值是 Ω,则待测电流表A1的内阻R= Ω。 5、电桥法:(惠斯通电桥) ( G R 1 Rx R 3 R 2 图九 A B ) 惠斯通电桥如图九所示,图中使用两个定值电阻R1、R2和一个变阻箱R3及灵敏电流计构成。如果AB两点的电势相等,则AB之间的灵敏电流计的读数为零,电路可变为图十形式。 ( R 1 Rx R 3 R 2 图十 A B U 1 U 2 ) 所以在图十电路中,R1和R2两端电压相等,为U1;被测电阻RX和变阻箱R3两端电阻相等,为U2。根据串并联电路的特点有: 惠斯通电桥法在高中物理中的应用不做重点要求,这里我们只是把它提出,供大家参考。这里要指出的是用欧姆表测电阻,虽然很方便,但不够准确;而用伏安法测电阻,电表引起的系统误差又难以消除。在实验室中比较准确地测量电阻常用惠斯通电桥。 答案:例1:本题要运用“电压表算电流”这一创新思维。答案:(1)测量电阻Rx的实验电路如图2所示。(2)Rx的电阻为。 例2:分析与解:大多数考生看到此题,第一感觉考虑的就是伏安法,由于没有考虑电表的量程,当然做不正确。少数考生想到要满足“有尽可能高的精确度”的条件,认为电压U的测定,不能选量程是10V的电压表。因为电流表两端允许施加的最大电压约为0.4V,因而电压表不能准确测出电流表的两端的电压,但由于缺乏创新精神,想不出其他方法,也做不正确。只有极少数有“安安”法新思路的考生才能做正确。 答案:将电流表A2并联在电流表A1的两端,利用电流表测量电压;要满足“多测几组数据”,滑动变阻器R2采用分压接法;实验电路如图3所示,其表达式,式中I1、I2、r1、r2分别表示通过电流表A1、A2的电流和它们的内阻。 例3:分析与解:许多考生读完此题,就知道实验原理是伏安法,由于设计电路时没有考虑电压表和电流表的量程,当然做不正确。少数考生想到电流表的内阻在0.1Ω—0.2Ω之间,量程为0.6A,电流表上的最大电压为0.12V,因而电压表不能并联在电流表的两端,由于缺乏创新意识,也做不正确。只有极少数有“加R”法新理念的考生才能做正确,因为本题必须将一个阻值为5Ω的定值电阻R2与电流表串联,再与电压表并联,才满足要求;再者量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势(4V),但可在电路中接入滑动变阻器进行保护;滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求,但考虑限流的连接方式节能些,因而滑动变阻器采用限流的连接方式。电流表A1内阻的表达式为:。 例4、当两次电流表A2的读数相同时,变阻箱的阻值就是电流表A1的内阻。所以待测电流表A1的内阻R=86.3Ω 第 页 共 3 页(双表测电阻学案有答案) 学科网(北京)股份有限公司 $$

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