第十一章 专题强化 电阻的测量 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题强化7　电阻的测量 第十一章 学习目标 1.建立伏安法测电阻的电路模型，进一步理解电流表内接法、外 接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法，并能在具体问 题中正确选择. 2.学会用替代法、半偏法及电桥法测电阻. 一、伏安法测电阻 (2022·云南玉溪第三中学高二开学考试)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值.现有电源(3 V，内阻可不计)、滑动变阻器(阻值范围为0～50 Ω，允许通过的最大电流为2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A.电流表(量程为0～3 A，内阻约为0.025 Ω) B.电流表(量程为0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω) C.电压表(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ) D.电压表(量程为0～15 V，内阻约为15 kΩ) 例1 (1)为了减小测量误差，在实验中，电流表应选用___，电压表应选用___，(以上均填器材前的字母)实验电路应采用图中的_____(选填“甲”或“乙”). B C 甲 A.电流表(量程为0～3 A，内阻约为0.025 Ω) B.电流表(量程为0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω) C.电压表(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ) D.电压表(量程为0～15 V，内阻约为15 kΩ) 因为电源的电压为3 V，因此电压表选择C； 由于Rx的阻值约为5 Ω，根据欧姆定律可知，电流的最大值约为0.6 A，所以电流表选择B； 根据待测电阻的阻值与电压表及电流表的内阻对比可知，待测电阻的阻值Rx< ，因此选择电流表外接法，故选择甲图. (2)若选用甲电路，产生误差的主要原因是____；若选用乙电路，产生误差的主要原因是____.(均用字母代号填写) A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 B D 选用甲电路，产生误差的主要原因是电压表的分流，使电流表的示数大于流过待测电阻的电流，故选B. 选用乙电路；产生误差的主要原因是电流表的分压作用，使电压表的示数大于待测电阻两端的电压.故选D. (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如下图所示，U＝_____ V，I＝_____ A，可得该电阻的测量值Rx＝_____ Ω. 2.60 0.50 5.20 电压表选用的量程为0～3 V，其分度值为0.1 V，则电压为U＝2.60 V 电流表选用的量程为0～0.6 A，其分度值为0.02 A，则电流为I＝0.50 A 二、替代法测电阻 实验原理：如图所示，闭合S1，S2接a，调节R′，使电流表A的示数为I；S2接b，保持R′不变，调节R使电流表A的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值R0，则待测电阻Rx＝R0. (2022·河南高二阶段练习)有一根细长而均匀的金属管线，横截面如图甲所示，外边界为圆形，因管内中空部分截面形状不规则，无法直接测量.已知这种金属的电阻率为ρ，现设计一个实验方案，测量中空部分的横截面积S0.步骤如下： 例2 (1)用刻度尺测出该金属管线的长度为L，用游标卡尺测出外截面的直径D如图乙所示，则D＝______ cm； 0.825 游标卡尺读数是主尺读数(mm的整数倍)加上游标尺的读数(mm的小数位)， 由题图乙可读出D＝8 mm＋5×0.05 mm＝8.25 mm＝0.825 cm (2)利用如图丙所示电路测量该金属管线的电阻，将S2拨向1，接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；然后将S2拨向2，保持R1阻值不变，调节R2，使电流表的读数 为____，记下此时R2的读数为R0，则金属管线的 电阻值为R＝____； I 该实验测电阻的原理为等效替代法，因此电流表的读数应不变，仍然调为I； 金属管线的电阻值与此时R2的读数相等，为R0. R0 (3)用上述测量的物理量符号表示该金属管线内部中 设外截面的横截面积为S， 空部分横截面积为S0＝___________(用R0、ρ、D、L、 π表示). 三、半偏法测电表内阻 1.“半偏法”测电流表的内阻 测量原理：实验电路如图所示. (1)闭合开关S1前，将滑动变阻器R1、电阻箱R2的 阻值调到最大； (2)闭合开关S1，调节R1使电流表A的指针满偏； (3)再闭合开关S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱R2的阻值，使电流表A的指针半偏； (4)读取电阻箱的阻值R2，则RA＝R2. 2.“半偏法”测电压表的内阻 测量原理：实验电路如图所示. (1)闭合开关S之前，电阻箱R的阻值调到零，滑动变阻 器R′的滑片P滑到左端； (2)闭合开关S，调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏； (3)保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表V的指针半偏； (4)读取电阻箱的阻值R，则有RV＝R. 注意：R′应选总阻值较小的，有利于减小实验误差. 某兴趣小组欲采用如图所示电路测量电压表的内阻RV，待测电压表的量程为1 V，内阻约为1 000 Ω. 例3 (1)在备选的甲、乙两个滑动变阻器的铭牌上分别标有(200 Ω　1 A)、(10 Ω　2 A)，为尽可能提高测量精度且便于调节，滑动变阻器R1应选用____(选填“甲”或“乙”). 由题可知，滑动变阻器乙的最大阻值较小，额定电流较大，实验电路选择分压式，所以为保证实验操作安全方便，滑动变阻器应选择乙. 乙 (2)同学们的实验步骤如下，请将步骤Ⅰ补充完整： Ⅰ.正确连接好电路后，在闭合开关之前，将滑动变阻器R1的滑片移到_______(选填“最左端”或“最右端”). Ⅱ.闭合开关S1和S2，调节R1，使电压表指针指到1 V刻度处. Ⅲ.保持S1闭合、滑动变阻器R1的滑片位置不变，断开S2， 调整电阻箱R2的阻值，使电压表的指针指到0.5 V刻度处， 此时电阻箱R2的示数为990 Ω. 最左端 由题图电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，在闭合开关之前，将滑动变阻器R1的滑片移到最左端，使待测支路电流为零. (3)该电压表内阻的测量值为_____ Ω. 断开开关S2后认为分压电路分压不变，仍为1 V，电压表示数为0.5 V，说明电阻箱两端电压为0.5 V，电压表与电阻箱串联，它们两端电压相等，由串联电路特点可知，它们的阻值相等，则电压表内阻等于电阻箱阻值990 Ω. 990 (2022·云南富宁县第一中学高二开学考试)某同学利用图甲中的电路测量电流表A的内阻RA(约为5 Ω)，图中R1是滑动变阻器，R2是电阻箱，S1和S2为开关.已知电流表的量程为10 mA. 例4 (1)请根据电路图连接图乙中的实物图； 答案　见解析图　 根据电路图连接图乙中的实物图如图所示 (2)断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使A满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值如图丙所示时，A恰好半偏.若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则可知RA＝_____ Ω； 4.9 电阻箱R2的读数为R2＝4×1 Ω＋9×0.1 Ω＝4.9 Ω，若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则电流表的内电阻等于R2，可知RA＝4.9 Ω (3)考虑电路中总电阻的变化，则电流表的内阻RA的测量值R测和真实值R真相比，R测____(填“＞”或“＜”)R真； ＜ 闭合开关S2时，电流表与R2并联，电路总电阻变小，由欧姆定律可知，干路电流变大，电流表半偏时流过R2的电流大于电流表电流，R2的电阻阻值小于电流表内阻，由此可知电流表内阻测量值小于真实值 (4)将(2)中电流表内阻的测量值作为该表内阻，若要改装成量程为3 V的电压表，则需与该电流表串联一个阻值为______ Ω的电阻. 295.1 四、电桥法测电阻 某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻，可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2. C、D分别为两个滑动变阻器的滑片. 例5 (1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线； 答案　见解析图 实物连线如图所示 (2)完成下列填空： ①R1的阻值为____(填“20”或“2 000”) Ω. 20 滑动变阻器R1采用分压式接法，为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器. ②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的____端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近. 左 为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端对应的位置. ③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1，将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势_______(填“相等”或“不相等”) 相等 将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1；将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置；最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前后在BD中无电流流过，可知B与D所在位置的电势相等. ④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变，待测微安表的内阻为______ Ω(结果保留到个位). 2 550 设滑片D两侧电阻分别为R21和R22，由B与D所在位置的电势相等可知R1∶RμA＝R21∶R22；同理，当Rz和微安表对调时，仍有RμA∶Rz＝R21∶R22；联立两式解得，RμA＝2 550 Ω. (3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：______________________ ______________________. 调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程. 调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程 返回 该电阻的测量值Rx＝＝ Ω＝5.20 Ω. πD2－ 则有S0＝πD2，R0＝ρ， 解得S0＝πD2－. 电流表改装成U＝3 V的电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值R＝－RA＝ Ω－4.9 Ω＝295.1 Ω. $$