核心素养14 活用电阻测量六法(科学思维) 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“电阻测量六法”核心考点，依据高考评价体系梳理伏安法、伏伏法等方法的原理及适用条件，通过近三年浙江模拟题分析明确伏安法内接外接判断、半偏法误差分析等高频考点，归纳实验电路设计、数据处理等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“方法原理+高考模拟题+科学思维训练”，如以浙江宁海中学模拟题为例，详解伏伏法测电压表内阻的电路分析与图像斜率计算，培养学生科学推理和模型建构素养。特设易错点警示（如半偏法测量值偏差原因），帮助学生掌握实验答题技巧，教师可据此高效指导学生突破电阻测量实验难点。

核心素养14 活用电阻测量六法(科学思维) 伏安法是测量电阻的最基本方法,在一定的实验条件下,由伏安法又衍生出了一些测量电阻的其他方法,如伏伏法、安安法、半偏法、等效替代法、电桥法等。 角度1　伏安法测电阻 特点:“大内大,小外小”(测量大电阻时用内接法,内接法测量值偏大;测量小电阻时用外接法,外接法测量值偏小) 所谓的大电阻是指Rx>,小电阻是指Rx<。 角度2　伏伏法测电阻 伏伏法又称电压表差值法,是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图甲、乙所示。 (1)已知内阻的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用。 (2)原理:①图甲中,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,根据电路知识有U2=U1+R0,则如果R0已知,可求出电压表的内阻r1=R0;如果r1已知,可以求出R0=r1。 ②图乙中,如果电压表V1的内阻r1、电阻R0已知,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,根据电路知识可知流过被测电阻Rx的电流为I=,则被测电阻为Rx=。 同理,如果R0、Rx为已知,可以由上面的关系求出电压表V1的内阻r1。 针对练 (2024浙江宁海中学高三选考模拟)某同学要测量某电压表的内阻,可利用的实验器材有: A.待测电压表V1(量程为3 V,内阻不到2 kΩ); B.标准电压表V2(量程为6 V,内阻约为3 kΩ); C.电源E(电动势为6 V,内阻很小); D.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω); E.定值电阻R0(阻值为3 kΩ); F.开关S,导线若干。 甲 乙 (1)请根据实验电路图甲补全如图乙所示的实物连线。 (2)当待测电压表V1的示数为U1时,标准电压表V2的示数为U2,改变滑动变阻器滑片位置,经过多次测量,得到多组U1、U2的数值,以U2为纵坐标,U1为横坐标,画出的U2-U1图像是斜率为3的直线,则待测电压表V1的内阻 RV=　　　　 Ω。  (3)把待测电压表V1改装成量程为15 V的电压表,需要　　　　(选填“串”或“并”)联一个阻值R'=　　　　 Ω的定值电阻。  (4)把改装后的电压表跟标准电压表进行校对,发现改装后的电压表示数总是比标准电压表示数大,说明在改装电压表时选用的定值电阻的阻值 　　　　 。(选填“偏大”或“偏小”)   见解析图 1 500 串 6 000 偏小 解析 (1)根据实验电路图补全实物连线,如图所示。 (2)由电路结构,结合欧姆定律可知U2=U1+R0=U1,以U2为纵坐标,U1为横坐标,画出的U2-U1图像的斜率为k=1+=3,解得待测电压表V1的内阻RV=1 500 Ω。 (3)把待测电压表V1改装成量程为15 V的电压表,量程变大,需串联一个电阻,则需要串联的定值电阻阻值为R=RV=×1 500 Ω=6 000 Ω。 (4)改装的电压表与标准电压表进行校对时,两表是并联连接的,发现改装后的电压表读数总是比标准电压表大,说明改装后的电压表通过的电流偏大,根据并联电路电流的分配与电阻成反比可知,改装表串联的电阻阻值偏小。 角度3　安安法测电阻 安安法又称电流表差值法,是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法,常见电路如图甲、乙所示。 (1)已知内阻的电流表可当作电压表使用。 在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表代替电压表使用。 (2)原理:电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,电流表A1的内阻为r1,则 ①图甲中,根据电路知识有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1。 ②图乙中,根据电路知识有I1(r1+Rx)=(I2-I1)R0,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1。 针对练 (2024浙江杭州高三开学考试)实验室购买了一捆标称长度为1 000 m的铜导线,可以通过实验测定铜导线的实际长度是否达标,查得铜的电阻率ρ=1.7×10-8 Ω·m,并用多用电表电阻挡粗测得铜导线的电阻为14 Ω,请设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案,除待测导线Rx外,实验室还提供了下列器材: A.电流表A1(量程为0~200 mA,内阻RA1=2.5 Ω); B.电流表A2(量程为0~500 mA,内阻未知); C.电压表V1(量程为0~15 V,内阻RV1=3 kΩ); D.滑动变阻器RL(阻值范围为0~10 Ω,额定电流为0.4 A); E.定值电阻R1=200 Ω; F.定值电阻R2=20 Ω; G.电源(电动势E=5 V,内阻可以忽略); H.开关S、导线若干。 已知所有电表均由同一表头改装,请回答下列问题: 甲 (1)用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图甲所示,则测量值为　　 mm。  (2)根据以上器材和粗测导体电阻值的情况,选择合适的器材来完成对导线电阻Rx的测量,要求电表能有较大的偏转,则使用的两个电表应该是_____　　　　和　　　　,定值电阻应选择　　　　 (均选填器材前面的字母代号)。 1.205 A B F (3)在图乙所示的虚线框中画出完整的实验电路原理图。 (4)测量时发现两个电表的偏转角度总是相同,通过计算可得导线的实际长度为　　　　 m(结果保留两位有效数字),即可知道实际长度是否达标。  见解析图 1.0×103 解析 (1)根据题图甲可得螺旋测微器读数为 d=1 mm+20.5×0.01 mm=1.205 mm。 (2)电源电动势为5 V,电压表量程为15 V,为了确保电压测量值的精度,电压测量不能够选用C,实验要求电表能有较大的偏转,则可以选择两个电流表,A1表内阻已知,可以将其改装成量程较小的电压表,即两电表选择A和B;当两电流表同时满偏时,流过这段导体Rx的电流约为Ix=300 mA,导体两端的电压为U=IxRx=4.2 V,小于电源电动势,再根据并联电路的特点有I1(RA1+R)=U,解得R=18.5 Ω,定值电阻E太大,所以定值电阻应选择F。 (3)滑动变阻器的阻值为10 Ω,使用分压式接入电路时,滑动变阻器处在干路上的部分电流会超过0.4 A,故使用限流式接法,结合第(2)问画出电路图如图所示。 (4)根据串并联电路的特点可得(I2-I1)Rx=I1(RA1+R2),则I2=I1,因两表的偏转角度相同,故有=2.5,解得该导电元件电阻为Rx=15 Ω,根据电阻定律有Rx=ρ,导线的横截面积S=πd2,联立解得导线的实际长度L= m≈1.0×103 m。 角度4　半偏法测电表内阻 1.半偏法测电流表内阻 (1)实验电路图,如图所示。 (2)实验步骤 ①按如图所示的电路图连接实验电路; ②断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其量程Im; ③保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表读数等于Im,然后读出R2的阻值,则RA=R2。 (3)实验条件:R1≫RA。 (4)测量结果:RA测=R2<RA。 (5)误差分析: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。 2.半偏法测电压表内阻 (1)实验电路图,如图所示。 (2)实验步骤 ①按如图所示的电路图连接实验电路; ②将R2的阻值调为零,闭合S,调节R1的滑片,使电压表读数等于其量程Um; ③保持R1的滑片不动,调节R2,使电压表读数等于Um,然后读出R2的阻值,则RV=R2。 (3)实验条件:R1≪RV。 (4)测量结果:RV测=R2>RV。 (5)误差分析:当R2的阻值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于Um时,R2两端的电压将大于Um,则R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。 针对练 某同学为测量电压表的内阻,实验室提供了下列器材: A.待测电压表(量程为0~3 V,内阻约为30 kΩ); B.电源E1(电动势为6.0 V,内阻不能忽略); C.电源E2(电动势为3.0 V,内阻不能忽略); D.滑动变阻器R1(最大阻值为10 kΩ); E.滑动变阻器R2(最大阻值为10 Ω); F.电阻箱R'(满足实验要求); G.开关,导线若干。 该同学利用上述器材连接了如图所示的电路后,进行了下述操作: (1)先将滑动变阻器R的滑片调到最左端,电阻箱R'的阻值调为零。 (2)闭合开关,调节滑动变阻器R的滑片,使电压表指针满偏。 (3)保持滑动变阻器R的滑片不动,调节电阻箱R',使电压表指针偏转到满刻度的一半,读出电阻箱R'的读数为29 kΩ。 ①电源应选用　　　　,滑动变阻器选用　　　　。(填写对应序号)  ②在虚线框中画出电路图。 ③待测电压表内阻为　　　　,测量值　　　　(选 填“大于”“等于”或“小于”)真实值。  B E 见解析图　 29 kΩ 大于 解析 (3)①由于电压表要满偏,达到3 V,但电源由于内阻不能忽略,则其路端电压小于电源电动势,故电动势为3 V的电源不能满足要求,故选电源电动势为6 V的B; 由于满偏和半偏时认为电压未变,故只有滑动变阻器远小于电压表内阻时才成立,故选择最大阻值为10 Ω的E。 ②此图是用半偏法测电压表的内阻,按实物连线画电路图如图所示。 ③滑动变阻器滑片保持不变,可以认为总电压不变,再调节电阻箱使电压表半偏,那么电阻箱的电压与电压表相同,所以RV=R箱=29 kΩ。 实际上,由于电阻箱与电压表串联后接入电路增加了总电阻,则滑动变阻器的分压将增大,这样当电压表半偏时,电阻箱的电压比电压表大,所以测量值大于真实值。 角度5　等效替代法测电阻 如图所示,先让待测电阻与电流表、滑动变阻器R2串联后接到电动势恒定的电源上,读出电流表示数I,然后将电阻箱与电流表、滑动变阻器R2串联后接到同一电源上,R2滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。 针对练 (2024浙江海宁高级中学高三开学考试)为测量一大捆电阻率为ρ的铜导线的长度,实验小组设计方案如下: 甲 乙 (1)割去该铜导线的外皮,用螺旋测微器测定裸露铜丝的直径,如图甲所示,直径d=　　 　　 mm。  (2)设计如图乙电路图测定铜丝 电阻Rx。闭合开关S1,把单刀双掷 开关S2拨向1,调节电阻箱R1,记下电流表读数为I0;把开关S2拨向2,调节电阻箱R2的阻值,使电流表的示数也为I0。则电阻Rx的阻值为　　　　(选填“R1”或“R2”)的示数。  (3)根据以上过程测得的数据和铜的电阻率,得出铜导线长度L=　　　　(用Rx、d、ρ等表示)。  1.696(1.695~1.697均可)　 R2　 解析 (1)螺旋测微器的精度为0.01 mm,转动刻度估读到0.1格,裸露铜丝的直径为d=1.5 mm+19.6×0.01 mm=1.696 mm。 (2)开关分别接1和2时,电流表读数均为I0,有I0=,利用电阻替代法可得Rx=R2。 (3)根据电阻定律可得Rx=,解得铜导线长度L=。 角度6　电桥法测电阻 如图所示,在a、b间接一灵敏电流表,当其读数为零时,即Uab=0,相当于a、b间断路,此时φa=φb,则有IR1=I'R3,IR2=I'R4,两式相除得,即R1R4=R2R3,此时交叉电阻的乘积相等,所以知道其中任意三个电阻就可以求出第四个电阻的阻值。 针对练 某同学要探究光敏电阻阻值随光照强度变化的规律,实验电路如图甲所示。 实验器材如下: A.待测光敏电阻Rx(日光下阻值约几千欧); B.标准电阻R1(阻值为10 Ω); C.标准电阻R2(阻值为4 Ω); D.灵敏电流计G(量程为0~300 μA,a端电势高于b端电势,电流计向左偏转,b端电势高于a端电势,电流计向右偏转); E.电阻箱R3(0~9 999 Ω); F.滑动变阻器(最大阻值为20 Ω,允许通过的最大电流为2 A); G.电源(电动势3.0 V,内阻约为0.2 Ω); H.开关,导线若干。 (1)①开关闭合前,滑动变阻器滑片应置于　　　　(选填“A”或“B”)端。  ②多次调节滑动变阻器和电阻箱,使电流计指针稳定时指向中央零刻线位置。电阻箱示数如图乙所示,电阻箱接入电路的阻值R3=　　　　 Ω。  (2)待测光敏电阻Rx的计算公式为　 　　 。(用R1、R2、R3表示)   甲 乙 A　 2 400 Rx=　 (3)该同学找到该光敏电阻的阻值与光照强度的关系图像如图丙所示,则上述实验中光照强度为　　　　 cd。  (4)若保持电阻箱阻值不变,增大光照强度,则电流计指针　　　　(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。  丙 2.0　 向右 解析 (1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到A端,保证开关闭合后滑动电阻器的输出电压为零,保护用电器;根据题图乙得出电阻箱的阻值为 2 400 Ω。 (2)当电流计指针指向中央零刻线位置时,电流计两端电势相等,有,得Rx=。 (3)由(2)可知Rx= Ω=6 000 Ω,由题图丙可知光照强度为2.0 cd。 (4)若增加光照强度,则Rx变小,,b端电势高于a端电势,电流计向右偏转。 $