1、1热点十 电学实验“电阻的测量”是高中教材中一个重要的学生实验，一直是高考物理实验考查的热点。电阻的测量实验能全面考查电学中电压表、电流表的使用与读数，欧姆表的原理及应用，电路的选择，实验方法的选择，实验数据的处理方法等。虽然该实验题目年年翻新，角度也经常变化，但实验试题中涉及的基本知识和实验技能的要求仍然立足于教材实验，即运用已学过的原理解决新的问题。考向一 测电阻或电阻率(2018 全国卷)某实验小组利用如图 1(a)所示的电路探究在 25 80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 时的阻值 )为 900.0 ；电源 E(6
2、V，内阻可忽略)：电压表 V(量程150 mV)；定值电阻 R0(阻值 20.0 )，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 )：电阻箱R2(阻值范围 0999.9 )：单刀开关 S1，单刀双掷开关 S2。实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80 。将 S2与 1 端接通。闭合 S1，调节 R1的滑片位置，使电压表读数为某一值 U0；保持 R1的滑片位置不变，将 R2置于最大值，将 S2与 2 端接通，调节 R2，使电压表读数仍为 U0；断开 S1，记下此时 R2的读数。逐步降低温控室的温度 t，得到相应温度下 R2的阻值，直至温度降到 25.0 。实验得到的 R2
3、t 数据见下表。t/ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0R2/ 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0回答下列问题：(1)在闭合 S1前，图(a)中 R1的滑片应移动到_(填“ a”或“ b”)端；(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的数据点，并做出 R2 t 曲线；2图 1(3)由图(b)可得到 RT在 25 80 范围内的温度特性。当 t44.0 时，可得RT_；(4)RT握于手心，手心温度下 R2的相应读数如图(c)所示，该读数为_ 则手心温度为_。答案 (1) b(2)如图(3)450(4)620.0
4、33.0考向二 测电源的电动势和内阻某同学利用如图 2 甲所示电路来测量一节干电池的电动势和电阻，实验时共记录了 5 组电压表和电流表的示数(电表均视为理想电表)，并绘得如图乙所示的 U I 图线。图 2(1)由图线可知该干电池的电动势 E_V，电阻 r_。(2)该同学选用的滑动变阻器标有“10 2.5 A”字样，实验时将滑片从左端缓缓向3右移动，记录第 1 组数据( I10.27 A， U11.35 V)时滑片大约移动了_。A1/4 长度 B1/3 长度C1/2 长度 D2/3 长度(3)改变滑动变阻器接入电路的阻值，直到电源输出功率达到最大，请在图乙上画出表示最大输出功率的“面积”图。解析
5、 (1)根据干电池的 U I 图线可得该干电池的电动势 E1.5 V，内阻 r 23。(2)记录第 1 组数据时电流 I10.27 A， U11.35 V，由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路部分电阻为 5.0 ，滑片大约移动了 1/2 长度，选项 C 正确。U1I1(3)当外电阻 R r 时电源的输出功率最大，其电流 I 1.125 A，对应路23 ER r端电压 U E Ir0.75 V，作出平行于横轴的直线 U0.75 V 和平行于纵轴的直线I1.125 A，这两条直线与坐标轴所围的面积表示电源最大输出功率的“面积”图，如图所示。答案 (1)1.5 (2)C (3)如解析图中阴影所示23考向
6、三 电学创新实验太空探测器在探索宇宙过程中，由太阳能电池板给它提供能源。光明中学物理实验室有一块太阳能电池板，当有光照射它时(作为电源)，其路端电压与总电流的关系图像如图 3 甲中的曲线所示；若没有光照射它时，相当于一个只有电阻的电学器件、无电动势。物理实验探究小组用“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验方法，探究该太阳能电池板在没有光照射时的伏安特性曲线，利用电压表(内阻约 3 k)、电流表(内阻约 100 )测得的多组数据作出的图像如图甲中曲线所示。4图 3(1)分析曲线可知，该电池板作为电阻器件时的阻值随通过电流的增大而_(填“增大”或“减小”)，若所设计的是电路如图乙所示，实验时应将图乙中电
7、压表另一端 a接在_点(填“ b”或“ c”)；(2)图乙电路中 a 端接好后还少接了一根导线，请在图乙中画出；(3)分析曲线可知，该电池板作为电源时的电动势约为_V，若把它与阻值为 1 k 的定值电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射的情况下，该太阳能电池板的效率约为_%(计算结果保留两位有效数字)。解析 (1)由图线可知，无光照时太阳能电池板的阻值远大于电流表内阻，所以采用电流表内接法，即 a 端接 b 点。(2)描绘伏安特性曲线要求电压从零开始调节，即滑动变阻器要采用分压式接法，故应该将滑动变阻器右端与电源正极用导线相连，如图 1 所示。(3)太阳能电池板的电动势由图线与纵轴的交点直接读出
8、，即 2.75 V；在题图甲中作 1 k 电阻的伏安特性曲线如图 2 所示，图线与图线的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80,1.80)，电池板的效率 100% 100% 100% 100%65%。P出P总 IUIE UE 1.802.75答案 (1)减小 b (2)如解析图 1 所示 (3)2.75 651某物理兴趣小组的同学要测定某电阻 Rx的阻值，通过讨论，决定采用下列方法来测定。(1)方法一：用多用电表测量首先，选用欧姆表“1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图 4 甲所示，则该电阻的测量值为 Rx_。5图 4(2)方法二：用伏安法测量所用的部分器材：电压表 V(03 V，内阻约
9、3 k)；电流表 A(00.6 A，内阻约 2 )，分析下列问题。他们设置了如图乙、图丙所示的两种电路图，为减小实验误差应选用_(填“图乙”或“图丙”)作为测量电路；请根据它们所选的电路将图 5 甲所示的实物图连接好；他们选择了正确的电路后，通过测量，根据得到的实验数据作出了如图乙所示的U I 图像，根据图像，可得 Rx_。图 5(3)方法三：等效替代法某同学设计了如图 6 所示的测量电路，实验步骤如下所示：A按图 6 连接好实验电路B保持开关 S2断开，将开关 S1闭合，然后调节电阻箱 R 和滑动变阻器 R，待电路稳定后电阻箱读数 R1如图 7 所示，记下此时电压表的示数C闭合开关 S2，保
10、持滑动变阻器的滑片位置不变，然后调节电阻箱的电阻，使电压表的读数与步骤 B 中的示数相同，此时电阻箱的读数 R226 。6在步骤 A 中电阻箱的读数为 R1_；由以上实验测得电阻 Rx的阻值为 Rx_。解析 (1)欧姆表读数刻度盘读数倍率，读数是 Rx7 。(2)由于待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以电流表使用外接法，故选图乙作为测量电路；所连实物图如图所示； U I 图像的斜率表示电阻的阻值，由所作的图像可知，图像的斜率为k 6.25，故被测电阻的限值为 Rx6.25 。2.50.4(3)在步骤 B 中电阻箱的读数为 R120 ；由于 R1与 Rx串联在电路中所起的作用与 R2相同(电压
11、表指针指示同一位置)，则有R1 Rx R2，故有 Rx R2 R1。由题意可知 R120 ， R226 ，故被测电阻的阻值为Rx R2 R126 20 6 。答案 (1)7 (2)图乙 如解析图所示 6.25 (3)20 62(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图 8 所示，则它们的读数依次是_mm、_A、_V。图 87(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 010 ，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约 20 k，电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势 E4.5 V，内阻较小。则以下电路图中_(选填字母代号)电路
12、为本次实验应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏_(选填“大”或“小”)。图 9(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值 RA2.0 ，那么测量金属丝电阻 Rx的最佳电路应是上图中的_电路(选填字母代号)电路，此时测得电流为 I、电压为 U，则金属丝电阻 Rx_(用题中字母代号表示)。解析 螺旋测微器的固定刻度读数为 0.5 mm，可动刻度读数为 49.90.01 mm0.499 mm，金属丝直径为 0.5 mm0.499 mm0.999 mm。电流表读数为 0.42 A，电压表读数为2.23 V。(2)因 RVRx(Rx 5.3 )，测量电路采用电流表外接法，故最
13、佳电路为甲2.230.42电路，此时测量结果因电压表的分流而偏小。(3)若已知电流表内阻时，最佳电路为乙电路，由欧姆定律得 Rx RA ，那么UIRx RA。UI答案 0.999(0.9981.000 mm 间均可) 0.42 2.23(2.222.24 间均可)(2)甲 小(3)乙 RAUI3(1)多用电表的欧姆挡有三个倍率，分别是1、10、100。用10 挡测量某电阻 Rx时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过大，为了较准确地进行测量，应换到_挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是_ .图 108(2)现要用
14、伏安法进一步测量待测电阻 Rx的阻值，可供使用的器材如下：电流表 A1(量程 0.6 A，内阻约 0.6 )；电流表 A2(量程 100 mA，内阻约 10 )；电压表 V1(量程 15 A，内阻约 15 k)；电流表 V2(量程 3 V，内阻约 3 k)；滑动变阻器 R1(05 )；滑动变阻器 R2(0500 )；电源 E(3 V，内阻很小)；电源 S、导线若干。要求测得结果尽量准确，实验操作正确。所选电流表为_(选填“A 1”或“A 2”)在虚线框内画出测量电路的原理图，并在电路图中标柱所选器材的代号。所测量的结果与真实值比较_(选填“偏大” “偏小”或“不变”)。解析 (1)多用电表欧姆
15、挡指针偏转太大，应换用小倍率1 挡，使指针偏到中央附近，且应先重新欧姆调零，表盘的读数为 21 。(2)电源电动势 3 V，选电压表 V2，通过电阻的最大电流 Im A0.136 A，电322.0流表选 A1量程太大，指针最大达不到电流表 处，误差大，应选 A2。因 Rx ，电流13 RARV表采用外接法，用伏安法则电阻 Rx，如果限流式接法 R1太小、 R2太大，故滑动变阻器应采用分压式连接，应接 R1。电流表外接，电流测量偏大，则所测电阻偏小。答案 (1)1 欧姆调零 21 (2)A 2 如图 偏小 4材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应” ，利用这种效应可以测量压力大小。如图
16、甲所示为某压敏电阻在室温下的 F 图线，其中 RF、 R0分别表示有、无R0RF压力时压敏电阻的阻值，为了测量压力 F，需先测量压敏电阻处于压力中的阻值 RF。请按要求完成下列实验。9图 11(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框内画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为 0.41020.810 2 N，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下：A压敏电阻，无压力时阻值 R06 000 B滑动变阻器 R，最大电阻值约 200 C电流表 A，量程 2.5 mA，内阻约 30 D电压表 V，量程 3 V，内阻约 3 kE直
17、流电源 E，电动势 3 V，内阻很小F开关 S，导线若干(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是 1.33 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为_V。(3)此时压敏电阻的阻值为_；结合图甲可知待测压力的大小F_N。(结果均保留两位有效数字)解析 (1)由于待测电阻较大，电流表采用内接法，由于滑动变阻器 R 阻值比 RF小的多，故滑动变阻器采用分压式接法。(2)由电压表的表盘刻度，可以读出电压表示数为 2.00 V。(3)根据欧姆定律可以得到此时压敏电阻的阻值为 RF UI 2.001.3310 31.510 3 ； 4，由图像可以知道此时压力为 60 N。R0
18、RF 6 0001 500答案 (1)如图所示10(2)2.00 (3)1.510 3 605(2017唐山一模)为测量一未知电源电动势和内阻，某同学设计了如图 12 所示电路，电路中所用到的器材规格如下：图 12待测电源：电动势为 46 V，内阻为几十欧姆；定值电阻： R010 ；定值电阻： R23 k；电阻箱 R1：09 999 ；电压表：量程 03 V，内阻 RV3 k；开关、导线若干(1)闭合开关后，将电阻箱的阻值由零开始逐渐增大，记录若干组电阻箱 R1和电压表的读数；(2)第一次该同学将得到的数据在 U R1坐标系中描点连线，得到如图 13 甲所示曲线。曲线与纵轴的截距为 b10.8
19、 V，虚线为图中曲线的渐近线由图可得电动势 E_V，内阻 r_ ；图 13(3)第二次该同学将得到的数据在 坐标系中描点连线。得到如图乙所示直线，1U 1R1 R0直线与纵轴的截距为 b20.4 V1 ，斜率 k8.4 V 1 。由图可得电动势E_V，内阻 r_ ；(4)将两次数据处理方式进行对比，误差较小的应为第_(填“一”或“二”)次。解析 (2)当 R1接近最大值时 R 外 r，则此时的路端电压近似等于电源的电动势，因R2 Rv，则 U 外 4.8 V，故 E4.8 V。当 R10 时， R 外 10 ，而此时的路端电压 U 外20.8 V1.6 V，据 得 r20 。U外R外 E U外r11(3)据闭合电路欧姆定律有 E2 U r，变形得 ，结合图像2UR1 R0 1U 2rE 1R1 R0 2E可知 0.4 V 1 ， 8.4 V 1 ，得 E5.0 V， r21 。2E 2rE(4)在数据处理中，画出的图线为直线时，更容易找出对应关系，可精确求解。答案 (2)4.8 20 (3)5.0 21 (4)二
