統(tǒng)考版2024高考物理二輪專題復(fù)習(xí)第一編專題復(fù)習(xí)攻略專題七物理實驗第14講電學(xué)實驗考點二以測量電阻為核心的電學(xué)實驗教師用書

考點二以測量電阻為核心的電學(xué)試驗1．電阻的測量電阻測量首先要依據(jù)試驗?zāi)康摹⒃囼炘?、試驗器材的不同而靈敏選用“伏安法”(又分為內(nèi)接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等測量電路．從供電方式上又可分為限流電路和分壓電路．(1)有電壓表、電流表且量程恰當(dāng)時選擇“伏安法”．(2)電壓表不能用或沒有電壓表等情形下，若精確知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當(dāng)作電壓表運用，即選擇“安安法”．(3)電流表不能用或沒有電流表等狀況下，若精確知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當(dāng)作電流表運用，即選擇“伏伏法”．(4)在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿意平安精確的原則，選擇“伏安加R法”，此法又叫“加疼惜電阻法”．2．試驗器材的選擇(1)電源的選擇：一般依據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合須要的直流電源．(2)電表的選擇：一般依據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表；依據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表；電表的指針搖擺的幅度較大，一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏．例2[2024·全國甲卷]某同學(xué)用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，試驗所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω.試驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇．(1)試驗中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖(c)所示，該同學(xué)選擇的電路圖是圖________(填“a”或“b”)(2)若選擇另一個電路圖進(jìn)行試驗，用實線畫出試驗中應(yīng)得到的IU關(guān)系曲線的示意圖．例3.[2024·全國乙卷]一學(xué)生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率．現(xiàn)有試驗器材：螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻特別大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干．圖(a)是學(xué)生設(shè)計的試驗電路原理圖．完成下列填空：(1)試驗時，先將滑動變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大，閉合S(2)將K與1端相連，適當(dāng)減小滑動變阻器R接入電路的電阻，此時電壓表讀數(shù)記為U1，然后將K與2端相連，此時電壓表讀數(shù)記為U2.由此得到流過待測金屬絲的電流I＝________，金屬絲的電阻r＝________．(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)(3)接著微調(diào)R，重復(fù)(2)的測量過程，得到多組測量數(shù)據(jù)，如下表所示：U1(mV)0.570.710.851.141.43U2(mV)0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù)，得到金屬絲的電阻r＝14.2Ω.(5)用米尺測得金屬絲長度L＝50.00cm.用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑，某次測量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為d＝________mm.多次測量后，得到直徑的平均值恰與d相等．(6)由以上數(shù)據(jù)可得，待測金屬絲所用材料的電阻率ρ＝________×10－7Ω·m.(保留兩位有效數(shù)字)預(yù)料2[2024·湛江市測試]兩同學(xué)為測定一段粗細(xì)勻整、電阻率較小的電阻絲的電阻率，接受了如圖甲所示的電路進(jìn)行測量．試驗步驟如下：a．用螺旋測微器在電阻絲上的三個不同位置測出電阻絲直徑，求出平均值D；b．調(diào)整電阻絲上的導(dǎo)電夾P的位置，用毫米刻度尺測量并記錄導(dǎo)電夾P到電阻絲右端B的長度x；閉合開關(guān)S，記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I；c．變更電阻絲上導(dǎo)電夾P的位置，重復(fù)步驟b，記錄多組x、U、I的值．(1)若螺旋測微器某次測量結(jié)果如圖乙所示，其示數(shù)為________mm.(2)若選用某組U、I值，用Rx＝算出電阻絲連入電路的電阻Rx，則計算值與真實值相比________．(選填“偏小”“相等”或“偏大”)(3)依據(jù)多組測量得到的試驗數(shù)據(jù)繪出x圖象如圖丙所示，若圖線斜率為k，則電阻絲的電阻率ρ＝________(用已知或測量出的物理量的符號表示)；電流表內(nèi)阻對電阻率的測量________(選填“有”或“沒有”)影響．(4)用記錄的數(shù)據(jù)繪制出UI圖象如圖丁所示，由圖象可知電源的內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)預(yù)料3[2024·山東省德州市期末考試]某試驗小組用圖甲所示的電路探究某燈泡的電阻和功率隨電壓變更的規(guī)律，該燈泡在25℃時的電阻約為2.5Ω，所加電壓為3V時的電阻約為6.5Ω.圖甲中其他部分器材的參數(shù)如下：電源(電動勢為4V，內(nèi)阻不計)；電壓表(量程為3V時內(nèi)阻約為3kΩ，量程為15V時內(nèi)阻約為15kΩ)；電流表(量程為0.6A時內(nèi)阻約為0.1Ω，量程為3A時內(nèi)阻約為0.02Ω)．(1)將圖甲所示的試驗電路補充完整，要求燈泡兩端的電壓自零起先調(diào)整；(2)閉合開關(guān)之前，圖甲中滑動變阻器的滑片應(yīng)處于最________(選填“左”或“右”)端；(3)電壓表示數(shù)用U表示，電流表示數(shù)用I表示，調(diào)整滑動變阻器滑片位置，得到多組U、I數(shù)據(jù)，依據(jù)得到的U、I數(shù)據(jù)畫出的IU圖象如圖乙所示，由圖象可得燈泡在U＝2V時的電阻為________Ω，由于試驗存在系統(tǒng)誤差，該測量值比真實值________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)；(4)如圖丙所示，將該燈泡與另一電源、開關(guān)、定值電阻連成電路，其中電源的電動勢為3V，內(nèi)阻為1Ω；定值電阻的阻值為1.5Ω，則燈泡消耗的功率為________W.考點二例2解析：（1）由于eq\r(RVRA)≈95Ω而小燈泡的電阻約為r≈eq\f(U2,P)＝12Ω則電流表應(yīng)接受外接法，則該同學(xué)選擇的電路圖是圖（a）.（2）若選用另一個電路圖即圖（b）試驗，會有U＝U燈＋I(xiàn)RA則分別代入電流200mA、400mA、500mA，可知對應(yīng)的電壓應(yīng)為1.4V、4.0V、6.75V，描點連線有答案：（1）a（2）例3解析：（2）依據(jù)題意可知，R0兩端的電壓為U＝U2－U1則流過R0即流過待測金屬絲的電流I＝eq\f(U,R0)＝eq\f(U2－U1,R0)金屬絲的電阻r＝eq\f(U1,I)聯(lián)立可得r＝eq\f(U1R0,U2－U1)（5）螺旋測微器的讀數(shù)為d＝15.0×0.01mm＝0.150mm（6）依據(jù)電阻定律r＝ρeq\f(L,S)又S＝π·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(2)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得ρ＝5.0×10－7Ω·m答案：（2）eq\f(U2－U1,R0)eq\f(U1R0,U2－U1)（5）0.150（6）5.0預(yù)料2解析：（1）依據(jù)圖乙的螺旋測微器可知，其示數(shù)為D＝1.5mm＋16.5×0.01mm＝1.665mm（2）由圖甲電路圖可知，電壓表測量的是Rx和電流表的電壓，電流表測量的是流過Rx的電流，若用Rx＝eq\f(U,I)算出電阻絲連入電路的電阻Rx，則計算值與真實值相比偏大．（3）依據(jù)電阻的確定式可知，電阻絲連入電路的電阻Rx＝ρeq\f(x,S)＝ρeq\f(4x,πD2)設(shè)電流表內(nèi)阻為RA，依據(jù)歐姆定律可知eq\f(U,I)＝Rx＋RA＝eq\f(4ρ,πD2)x＋RA依據(jù)圖丙eq\f(U,I)x圖象可知eq\f(4ρ,πD2)＝k，解得ρ＝eq\f(πD2k,4)電流表內(nèi)阻對電阻率的測量沒有影響．（4）依據(jù)閉合回路的歐姆定律可知U＝E－Ir由圖丁的UI圖象可知，電源的內(nèi)阻r＝eq\f(1.5－1.0,0.55)Ω≈0.91Ω答案：（1）1.665（1.662～1.668均可）（2）偏大（3）eq\f(πkD2,4)沒有（4）0.91預(yù)料3解析：（1）燈泡兩端的電壓自零起先調(diào)整，滑動變阻器接受分壓式接法；電源電動勢4V，電壓表接受3V量程，則eq\r(RVRA)＝eq\r(3000×0.1)Ω＝10eq\r(30)Ω＞R＝6.5Ω，所以電流表接受外接法，試驗電路為（2）閉合開關(guān)之前，圖甲中滑動變阻器的滑片應(yīng)處于最左端，當(dāng)開關(guān)閉合時，燈泡兩端的電壓為零．（3）由圖象可得燈泡在U＝2V時的電流為I＝0.4A，則燈泡的電阻為R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2,0.4)Ω＝5Ω，由于電