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12-05-02高三物理《测电阻的方法》(课件)


测电阻的方法

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制作 07

2012年上学期

1. 伏安法测电阻
1(1)某同学欲测一电阻RX (阻值约300Ω)的阻值, 可供选择的仪器有: 电流表A1:量程10mA; 电流表A2:量程0.6A; 电压表V1:量程3V; 电压表V2:量程15V; 电源电动势为4.5V. 该同学先按图4接好电路,闭合S1后把开关S2拨 至A时发现两电表指针偏转的角度都在满偏的4/5处; 再把开关S2拨至b时发现.其中一 个电表的指针偏角几乎不变,另 一个电表指针偏转到满偏3/4处, 则该同学在实验中所选电压表的 量程为______,所选电流表的量 3V 图4 湖南长郡卫星远程学校 程为_______RX的测量值为________.制作 07 2012年上学期 10mA 320Ω

(2)如果已知上述电压表的内阻RV和电流
表的内阻RA,对S2分别拨至a和b两组测量电 路(电压表和电流表测量值分别用U1,U2,I1,I2 表示),则计算电阻RX的表达式分别为
Rx = U1 I1 U1

I2 RV ___________、_____________(用测量值和给

Rx =

U 2 -I 2 R A

出的电表内阻表示).
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2. 安安法测电阻
若电流表内阻已知,则可当作电流表、电 压表以及定值电阻来使用。 (1)如图5甲所示,当两电表所能测得的最 大接近时,如果一直A1的内阻R1,则测得A2的内 阻R2=I1R1/I2. (2)如图6乙所示所示,当两电表的满偏电 压UA2>>UA1时,A1串联一定值电阻R0后,同样 可测得A2的内阻R2=I1(R1+R0)/I2.
图5甲
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图6乙
2012年上学期

第18课时限时训练P87T6

一电流表的量程标定不准确,某同学利用 如图所示电路测量该电流表的实际量程Im,所 用器材有: 量程不准的电流表A1, 内阻 r1=10.0?, 量程标定为5.0mA; 标准电流表A2, 内阻r2=45.0?, 量程1.0mA; 标准电阻R1, 阻值10.0?; 滑动变阻器R, 总电阻约为300.0?; 电源E, 电动势3.0V, 内阻不计; 保护电阻R2; 开关S; 导线. 湖南长郡卫星远程学校 2012年上学期 制作 07

回答下列问题:

(1) 在图所示的实物图上画出 连线. (2) 开关S闭事前, 滑动变阻器的滑动端c应滑动 至____端. b
(3) 开关S闭合后, 调节滑动变阻器的滑动端, 使 电流表A1满偏; 若此时电流表A2的读数为I2, 5.5I2 则A1的量程Im=______.
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(4) 若测量时, A1未调到满偏, 两电流表的示数如 图(a)、(b)所示, 从图中读出A1的示数I1= ________, A2的示数I2=_________; 由读出的 3.00mA 0.660mA 数据计算得Im=________.(保留3位有效数字) 6.05mA

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3. 伏伏法测电阻
电压表内阻已知, 则可当作电流表、电压表 和定值电阻来使用. (1)如图8所示, 两电表的满偏电流接近时,若 已知V1的内阻R1, 则可测出 V2的内阻R2=U2 R1/U1
图8

(2)如图9所示, 两电表的满偏电流IV1<<IV2 时, V1并联一定值电阻R2后, 同样可得V2的内阻
R2 =
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U2 U1 R1 + U1 R0
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图9

2012年上学期

【例5】用以下器材测量电阻RX的阻值(900~ 1000Ω):电源E,具有一定内阻,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;滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω;单 刀单掷开关S,导线若干. (1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的 1/3,试画出测量电阻RX的一种实验电路原理图(原理 图中的元件要用题图中相应的英文字母标注). (2)若电压表V1的读书用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=__________. [分析]很多考生解析此题,首先考虑的就是伏安 法,由于本题没有电流表,思维受阻,当然做不正确.本 题要运用“电压表(伏特表)算电流”这一创新思维. 湖南长郡卫星远程学校 2012年上学期 制作 07

[答案] (1)测量电阻RX的实验电路如图10所示.图10

图10

(2)电压表V1的示数为U1, 电压表V2的示数为U2, 电压表V1的内阻为r1, 根据串联、并联电路的 规律, 算出RX的电阻为RX=(U2-U1)r1/U1
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第18课时限时训练P87T8 要测量电压表V1的内阻RV, 其量程为2V, 内 阻约2k?. 实验室提供的器材有: 电流表A, 量程0.6A, 内阻约0.1? ; 电压表V2, 量程5V, 内阻约5k?; 定值电阻R1, 阻值30?; 定值电阻R2, 阻值3k?; 滑动变阻器R2, 最大阻值l00?, 额定电流1.5A; 电源E, 电动势6V, 内阻约0.5?; 开关S一个, 导线若干.
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(1)有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入 电压合适的测量电路中, 测出V1的电压和电 流, 再计算出RV. 该方案实际上不可行, 其最

主要的原因是__________, 电流表指针几乎 电流太小 ______________
不偏转 ________;

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(2)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个 测量电压表V1内阻RV的实验电路. 要求测量尽 量准确, 实验须在同一电路中, 且在不增减元 件的条件下完成. 试画出 符合要求的实验电路图 (图中电源与开关已连好), 并标出所选元件的相应字 母代号;

(3)由上问写出V1内阻RV的表达式, 说明式中各测 量量的物理意义.
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4. 差值法测电阻
第18课时限时训练P87T1 在用电流表和电压表测金属丝的电阻Rx的 实验中. 由于电压表内阻、电流表内阻的影响,

不论使用电流表内接法还是电流表外接法, 都
会产生系统误差. 按如下图所示的电路进行测

量, 可以消除由于电表内阻造成的系统误差. 利
用该电路进行实验的主要操作过程是:
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第一步:先将R2的滑动触头滑到最左端, 单 刀双掷开关S2向1闭合, 闭合开关S1, 调节滑动变 阻器R1和R2, 使电压表和电流表的示数尽量大些 (不超过量程), 读出此时电压表和电流表的示数 U1、I1. 第二步:保持两滑动 变阻器的滑动触头位置不 变, 将单刀双掷开关S2向2 闭合, 读出此时电压表和 电流表的示数U2、I2;
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请写出由以上记录数据计算被测电
U1 ? U2

阻的表达式Rx=______________. I1 I2

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5. 比较法测电阻
如图13所示, 测得电阻箱R1的阻值及A1 表、A2表是示数I1、I2, 可得RX=I2R1/I1 如果考虑电表内阻的影响, 则 I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)

图13
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6. 替代法测电阻
如图14所示. S接1, 调节R2, 读出A表示数为I; S接2, R2不变, 调节电阻箱R1,使用A表示数仍为I; 由上可得RX=R2. 该方法优点是消除了A表内阻对测量的影响, 缺 点是电阻箱的电阻R1不能连续变化.

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图14 07 制作

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22.(2011全国理综省均7.75分)(5分)为了测量一微安 表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。图中A0是标准 电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单 刀双掷开关和单刀开关,E是电池。 完成下列实验步骤中的填空: (1)将S拨向接点1,接通S1,调 节_________,使待测表头指针偏转到 适当位置,记下此时_____的读数I; (2)然后将S拨向接点2,调节________,使________, 记下此时RN的读数; (3)多次重复上述过程,计算RN读数的________,此 即为待测微安表头内阻的测量值。 省均:3.54 解析:(1)R0、标准电流表A0;(2)RN,标准电流表A0的 示数为I;(3)平均值 湖南长郡卫星远程学校
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7. 半偏法测电流表电阻
如图16所示, 测量电流表A`的内阻, 操作步骤如下: 断开S2、闭合S1, 调节R0,使A表满偏为I0; 保持R0不变, 闭合S2, 调节R, 使A表读数为I0/2; 由上可得RA=R. 注意:①当R0>>RA时, 测量误差小, 此方法比较适合 测小阻值的电流表的内阻, 且电阻的测量值偏小. ②电源电动势应选大些的, 这样A满偏时R0才足 够大, 闭合S2时总电流变化才足够小, 误差才小.

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图16

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图15 2012年上学期

(2)半偏法近似测量电压表内阻图17 方法一:如图17,测量电压表V的内阻,操作步骤如下: 闭合S,调节电阻箱阻值为R1时,测得V表示数为U1; 改变电阻箱阻值为R2时,测得V表示数为U1/2; 得RV=R2-2R1. 注意:①在电源内阻忽略不计时,测量误差才小. ②这个方法也可测大阻值的G表内阻,若考虑电源内 阻,此法测量值偏大.

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图17

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图18 2012年上学期

8. 欧姆表测量电阻

图19

(1)测量原理:闭合电路欧姆定律. (2)仪器构造:如图19所示,包括电流表 G(Rg、Ig)、调零电阻R、电源(E、r). 注意:红表笔接电源的负极. (3)调零 ①机械调零:多用电表与外电路断开时, 指针没有指到零电流刻度处,就可用螺丝刀调节表盘上 的机械调零旋纽使指针归零. ②电阻调零及测量原理 如图19所示,当红、黑两表笔短接时,调节R,使电流表指 针达到满偏电流(即调零),此时指针所指表盘上满刻度 处对应的两表笔间电阻为0,所以电流表的满刻度处被 顶为电阻挡的零点,这时有Ig=E/(R+Rg+r).图19
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9.电阻箱法测电阻及当电表使用
(1)电阻箱当做电压表使用
如图11所示,可测得电流表 的内阻R2=(I1-I2)R/I2. 图中电阻箱R可测得A2表两端 的电压为(I1-I2)R,起到了测电压的作用.
图11

(2)电阻箱当作电流表使用
如图12所示,若已知R及RV, 则测得干路电流为I=U/R+U/RV 图中电阻箱与电压表配合使 用起到了测电流的作用.
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图12
2012年上学期

【例2】(2011江苏)某同学

利用如图所示的实验电路来测
量电阻的阻值。

(1)将电阻箱接入a、b之间,
闭合开关。适当调节滑动变阻

器R′后保持其阻值不变。改变电阻箱的阻值
R,得到一组电压表的示数U与R的数据如下表:

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请根据实验数据作出U—R关系图象。

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(2)用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表 示数为2.00V。利用(1)中测绘的U—R图象可得 Rx=________________Ω。

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2012年上学期

(2)用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表 示数为2.00V。利用(1)中测绘的U—R图象可得 Rx=________________Ω。 20(19~21都算对)

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(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为

不变,但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中
测绘的U—R图象测定某一电阻,则测定结果将

_________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一
已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应

如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置
和(1)中测绘的U—R图象实现对待测电阻的准

确测定?_______________________________
__________。
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(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为

不变,但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中
测绘的U—R图象测定某一电阻,则测定结果将
偏小 _________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一

已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应

如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置
和(1)中测绘的U—R图象实现对待测电阻的准

确测定?_______________________________
__________。
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(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为

不变,但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中
测绘的U—R图象测定某一电阻,则测定结果将
偏小 _________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一

已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应

如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置
和(1)中测绘的U—R图象实现对待测电阻的准
改变滑动变阻器的阻值,使电压表示数 确测定?_______________________________

为1.50V。 __________。
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拓展:“测电源电动势和内阻”,可以用 伏安法(可内接也可外接)安安法、也可以伏 箱法、安箱法,以及对应数据处理的变化。

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第18课时限时训练T2 有一个小灯泡标有“6V, 0.6W”的字样, 现在要描绘这个灯泡的I一U图线, 有下列器材 可供选择 A. 电压表(0~5V,内阻10k?) B. 电压表(0~10V,内阻20k?) C. 电流表(0~0.3A, 内阻1?) D. 电流表(0~0.6A, 内阻0.4?) E. 滑动变阻器(30?, 2A) F. 学生电源(直流9V), 还有开关和导线 B C (1)实验中电压表应选_____, 电流表应选____. (用序号字母表示) 湖南长郡卫星远程学校 2012年上学期 制作 07

(2)为使实验误差尽可能减小, 在图中画
出实验电路图.

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第18课时限时训练T3
如图所示为某同学实验得到的一 小灯泡灯丝的完整伏安(U—I)特 性曲线. 在方框中画出该同学实验 电路图(根据电路图可得该小灯泡 灯丝的U—I关系完整曲线)并在图 上标明所选器材的代号. A. 电压表V1(0~3V, 内阻5.0k?) B. 电压表V2(0~6V, 内阻8.0k?) C. 电流表A1(0~0.6A, 内阻3.0k?) D. 电流表A2(0~3V, 内阻0.5k?) E. 滑动变阻器R1(30?, 2A) F. 滑动变阻器R2(100?, 0.5A) G. 学生电源(直流9V)及电键、导线等 07 湖南长郡卫星远程学校 制作

2012年上学期

第18课时限时训练T4 现有一特殊电池, 它的电动势E约为9V, 内 阻r约为40?, 已知该电池允许输出的最大电流 为50mA. 为了测定这个电池的电动势和内阻, 某同学利用如图所示的电路进行实验, 图中电 流表的内阻RA已经测出, 阻 值为?, R为电阻箱, 阻值范 围0~999.9?, R0为定值电阻, 对电路起保护作用.
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2012年上学期

(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格: A. 10? B. 50? C. 150? D. 500? 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好? 答:________ C (2)该同学接入符合要求的R0后, 闭合开关S, 调 整电阻箱的阻值, 读取电流表的示数, 记录多 组数据, 作出了如图所示的图线, 则根据该同 学作出的图线可求得该电池的电动势 E=_____V, 10 内阻r=_____?. 45
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2012年上学期

第18课时限时训练T9
某电动机的三组线圈①、 ②、③阻值相同, 均为几欧姆, 接法可能是图1中甲、乙两种 之一, A、B和C是外接头. 现有 一组线圈断路, 维修人员通过 多用电表测量外接头之间的电 阻来判断故障, 若测量A和B之 间、B和C之间、A和C之间的 电阻时, 多用电表指针偏转分别如图2(a)、(b)、(c) 所示, 则测量中使用欧姆挡的倍率是____(填: ×1、 ×1 乙 ×10、×100或×1k), 三组线圈的接法是_____(填: ③ 甲或乙), 断路线圈是_____(填:①、②或③). 湖南长郡卫星远程学校 2012年上学期
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