2025人教版高中物理必修第三册同步练习题--专题强化练6（有解析）　电阻测量的实验创新

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2025人教版高中物理必修第三册
专题强化练6　电阻测量的实验创新
题组一　安安法测电阻
1.(2024四川成都教育科学研究院附属中学月考)为了准确测出未知电阻Rx的阻值(约为120 Ω),实验室提供了以下器材:
A.电池组(电压为3 V)
B.电流表(0~100 mA,内阻r1约1 Ω)
C.电流表(0~25 mA,内阻r2=4 Ω)
D.电流表(0~1 mA,内阻r3=100 Ω)
E.电阻箱(0~9 999.9 Ω)
F.滑动变阻器(0~10 Ω)
G.开关一只,导线若干
(1)根据提供的器材,某同学设计了如图(a)所示的电路。其中A1表应选　　　　。
　
(2)要使图(a)所示虚线框中改装后的电表的量程为0~3 V,A2表应选　　　　,且该同学应将电阻箱接入电路的电阻调到　　　　Ω。
(3)完成以上工作后,该同学在实验中测出了多组A1表和A2表的示数I1和I2,由这些数据得到了如图(b)所示的I2-I1图像。利用图像求得被测电阻的阻值为Rx=　　　　Ω。(结果保留3位有效数字)
题组二　伏伏法测电阻
2.(2024江西南昌第二中学期中)某实验小组要精确测定额定电压为220 V的电热丝正常工作时的电阻,已知电热丝Rx正常工作时的电阻约为1 100 Ω,实验室提供的器材有:
A.定值电阻R1=500 Ω
B.定值电阻R2=1 200 Ω
C.滑动变阻器R(阻值范围为0~20 Ω)
D.电压表V1(0~100 V,内阻RV1=1 000 Ω)
E.电压表V2(0~300 V,内阻RV2约为9 kΩ)
F.电源E(可视为蓄电池组,电压为300 V)
G.开关S一只,导线若干
(1)甲同学设计了如图所示的电路图,他认为电表1应为　　　　(选填器材前的字母代号,下同),电表2应为　　　　。实验小组的其他同学认为应该将电表1　　　(选填“串”或“并”)联一定值电阻方可顺利完成实验,该定值电阻应为　　　　。
(2)实验小组选择器材并按要求正确连接实物电路后,进行了测量。
(3)当电热丝Rx正常工作时,若电压表V1的测量值为U1,内阻为RV1;电压表V2的测量值为U2,内阻为RV2;定值电阻的阻值分别为R1和R2。写出测量电热丝Rx正常工作时的电阻的表达式为Rx=　　　　。(用上述给定的部分物理量的符号表示)
(4)利用以上电路及实验器材最终测量得到的电热丝Rx正常工作时的电阻与准确值相比　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
题组三　等效替代法测电阻
3.(2024安徽滁州模拟)为了测量一电压表V的内阻,某同学设计了如图1所示的电路。其中V0是标准电压表,R0和R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是电源。
(1)用笔画线代替导线,根据图1所示的实验原理图将图2所示的实物图连接完整。
(2)实验步骤如下:①将S拨向接点1,接通S1,调节R0,使待测电压表指针偏转到适当位置,记下此时　　　　的读数U;②然后将S拨向接点2,保持R0不变,调节　　　　,使　　　　,记下此时R的读数;③多次重复上述过程,计算R读数的平均值,即为待测电压表内阻的测量值。
(3)实验测得电压表的阻值可能存在误差,除偶然误差外,还有哪些可能的原因 请写出其中一种可能的原因:　　　　　　　　　　。
题组四　半偏法测电阻
4.(2024河北部分高中联考)为将一只毫安表A(量程0~3 mA,内阻几十欧姆)改装成量程为0~1.5 V的电压表,实验室提供了下列器材:电源E(电压约6 V);滑动变阻器R1(0~50 Ω);滑动变阻器R2(0~5 kΩ);电阻箱R(0~999.9 Ω);开关两个;导线若干。
某同学先按图示电路连接线路,测量表A的内阻。他的操作步骤如下:①将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合S1后调节滑动变阻器的滑片,使表A的指针满偏;②闭合S2,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱R的阻值,使表A的指针偏转到满偏刻度的位置;③记下R的阻值为30.0 Ω。
(1)上述实验中,滑动变阻器应选用　　　。
(2)表A的内阻测量值RA=　　　　Ω,此测量值　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)表A内阻的真实值。
(3)若取表A内阻的测量值RA进行计算,为达到改装的目的,可将表A与电阻箱R　　　(选填“串联”或“并联”),且将电阻箱R的阻值调到
　　　　Ω(结果保留到个位)。
题组五　电桥法测电阻
5.(2024湖南岳阳月考)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为0~100 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(其中一个最大阻值为 20 Ω,另一个最大阻值为2 000 Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω);电源E(电压约为1.5 V);开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。
　
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。
(2)完成下列填空:①R1的最大阻值为　　　　Ω(填“20”或“2 000”)。
②为了保护微安表,闭合开关前,应将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。
③将电阻箱Rz的阻值调节为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”)。
④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,调节R2阻值,发现Rz的阻值为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)。
答案与分层梯度式解析
专题强化练6　电阻测量的实验创新
1.答案　(1)C　(2)D　2 900　(3)122
解析　(1)流过Rx的最大电流约为Imax= A=0.025 A=25 mA,所以A1表应选C。
(2)A2表与电阻箱串联,当电压表使用,故其内阻应是一确定值,B电流表的内阻不确定,所以A2表应选D,电阻箱接入电路的电阻R'= Ω=2 900 Ω。
(3)根据并联电路的特点可得I2(R'+r3)=I1(Rx+r2),整理得I2=I1,可得I2-I1图像的斜率k=,解得Rx=122 Ω
2.答案　(1)D　E　并　A　(3)　
(4)相等
解析　(1)甲同学设计的电路是想用已知内阻的电压表V1来代替电流表,即电表1应选用D,电表2应选用E;但电热丝正常工作时的电流约为I==0.2 A,电压表V1允许通过的最大电流为Im= A=0.1 A<0.2 A,不满足实验要求,可用定值电阻与电压表V1并联扩大测量范围,定值电阻R1与电压表V1并联时允许通过的最大总电流为0.3 A,可满足实验的要求,而定值电阻R2与电压表V1并联时允许通过的最大电流约为0.18 A,不满足实验要求,故定值电阻应选用A。
(3)由串、并联电路的特点可得U2=U1+Rx,解得Rx=。
(4)电表测量的数据均为准确值,无误差,电阻的测量值与准确值相等。
3.答案　(1)图见解析　(2)①标准电压表V0　②电阻箱R　标准电压表V0的读数仍为U　(3)电阻箱阻值不连续,导致测量值不准确(或电流通过电阻发热,导致电阻阻值发生变化等)
解析　(1)根据电路图连接的实物图如图所示;
(2)①将S拨向接点1,接通S1,调节R0,使待测电压表指针偏转到适当位置,记下此时标准电压表V0的读数U;
②然后将S拨向接点2,保持R0不变,调节电阻箱R的阻值,使标准电压表V0的示数仍为U,记下此时R的读数,等于待测电压表的内阻。
(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差,除偶然误差因素外,还可能的因素有:由于电阻箱的阻值不连续,可能导致电阻箱的阻值与待测电压表内阻之间存在着一定的误差;另外电流通过电阻发热,导致电阻阻值发生变化等。
4.答案　(1)R2　(2)30.0　小于　(3)串联　470
解析　(1)毫安表A的量程为0~3 mA,则S2断开时电路中的最大电流为3 mA,此时电路中的电阻约为Rmin= Ω=2 000 Ω,故滑动变阻器应选用R2。
(2)实验中用半偏法测电表的内阻,所以R的阻值即为电表内阻的测量值,则表A的内阻测量值RA=30.0 Ω;由于闭合S2时,电阻箱R与表A并联,电路中的总电阻变小,干路电流变大,而流过表A的电流为Im,所以流过电阻箱R的电流大于Im,根据并联电路的特点,可知电阻箱R的阻值小于毫安表A的内阻,即测量值小于表A内阻的真实值。
(3)应把毫安表与电阻箱串联,改装成电压表,量程为0~1.5 V,则有Um=Ig(RA+R),则将电阻箱R的阻值调到R=470 Ω。
5.答案　(1)图见解析　(2)①20　②左　③相等　④2 550
解析　(1)如图所示
(2)①滑动变阻器R1采用分压式接法,为了有效控制测量电路,故选最大阻值为20 Ω的滑动变阻器;
②为了保护微安表,闭合开关前R1的滑片C应滑到左端,使微安表示数为零;
③当B与D的电势相等时,IDB=0,S2闭合前后电路的电阻不变,则微安表的示数不变;
④设R2中电流为I1,Rz中电流为I2,当φB=φD时,URz1=UR2左,URg=UR2右,即I2·Rz1=I1R2左,I2Rg=I1R2右,得;
当Rz与微安表对调时,有,故有 Ω=2 550 Ω。
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