11.3电阻的测量 学案—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册专题强化（word含答案）

1017270012115800 专题21　电阻的测量
专题21　电阻的测量
1．掌握伏安法测电阻的原理，能正确选择电流表的内、外接法及滑动变阻器的限流接法和分压接法.
2.理解替代法、半偏法测电阻的原理．

一、伏安法测量电阻的阻值
1．测量电路
(1)电流表外接法，如图1.

图1
由于电压表的分流，电流表测量的电流值偏大，测得的电阻值偏小，适用于测量小电阻．
(2)电流表内接法，如图2.

图2
由于电流表的分压，电压表测量的电压值偏大，测得的电阻值偏大，适用于测量大电阻．
2．控制电路
(1)滑动变阻器限流式接法，如图3.

图3
(2)滑动变阻器分压式接法，如图4.

图4
二、替代法测电阻的阻值
实验方法：利用“替代法”测量电阻的电路图如图5所示．图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，Rx为待测电阻，A为电流表，利用该电路，经过如下步骤可以测得待测电阻Rx的阻值．

图5
(1)闭合S1和S3，断开S2，调节R1的阻值，使电流表读数等于某个数值I0；
(2)闭合S1和S2，断开S3，保持R1不变，调节R2，使电流表读数等于I0，然后读出R2的值，则待测电阻Rx＝R2.
三、半偏法测电压表、电流表的内阻
1.半偏法测电流表内阻
如图7所示，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表读数达到满偏值I0；保持R1不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的读数为，然后读出R2的值，则有RA＝R2.

图7
例1.有一未知电阻Rx ， 为较准确地测出其阻值，先后采用两种方法测量，用外接法测得的数据为“2.8V，5.0mA”，利用内接法测得的数据为“3.0V，4.0mA”，那么该电阻的测量值中较准确的数值及其比真实值偏大或偏小的情况分别是（?? ）
A.?560Ω，偏大????????????????????B.?560Ω，偏小????????????????????C.?750Ω，偏大????????????????????D.?750Ω，偏小
【答案】C
【解析】解：两次测量电压表示数变化率大小 △UU = 3?2.82.8 = 114 ， 电流表示数变化率大小 △II = 5?45 = 15 ，则 △UU ＜ △II ，
可见电流表示数变化显著，说明电压分流作用显著，采用电流表内接法误差较小，故内接法的电路测该电阻的阻值误差较小．
测量值Rx= UI = 34×10?3 =750Ω，
真实值R真=Rx﹣RA ， 故测量值比真实值偏大．
故选：C．
例2.在测量金属电阻率的实验中，根据图所示电路测量金属丝的电阻。电压表的示数为U，电流表的示数为I，则金属丝电阻的测量值R =________；测得金属丝的长度为L，横截面积为S，则这段金属丝的电阻率 ρ= ________（用U、I、L和S表示）。
【答案】 UI；USIL
【解析】根据欧姆定律可得金属丝电阻的测量值： R=UI ①
根据电阻定律可得： R=ρLS ②
联立①②式可得这段金属丝的电阻率： ρ=USIL
由图象可知，灯泡两端电压U=0.95V，电流I=0.348A，灯泡实际功率P=UI=0.95×0.348≈0.33W．
故答案为：①增大；②如图所示．（3）0.33
1.健康同学认为，欧姆表测量电阻不够准确，他想换用伏安法进一步测量一段阻值约为5Ω电阻丝的电阻，有下列器材与电路：
a．电流表A1(0.6A，内阻约为0.1Ω)
b．电流表A2(3A，内阻约为0.1Ω)
c．电压表V1(3V，内阻约为6kΩ)
d．电压表V2(15V，内阻约为20kΩ)
e．滑动变阻器R1(2kΩ，0.5A)
f．滑动变阻器R2(10Ω，2A)
g．干电池E(3V，内阻约为0.05Ω)
h．开关一个，带夹子的导线若干
为了尽量减小测量数据的读数误差，他应该（?? ）
A.?电流表选用a，电路选甲?????????????????????????????????????B.?电流表选用b，电路选甲
C.?电流表选用a，电路选乙?????????????????????????????????????D.?电流表选用b，电路选乙
2.用伏安法测电阻时有如图所示的甲、乙两种接法，下面说法中正确的是(?? )
A.?测量大电阻时，用甲种接法????????????????????????????????
B.?测量小电阻时，用乙种接法
C.?甲种接法测量值偏大???????????????????????????????????????????
D.?乙种接法测量值偏大
3.在伏安法测电阻的实验中，电压表的内阻Rv=1k Ω ，电流表的内阻RA=1 Ω ，待测电阻的阻值约为10 Ω ，那么要使测量结果更接近真实值，应该选用的电路是（???? ）
A.?电流表内接法??????????????????? B.?电流表外接法???????????????????
C.?两种电路都可以???????????????????D.?无法确定
4.用伏安法测电阻，当对被测电阻的阻值一无所知而无法选择用何种接法时，可采用试触的方法。如图所示，某同学测量未知电阻R时，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化。则下列说法中正确的是（?? ）
A.?R与电压表阻值接近，应选择电流表内接电路??????
B.?R与电压表阻值接近，应选择电流表外接电路
C.?R与电流表阻值接近，应选择电流表外接电路??????
D.?R与电流表阻值接近，应选择电流表内接电路
5.如图所示，用甲、乙两种电路测RＸ的阻值，甲电路中伏特表和安培表的示数分别为3.0V和3.0mA，乙电路中伏特表和安培表示数分别为2.9V和4.0mA，则待测电阻RＸ的值应(?? )
A.?比1000Ω略大一些??????????B.?比1000Ω略小一些??????????
C.?比725Ω略大一些?????????? D.?比725Ω略小一些
6.如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路．以下分析正确的是(?? )
A.?此接法的测量值大于真实值????????????????????????????????
B.?此接法的测量值小于真实值
C.?此接法要求待测电阻值小于电流表内阻???????????????
D.?开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端
7.某物理兴趣小组的同学们想利用伏安法测电阻RX(阻值很小) 在实验过程中,该同学欲使待测电阻两端的电压由零缓慢地增加,应从下图中的A、B、C、D四个电路中选择哪个电路来测量电阻（ ??）
A.?????????????????B.?????????????????
C.?????????????????D.?
8.为测某电阻R的阻值，分别接成图所示的甲、乙两电路，在甲电路中电压表和电流表的示数分别为3V、3mA，乙电路中两表示数分别为2.9V和4mA，则待测电阻的测量值为________．
9.有一待测电阻Rx，某同学用伏安法进行测量，按图（甲）、（乙）所示两种电路各测一次，用（甲）图测得的数据是3.2V，4.0mA；用（乙）图测得的数据是3.3V，3.0mA．则在这两个电路中选用误差较小的电路测量时，该电阻的测量值为Rx=________Ω．
1.【答案】 C
【解析】电路最大电流约为 I=UR=35A=0.6A
则电流表应选a，电源电动势为3V，因此电压表选c，由于 RxRA=50.1=50说明待测电阻较小，因此电流表应采用外接法，则电路应选乙，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
2.【答案】 D
【解析】AC. 电流表外接法（即甲种接法）测量未知电阻阻值时，误差来源于电压表分流，电流表测量的电流大于待测电阻实际电流，测量值偏小。当待测电阻Rx远小于电压表内阻RV?，电压表分流造成误差小，应采用电流表外接法（即图甲接法）；所以，测量小电阻时用甲种接法。A不符合题意，C不符合题意；
BD.电流表内接法（即乙电路）测量未知电阻阻值时，误差来源于电流表分压，电压表测量的电压大于待测电阻两端实际电压，测量值偏大；当待测电阻Rx远大于电流表内阻RA时，电流表分压造成的误差较小，应采用电流表内接法（即图乙接法）。所以，测量大电阻时用乙种接法。B不符合题意，D符合题意；
故答案为：D
3.【答案】 B
【解析】由题意可知， RVRx=100010=100 RxRA=101=10
所以 RVRx>RxRA
说明待测电阻阻值较小，所以应用电流表外接法
故答案为：B
4.【答案】 A
【解析】解：由图示电路图可知，电压表的一端接A点，另一端接到B点时，电压表与电阻并联，电流表测电阻与电压表电流之和，另一端接到C点时，电流表测通过电阻的电流；若电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，说明电压表分流较大，而电压表分压较小，故R阻值较大，与电压表阻值较近；故应选择电流表内压电路；A符合题意BCD不符合题意。
故答案为：A

5.【答案】 B
【解析】因电流表的示数变化大，说明了电压表的分流作用明显，所以要用电流表内接法的电路进行测量，为甲电路．用甲电路：电压表的示数是待测电阻和电流表的上的电压的和，故电压比真实值大 R测=U测I=3.03.0×10?3Ω=1000Ω
又U测＞U真 ， 所以R测＞R真即测量值偏大，真实值比1000Ω略小一些，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
6.【答案】 A
【解析】上图是电流表的内接法测电阻，图中电压表示数大于 Rx 的两端电压，所以测量值 Rx=UI=Ux+UAI>R真值+RA ， Rx=UI=Ux+UAI=Rx+RA ，A符合题意，B不符合题意；内接法的误差是由于电流表的分压造成的，如果待测电阻值比电流表内阻越大，电流表分压作用越小，误差越小，C不符合题意；为了安全期间，以防超过电表量程，滑动变阻器开始要处于最右端，让分压最小，D不符合题意．
故答案为：A．
7.【答案】 D
【解析】因RX阻值很小，则可采用电流表外接；欲使待测电阻两端的电压由零缓慢地增加，必须采用分压电路；
故答案为：D.
8.【答案】1000Ω
【解析】解：由题意可知： △II = 4?33 = 13 ， △UU = 3?2.93 = 130 ， △II ＞ △UU ， 由此可知，电压表分流对实验影响较大，实验应采用电流表内接法，即采用图甲所示实验电路，则电阻测量值为：
R= U甲I甲 = 3V0.003A =1000Ω；
故答案为：1000Ω．
9.【答案】1100
【解析】解：由题意可知， ΔII = 4.0?3.04.0 =0.25；
ΔUU = 3.3?3.23.2 =0.03，
则说明两种接法中电流变化量大，故电压表分流对实验的影响大，因此电流表应采用内接法，即应采用图乙所示实验电路进行实验；
电阻测量值为：RX= 3.33.0×10?3 =1100Ω；
故答案为：1100．