第05讲 专题 测量电阻的八种方法（原卷版+解析版） （自主复习）2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019）

这是一份第05讲 专题 测量电阻的八种方法（原卷版+解析版） （自主复习）2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019），共19页。试卷主要包含了最基础的测电阻方法——伏安法，灵活的测电阻方法——安安法，灵活的测电阻方法——伏伏法，6 A，内阻r4＝0，9 Ω；，由以上两式解得等内容，欢迎下载使用。
核心考点聚焦
1.最直接的测电阻方法——多用电表测量法
直接用欧姆表测量电阻简单快捷，但由于欧姆表的刻度不均匀，误差较大，只能粗略测量电阻．
2.最基础的测电阻方法——伏安法
3.最精确的测电阻方法——等效替代法
4.灵活的测电阻方法——安安法
5.灵活的测电阻方法——伏伏法
6.测电流表内阻的专用方法——电流半偏法
7.测电压表内阻的专用方法——电压半偏法
8.利用比例关系测电阻的方法——电桥法
高考考点聚焦
知识点一、最直接的测电阻方法——多用电表测量法
直接用欧姆表测量电阻简单快捷，但由于欧姆表的刻度不均匀，误差较大，只能粗略测量电阻．
知识点二、最基础的测电阻方法——伏安法
电流表的内接法和外接法的比较
（2）两种电路的选择
①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。
②临界值计算法：Rxeq \r(RVRA)时，Rx为大电阻，用电流表内接法。
③实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。
知识点三、灵活的测电阻方法——安安法
知识点四、灵活的测电阻方法——伏伏法
知识点五、最精确的测电阻方法——等效替代法
1.电流等效替代
(1)按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。
2.电压等效替代
该方法的实验步骤如下:
(1)按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。

(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U。
(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。
知识点六、测电流表内阻的专用方法——电流半偏法
(1)实验步骤
①按如图所示的电路图连接实验电路。

②断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其满偏电流Im。
③保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表读数等于12Im,然后读出R2的值,若满足R1≫RA,则可认为RA=R2。
(2)误差分析
当闭合S2时,总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大,R2的电阻比电流表的电阻小,而我们把R2的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。
知识点七、测电压表内阻的专用方法——电压半偏法
(1)实验步骤
①按如图所示的电路图连接实验电路。

②将R2的值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其满偏电压Um。
③保持R1的滑动触头不动,调节R2,使电压表读数等于12Um,然后读出R2的值,若R1≪RV,则可认为RV=R2。
(2)误差分析
当R2的值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于12Um时,R2两端的电压将大于12Um,则R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。显然电压表半偏法适于测量内阻较大的电压表的电阻。
知识点八、利用比例关系测电阻的方法——电桥法
最基础的测电阻方法——伏安法
1.请同学设计一个测量电阻的电路，待测电阻Rx阻值约为15Ω。要求用U-I图像来处理数据，滑动变阻器可在较大范围调节。可供选择的器材如下：
A．电流表A1，量程100mA，内阻rA1=12Ω；
B．电流表A2，量程2mA，内阻rA2=200Ω；
C．电压表V1，量程10V，内阻rV1≈15kΩ；
D．电压表V2，量程3V，内阻rV2≈10kΩ；
E．保护电阻R0约20Ω；
F．滑动变阻器R，总阻值10Ω，额定电流为1A；
G．电池组，电动势12V，内阻很小；
H．开关及导线若干。
（1）电流表应选 ，电压表应选 （填器材前面的字母序号）。
（2）设计电路时，电流表应采用 （选填“内接”或“外接”）法，滑动变阻器应采用 （选填“分压”或“限流”）接法。根据你所设计的实验电路，用笔画线代替导线连接实物图 。
（3）若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计算R，，则其表达式为Rx= （用字母表示）。
解题归纳：先将待测电阻的估计值（或大约值）与电压表、电流表内阻进行比较：
（1）若Rx较小，宜采用电流表外接法；
（2）若Rx较大，宜采用电流表内接法
2.灵活的测电阻方法——安安法
2.用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω)，实验室提供如下器材：
电池组E：电动势3 V，内阻不计；
电流表A1：量程0～15 mA，内阻约为100 Ω；
电流表A2：量程0～300 μA，内阻为1000 Ω；
滑动变阻器R1：阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A；
电阻箱R2：阻值范围0～9999 Ω，额定电流1 A；
开关S、导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：
(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________ Ω，这样可以改装成一个量程为3.0 V的电压表。
(2)在图1中画出完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号。
(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是________ mA，电流表A2的示数是________ μA，测得待测电阻Rx的阻值是________ Ω。
解题归纳：在实验中缺少合适的电压表或电流表时，可用内阻已知的电压表或电流表并联或串联上定值电阻或电阻箱进行改装。
3.灵活的测电阻方法——伏伏法
3.某研究小组要测量电压表V1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据，现提供如下器材：
A．电压表V1：量程3 V，内阻r1待测(约2000 Ω)
B．电压表V2：量程6 V，内阻r2＝4000 Ω
C．电压表V3：量程4 V，内阻r3＝10000 Ω
D．电流表A1：量程0.6 A，内阻r4＝0.05 Ω
E．滑动变阻器R0：总电阻约50 Ω
F．电源E：电动势15 V，内阻很小
G．开关S、导线若干
(1)请从所给器材中选出适当的器材，设计电路，在虚线框中画出电路图，标明所用器材的符号。

(2)根据所设计的电路图，写出待测电压表V1的内阻r1的表达式，即r1＝________，式中各符号的意义是_________________________________________。
解题归纳：
电压表的灵活选用，已知内阻的电压表可做电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用。
4、最精确的测电阻方法——等效替代法
4.电流表A1的量程为0～200 μA、内电阻约为500 Ω，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：
电流表A2：与A1规格相同；
滑动变阻器R1：阻值0～20 Ω；
电阻箱R2：阻值0～9999 Ω；
保护电阻R3：阻值约为3 kΩ；
电源：电动势E约1.5 V、内电阻r约2 Ω。
(1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。
(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤。
①先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到________(填“最大”或“最小”)。
②闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I。
③断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数________，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1的内阻r＝________。
5.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单掷开关，E是电源。

(1)用笔画线代替导线，根据如图1所示的实验原理图将如图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____________，使待测表头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________，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与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有其他可能的原因，请写出其中一种可能的原因：____________________________。
解题归纳：等效替代法可以将复杂问题简单化，在物理中应用很多，以前学过的合运动与分运动的关系、合力与分力的关系等都属于等效替代关系。
五、测电流表内阻的专用方法——电流半偏法
6.某实验小组想组装一个双量程(3 V、15 V)的电压表，提供的器材如下：
A．电流表：满偏电流为300 μA，内阻未知；
B．干电池E：电动势为3 V，内阻未知；
C．滑动变阻器R1：最大阻值约为5 kΩ，额定电流为1 A；
D．滑动变阻器R2：最大阻值约为16 kΩ，额定电流为0.5 A；
E．电阻箱R0：0～9999.9 Ω；
F．定值电阻R3：40 kΩ，额定电流为0.1 A；
G．开关两个，导线若干。
(1)若用右图所示电路测量电流表的电阻，则滑动变阻器R应选用________(选填“C”或“D”)。
(2)将开关S1、S2都断开，连接好实物图，滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后，接通开关S1，调节滑动变阻器使电流表的指针示数为200 μA；闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时电流表的指针示数为100 μA，则电流表的内阻为________ Ω。
(3)在虚线框中画出双量程电压表的电路原理图，并标明所选的器材和量程，其中R0应取值为___ kΩ。

解题归纳：用半偏法测电流表内阻时，若在干路上再串联一量程合适的电流表，运用合理的计算可消除系统误差。
6.测电压表内阻的专用方法——电压半偏法
7.现有一量程为3 V的电压表，内阻约为6000 Ω。为了较准确地测量其内阻，某同学设计了如图甲所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内阻。
(1)试根据图甲所示的电路图，补充完成图乙所示的实物图的连线。
(2)若电阻箱R1、滑动变阻器R2各有两个可供选择。
电阻箱R1：a.0～999.9 Ω；b.0～9999.9 Ω
滑动变阻器R2：c.最大阻值20 Ω；d.最大阻值1700 Ω
为了减小实验误差，电阻箱R1应选________(选填“a”或“b”)，滑动变阻器R2应选________(选填“c”或“d”)。
(3)该同学在开关都断开的情况下，检查电路连接无误后，接通电路前应将滑动变阻器的滑片P置于________(选填“A”或“B”)端。
(4)请按下面实验步骤依次操作，并补充完成步骤C。
A．闭合开关S1和开关S2；
B．调节电阻R2的阻值，使电压表示数满偏；
C．断开开关S2，保持电阻________不变，调节电阻________的阻值，使电压表示数半偏(选填“R1”或“R2”)；
D．记录数据并整理好器材。
(5)按正确的实验步骤完成后，如果所得的电阻R1的阻值为5900.0 Ω，则被测电压表的内阻RV的测量值为________ Ω，该测量值________(选填“略大于”“略小于”或“等于”)实际值。
解题归纳：本题用半偏法测电压表内阻时，若在电压表V和电阻箱R1两端再并联一量程合适的电压表，运用合理的计算可消除系统误差。
利用比例关系测电阻的方法——电桥法
8.(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图a所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2500 Ω)的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关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的阻值为________ Ω(填“20”或“2000”)。
②为了保护微安表，开始时将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的阻值置于2500.0 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，发现将Rz的阻值置于2601.0 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)。
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：________________________________________。
解题归纳：电桥法的关键是在并联的两支路上找等势点，再利用同一支路串联电路电压和电阻成正比列方程。
伏安法变式——消除内阻法
9.(2018全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：
(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；
(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；
(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)；
(5)重复步骤(3)，得到如下数据：
(6)利用上述5次测量所得eq \f(U2,U1)的平均值，求得Rx＝________ Ω。(保留1位小数)
解题归纳：通过利用欧姆定律，根据两次测量的数据作差消除电表内阻的影响。
1．某同学想要准确测量一阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值，实验室提供了下列器材：
A．电流表A（量程为6mA，内阻300Ω）
B．电压表V（量程为3V）
C．滑动变阻器R1（0-5Ω）
D．滑动变阻器R2（0-1000Ω）
E．电阻箱R0（0-999.9Ω）
F．电源（电动势E=3V）
G．开关
H．导线若干
（1）为尽可能获取多组数据和操作方便，滑动变阻器应选择______（填“R1”或“R2”）；为将电流表A政装成量程为0.6A的电流表，把电流表A与电阻箱R0并联，需要将电阻箱R0的阻值调为______Ω（结果保留2位有效数字）。
（2）根据实验室提供的器材，设计实验电路并将如图甲所示的电路图补充完整______。
（3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录下电压表的示数U和电流表的示数I，换算出通过待测电阻的电流I，在方格纸上作出如图乙所示的U-I曲线，则待测电阻的阻值Rx=______Ω（结果保留3位有效数字）。
2．实验室有一电流表Ax，只有量程一条刻度线，但数据未知（0.6A左右）。某同学用如图甲所示的电路测量电流表Ax的量程和内阻，可供使用的器材如下：

A．待测电流表Ax；
B．标准电流表：量程为0.6A，内阻未知；
C．标准电流表：量程为3A，内阻未知；
D．电阻箱：阻值范围为0～999.9Ω；
E．滑动变阻器（最大阻值为20Ω）；
F．滑动变阻器（最大阻值为2kΩ）；
G．电源E：电动势约为4V，内阻不计；
H．开关S，导线若干。
（1）标准电流表A0应选用___________（填“B”或“C”），滑动变阻器R应选用___________（填“E”或“F”）。
（2）请在如图乙所示的实物图中，用笔画线将电路连接完整_______；按照电路图，闭合开关S前应将滑动变阻器R的滑片移至___________（填“左”或“右”）端。
（3）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移至某一位置，接着调节，直至电流表Ax满偏，记录此时标准电流表A0的示数I和电阻箱的阻值。重复实验，得到多组数据，通过作图处理数据，一般需要作出直线，若纵坐标为I，则横坐标应为___________；选择合适的横坐标后正确作出如图丙所示的图像，如果图像的横截距为-a、纵截距为b，则电流表Ax的量程为___________、内阻为___________。
3．某同学采用如图甲所示的实验电路测量量程为100μA的电流表G的内阻Rg，并将该电流表G改装成大量程电压表。
（1）该同学已连接部分导线，请在图乙中完成电路的连接________。
（2）图甲中R1为滑动变阻器、R2为电阻箱，该同学按电路图连接好电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后，正确操作的步骤应该是________。（选出下列必要的步骤，并将其操作步骤排序）
A．观察电阻箱R2，记下电阻箱R2的阻值
B．调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度
C．闭合开关S2后，保持滑动变阻器R1不变，调节电阻箱R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半
D．闭合开关S2后，调节滑动变阻器R1和电阻箱R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半
（3）如果按正确操作步骤记下R2的阻值为100Ω，则电流表G的内阻为Rg=________Ω；与电流表内阻的真实值Rg′相比，Rg________Rgʹ（填“>”“=”或“Rx
测量值大于真实值
R测＝eq \f(U测,I测)＝eq \f(RxRV,Rx＋RV)