2019届高三物理专题训练之 电阻的测量

这是一份2019届高三物理专题训练之 电阻的测量，共10页。试卷主要包含了考题再现，对点速练等内容，欢迎下载使用。
典例1. (2018∙全国III卷∙23)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）；V可视为理想电压表。S1为单刀开关，S2位单刀双掷开关，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位置，闭合S1；
(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表V的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表V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次测量所得的平均值，求得Rx=__________Ω。（保留1位小数）
典例2. (2017∙全国I卷∙23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V (量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表A (量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干。
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 ，灯丝的电阻率 。(均选填“增大”“不变”或“减小”)
(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为 W，最大功率为 W。(结果均保留两位小数)
二、对点速练
1．某同学利用图(a)所示装置进行DIS实验来测绘小灯泡的U－I特性曲线，画出小灯泡的U－I特性曲线如图(b)。请完成下列问题：

(1)电路图(a)中“A传感器”是_________传感器，“B传感器”是_________传感器；
(2)由图(b)可知，小灯泡灯丝电阻的变化规律是：阻值随电流的增大而_____________；
(3)现将该小灯泡与一阻值为2 Ω的定值电阻串联后接在电动势为3.0 V，内阻为1 Ω的电源两端，电路中的电流约为____________A。
2. 某同学想要测量一个未知电阻Rx，他能够使用的器材如下：
A. 待测电阻Rx，阻值约为20 Ω；
B. 电流表A1，量程为30 mA，内阻约为20 Ω；
C. 电流表A2，量程为5 mA，内阻r2 = 250 Ω；
D. 定值电阻R0，阻值为R0 = 30 Ω；
E. 定值电阻R1，阻值为R1 = 300 Ω；
F. 滑动变阻器R，最大阻值约为10 Ω；
G. 电源E，电动势约为3 V，内阻不大但不可忽略；
H. 开关S及若干导线。
该实验要求没有系统误差，可以测量多组数据且调节方便，而且电表指针的偏转角能够调节到尽可能大，则：
(1)该实验应选择的器材有 ；
(2)在虚线框中画出该实验的电路图；
(3)若两电流表的示数表示为I1、I2，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx = 。
3．某校课外研究性学习小组利用如图所示的电路测定电阻Rx的值。器材有：电源，适当量程的电流表、电压表各一只、滑线变阻器R、电阻箱RP、开关S1、S2、导线若干。

(1)请你帮他按电路原理图在实物图上连线；
(2)其主要操作过程是：
第一步：将开关S2断开，开关S1闭合，调节滑动变阻器R和电阻箱RP，使电压表、电流表有较大的读数，读出这时的电压表的示数U1和电流表的示数I1；
第二步：将开关S2闭合，保持 阻值不变，调节 阻值，使电压表和电流表有较大的读数，读出此时电压表的示数U2和电流表的示数I2；由以上记录的数据计算出被测电阻的表达式为Rx = (用电表的读数表示)；
(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的测量值____________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
4．实验室有一捆规格为“100 m，0.5 mm2”的铜导线，已经用去了一部分，一同学想用伏安法测量剩余导线的电阻。
(1)他查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，他可以用公式____________计算出整捆导线的电阻为________ Ω。
(2)他从实验室借来如下器材，想分别用电流表内接法和外接法测量铜导线的电阻：
电流表：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；
电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；
滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；
滑动变阻器R2：最大阻值200 Ω；
电源：电动势4.5 V，内阻可不计；
开关、导线若干。
回答下列问题：
①请你用笔画线代替导线在图中完成电路连线。要求用电流表外接、滑动变阻器分压式接法。
②按①中所连电路实验时滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关前应将滑片移至________端(填“a”或“b”)。
③他将分别用电流表内接法和外接法得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图所示。在图中由电流表外接法得到测量图线是________(填“甲”或“乙”)，你的判断依据是_______________________________________________________________。
5． 某研究性学习小组的同学们设计了描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，待测小灯泡的额定电压为3.8 V。要求测量结果尽量精确，并绘制出小灯泡两端电压在0～3.8 V范围内完整的伏安特性曲线。
(1)若实验室的电压表、电流表和滑动变阻器都满足实验要求，则在如图所示的两种实验方案中，应选择____图所示电路进行实验。(选填“甲”或“乙”)

(2)若实验中只提供了量程为3 V，内阻为3 000 Ω的电压表V1，为了绘制完整的伏安特性曲线，需要将电压表V1改装成量程为4 V的电压表V2，则应将电压表V1________(选填“串联”或“并联”)一个阻值为________ Ω的定值电阻，才能实现改装的要求。
(3)小组的同学们正确描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，根据这个曲线，同学们对小灯泡的实际功率
与其两端的电压的关系，或与通过其电流的关系，猜想出了如图所示的关系图象，其中可能正确的是______。(选填选项下面的字母序号)

(4)某同学将该小灯泡接在一个电动势为3.0 V、内阻为5.0 Ω的电源上，组成一个闭合电路，则此时该小灯泡的实际功率约为 W。(保留2位有效数字)
6. 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0 V 0.7 A”
电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω
电流表A2，量程0.6 A，内阻r2 = 0.2 Ω
电压表V，量程3 V，内阻r = 9 kΩ
标准电阻R1，阻值1 Ω
标准电阻R2，阻值3 kΩ
滑动变阻器R，阻值范围0 ~10 Ω
学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干

(1)甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图2所示，其读数为__________V。
(2)乙同学又设计了如图3的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是______V。
(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。
请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。
一、考题再现
典例1. 【解析】开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U = U2-U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值。5次测量所得的平均值，代入得Rx = 48.2 Ω。
【答案】(1) 如图所示 (4) (6) 48.2
典例2. 【解析】(1)电压表量程为3 V，要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡的电阻RL＝eq \f(U,I)＝eq \f(3.8,0.32) Ω＝11.875 Ω，因eq \f(RL,RA)＜eq \f(RV,RL)，故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示。
(2)由I－U图象知，图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)知，灯丝的电阻率增大。
(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0 Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E0＝U＋I(R＋r)得U＝－10I＋4，作出图线①如图所示。由交点坐标可得U1＝1.78 V，I1＝221 mA，P1＝U1I1≈0.39 W；当滑动变阻器电阻值R＝0时，灯泡消耗的功率最大，由E0＝U＋I(R＋r)得，I＝－U＋4，作出图线②如图所示。由交点坐标可得，U2＝3.70 V，I2＝315 mA，最大的功率为P2＝U2I2≈1.17 W。
【答案】(1)见解析图 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17
二 、对点速练
1．【答案】(1)电压 电流 (2)增大 (3)0.52（0.50~0.55）
2. 【答案】(1)ABCDFGH (2)电路如图 (3)
3．【答案】(1)略 (2) RP R (3)等于
4． 【答案】(1)R＝ρeq \f(L,S) 3.4 (2)①见解析图 ②R1 a ③乙 电流表外接时，测得的电阻值偏小
【解析】(1)由公式R＝ρeq \f(L,S)，代入数值，解得导线的电阻R＝3.4 Ω；
(2)①如图所示。
②由于滑动变阻器采用分压式接法，所以滑动变阻器要选阻值比较小的，闭合开关前应将滑片移至a端；
③因为电流表外接时，测得的电流值偏大，由R＝eq \f(U,I)可知测得的电阻值偏小。
5．【答案】(1)甲 (2)串联 1000 (3)AB (4)0.36～0.42
【解析】(1)由于小灯泡两端的电压需要从0开始测量，故滑动变阻器需要采用分压式接法，则题图甲电路是正确的；(2)原电压表的量程为3 V，改装后的电压表的量程为4 V，故1 V的电压差需要用一个电阻串联分压获得，该电阻的阻值为1000 Ω；(3)根据P＝eq \f(U2,R)可知，U2＝RP，即在U2－P图象中，斜率为R，因为随着电压的增大，灯泡的电阻是增大的，故U2－P图象的斜率也是增大的，故选项A正确，C错误；根据P＝I2R可知，I2＝eq \f(1,R)·P，即在I2－P图象中，其斜率为eq \f(1,R)，当电阻增大时，其倒数减小，故I2－P图象的斜率在变小，故选项B正确，
D错误；(4)在同一坐标系中，作出电源的I－U图线，其与灯泡的伏安特性曲线的交点即为灯泡两端的
电压和电流，故小灯泡的实际电功率为P＝2.0×0.19 W＝0.38 W。
6.【答案】(1)2.30 (2)4.0 (3)如图1或2所示
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39