2024高考物理一轮复习考点攻破训练——“测电阻类实验”的拓展与创新练习含解析教科版

这是一份2024高考物理一轮复习考点攻破训练——“测电阻类实验”的拓展与创新练习含解析教科版，共8页。

2．实验要求电压必须从0开始变化时，滑动变阻器要用分压式接法．
3．仪器选择要首先保证安全，其次是保证精确，再次是操作简便，若选不到理想的仪器，其中几个相比较，选较好的．
1．(2023·山东临沂市2月质检)如图1所示，P是一根表面均匀地镀有薄层的电阻膜的PVC管，其电阻Rx约15Ω.长度L约50cm，直径D约10cm，镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电金属圈MN.某同学根据提供的实验器材，设计了一个测定膜层厚度d的实验方案．实验器材如下：
图1
电流表A1：量程3.0A，内阻约为0.1Ω；
电流表A2：量程0.6A，内阻约为0.2Ω；
电压表V：量程3.0V，内阻RV＝3.0kΩ；
定值电阻R0：阻值3.0Ω；
定值电阻R1：阻值1.0kΩ；
定值电阻R2：阻值3.0kΩ；
滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω；
电源E：电动势6.0V，内阻不计；
毫米刻度尺、开关S及导线若干．
(1)为了测定膜层厚度d，该同学先测量出电阻膜的电阻，电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)．
(2)设计实验电路时要求在测量电阻时通过电阻的电流从零开始，请在方框中画出测量电路图．并在图中标明选用器材的符号．
(3)计算膜层厚度d＝________(用L、D、ρ、R等符号表示)．
2．(2023·北京市东城区二模)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材：
小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)
电压表V(量程3V，内阻3kΩ)
电流表A(量程0.5A，内阻约0.5Ω)
电阻箱R0(0～9999.9Ω)
滑动变阻器R1(阻值0～5Ω，2A)
滑动变阻器R2(阻值0～200Ω，1A)
学生电源E(电动势4V，内阻不计)
开关S及导线若干．
(1)关于控制电路中滑动变阻器的连接方法，应选择________．
A．分压式连接
B．限流式连接
(2)为了减小系统误差，关于测量电路中电压表和电流表的连接方式，应选择________．
A．电流表内接法
B．电流表外接法
(3)实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到4V，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至________Ω，并与题中所给电压表________(选填“串联”或“并联”)．
(4)请在方框中画出该实验的电路图．
(5)为操作方便，实验中滑动变阻器应选择________(选填“R1”或“R2”)．你的选择理由是________________________．
图2
(6)实验中得到小灯泡的伏安特性曲线如图2(a)所示，由实验曲线可知，随着电压的增加小灯泡的电阻________(选填“增大”“不变”或“减小”)．
(7)现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源E0(电动势4V，内阻1.0Ω)和一阻值为9Ω的定值电阻连接成如图(b)所示电路．此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为________V(结果保留两位有效数字)．
3．(2023·安徽安庆市下学期第二次模拟)一课外实验小组想测量一个电压表的内阻，他们在实验室找到如下器材：
A．待测电压表V1(量程为0～2V，内阻约2kΩ)
B．标准电压表V2 (量程为0～9V，内阻约4kΩ)
C．标准电流表A (量程为0～0.6A，内阻约0.5Ω)
D．滑动变阻器R1(阻值范围：0～10Ω)
E．定值电阻R2＝20Ω
F．定值电阻R3＝2.0kΩ
G．定值电阻R4＝2.3kΩ
H．直流电源(内阻约1Ω，电动势为12V)
I．开关、导线若干
(1)为完成该实验，该实验小组希望实验结果尽可能准确，且要求电表指针超过满刻度的eq \f(1,2)，除待测电压表、直流电源、滑动变阻器、开关和导线之外，该实验小组还选取了一个电表和两个定值电阻，选取的电表是________，两个定值电阻分别是________(两空均填器材前面的序号)．
(2)在方框中画出实验电路图．
(3)根据选用的器材，待测电压表V1的读数为U1，两定值电阻阻值分别为R和R′，另一个电表的读数为________(选填I1或U2)，由此得出，待测电压表内阻的表达式为________．
4．(2023·辽宁葫芦岛市模拟)用以下器材尽可能准确地测量待测电阻Rx的阻值．
A．待测电阻Rx，阻值约为200Ω；
B．电源E，电动势约为3.0V，内阻可忽略不计；
C．电流表A1，量程为0～10mA，内电阻r1＝20Ω；
D．电流表A2，量程为0～20mA，内电阻约为r2≈8Ω；
E．定值电阻R0，阻值R0＝80Ω；
F．滑动变阻器R1，最大阻值为10Ω；
G．滑动变阻器R2，最大阻值为200Ω；
H．单刀单掷开关S，导线若干；
(1)为了尽可能准确地测量电阻Rx的阻值，请你设计并在图3虚线框内完成实验电路图．
图3
(2)滑动变阻器应该选________(选填器材前面的字母代号)；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于________端(选填“a”或“b”)；
(3)若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则Rx的表达式为：Rx＝________________.
5．(2023·广东肇庆市第二次统一检测)为了测定电阻的阻值，实验室提供下列器材：待测电阻R(阻值约100Ω)、滑动变阻器R1(0～100Ω)、滑动变阻器R2(0～10Ω)、电阻箱R0(0～
9999.9Ω)、理想电流表A(量程0～50mA)、直流电源E(3V，内阻忽略)、导线若干、开关若干．
图4
(1)甲同学设计如图4(a)所示的电路进行实验．
①请在图(b)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
②滑动变阻器应选________(选填字母代号即可)．
③实验操作时，先将滑动变阻器的滑动触头移到最________(选填“左”或“右”)端，再接通开关S；保持S2断开，闭合S1，调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下电流I1.
④断开S1，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱R0阻值在100Ω左右，再闭合S2，调节R0阻值使得电流表读数为________时，R0的读数即为电阻R的阻值．
(2)乙同学利用电路(c)进行实验，改变电阻箱R0的值，读出电流表相应的电流I，由测得的数据作出eq \f(1,I)－R0图线如图(d)所示，图线纵截距为m，斜率为k，则电阻的阻值为________(用m、k表示)．
(3)若电源内阻是不可忽略的，则上述电路(a)和(c)，哪种方案测电阻更好？________，原因是
________________________________________________________________________.
答案精析
1．(1)A2 (2)见解析图
(3)eq \f(ρL,πRD)
解析 (1)电路可能出现的最大电流为Im＝eq \f(E,Rx)＝eq \f(6,15)A＝0.4A，则电流表应选择A2；
(2)由于电压表的量程为3V，偏小，则可用与其内阻相同的定值电阻R2串联分压；因串联后的电压表的内阻远大于待测电阻，可用电流表外接电路；滑动变阻器用分压电路；电路如图所示：
(3)根据R＝ρeq \f(L,S)，其中S＝πDd，解得d＝eq \f(ρL,πDR).
2．(1)A (2)B (3)1000 串联 (4)见解析图 (5)R1 选择R1时，移动滑片，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀(线性关系较好) (6)增大 (7)1.1
解析 (1)因要得到从零开始连续可调的多组电压，则控制电路中滑动变阻器的连接方法应选择分压式连接，故选A；
(2)小灯泡的电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(3.8,0.32)Ω≈12Ω≪RV，则为了减小系统误差，关于测量电路中电压表和电流表的连接方式，应选择电流表外接法，故选B；
(3)电压表的量程为3V，内阻为3kΩ，则要把电压表的量程扩大到4V，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至eq \f(4V－3V,\f(3V,3kΩ))＝1kΩ＝1000Ω，并与题中所给电压表串联．
(4)该实验的电路图：
(5)为操作方便，实验中滑动变阻器应选择阻值较小的滑动变阻器R1.选择理由是：选择R1时，移动滑片，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀(线性关系较好) .
(6)由实验曲线图(a)可知，随着电压的增加I－U图线的切线的斜率逐渐减小，则小灯泡的电阻增大．
(7)设每个灯泡两端电压为U，电流为I，则由闭合电路的欧姆定律：E＝2U＋I(r＋R)，即4＝2U＋10I，故U＝2－5I，将此函数关系画在灯泡的伏安特性曲线上，如图所示，
交点坐标为U＝1.1V，即此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为1.1V.
3．(1)B FG (2)见解析图
(3)U2 RV＝eq \f(U1R＋R′,U2－U1)
解析 (1)电源电动势为12V，待测电压表的内阻约为2kΩ，通过待测电压表的最大电流约为6mA，电流表量程为0.6A＝600mA，待测电流太小，不能用电流表测电流，因此电表应选择电压表，为测出两个待测电压表的电流，应把电阻F、G与待测电阻并联；
(2)串联电路电流相等，把待测电压表与定值电阻串联，可以求出通过待测电压表的电流，电源电动势大于电压表量程，为保护电表滑动变阻器应用分压式接法，实验电路如图所示：
(3)待测电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，由图示电路可知，通过待测电压表的电流为：I＝eq \f(U34,R＋R′ )＝eq \f(U2－U1,R＋R′)
待测电压表内阻的表达式为：RV＝eq \f(U1,I)＝eq \f(U1R＋R′,U2－U1).
4．(1) (2)F b (3)eq \f(I1R0＋r1,I2－I1)
解析 (1)实验中没有电压表，可用已知内阻的电流表A1与定值电阻R0串联构成电压表；电路如图所示：
(2)因滑动变阻器要接成分压式电路，则滑动变阻器应该选择阻值较小的F；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于b端；
(3)根据电路结构可得：Rx＝eq \f(I1R0＋r1,I2－I1).
5．(1)① 见解析图 ②R2 ③左 ④I1 (2)eq \f(m,k) (3)(a) 此方案不受电源内阻的影响
解析 (1)①根据电路图连接实物图如图所示：
②因为滑动变阻器采用分压式接法时，阻值越小调节越方便，所以滑动变阻器应选R2；
③实验操作时，应将滑动变阻器的滑动触头置于输出电压最小的一端，即最左端；
④根据欧姆定律，若两次保持回路中电流表读数不变，即电流表读数仍为I1时，则根据电路结构可知，回路中总电阻也应该相等，结合回路中的电阻计算，可知R0的读数即为电阻R的阻值．
(2)根据闭合电路欧姆定律应有：E＝I(R＋R0)
解得：eq \f(1,I)＝eq \f(R,E)＋eq \f(R0,E)
结合数学知识可知m＝eq \f(R,E)，k＝eq \f(1,E)
解得：E＝eq \f(1,k)，R＝Em＝eq \f(m,k)；
(3)若电源内阻是不可忽略的，则电路(a)更好，因为用电路(a)测量时，电源内阻对测量结果没有影响；用(c)测量电阻偏大，有测量误差．