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第50 讲 测电阻的其他几种方法
核心考点
考点一 差值法........................................................................................................................................................1
考点二 替代法........................................................................................................................................................2
考点三 半偏法........................................................................................................................................................2
考点四 电桥法........................................................................................................................................................4
考点一 差值法
1.电压表差值法(伏伏法)(如图所示)
(1)基本原理:定值电阻R0两端的电压U0=U2-U1,流过电压表
的电流I1=
U 2−U 1
R0
。
(2)可测物理量:
①若R0为已知量,可求得电压表
的内阻
r1=
U 1
U 2−U 1
R0;
②若r1为已知量,可求得R0=
U 2−U 1
U 1
r1。
2.电流表差值法(安安法)(如图所示)
(1)基本原理:流过定值电阻R0的电流I0=I2-I1,电流表
两端的电压U1=(I2-I1)R0。
(2)可测物理量:
①若R0为已知量,可求得电流表
的内阻r1=
( I 2−I 1)R0
I 1
;
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②若r1为已知量,可求得R0=
I 1r1
I 2−I 1
。
【例1】(2024·海南省直辖县级单位·模拟预测)某同学对航天飞机上使用的由特殊材料制作
的电阻进行电阻率的测量,其形状为圆柱体,实验室现提供以下器材:
A.电流表A1(量程0~50mA,内阻
)
B.电流表A2(量程0~100mA,内阻
约为
)
C.滑动变阻器
D.定值电阻(
)
E.待测电阻
(长度为
、电阻大约为
)
F.直流电源
(电动势为4V,内阻很小)
G.开关一只,导线若干
实验步骤如下:
a.用螺旋测微器测出该电阻的直径
,螺旋测微器示数如图甲所示;
b.根据如图乙所示的实验电路将实验器材连接起来;
c.闭合开关S,改变滑动变阻器的滑片位置得到多组电流表及电流表的读数
、
,并将其记
录下来;
d.将记录的数据描绘在以
为纵轴、
为横轴的坐标系中,得到如图丙所示的
图像;
e.利用
图像得到待测电阻的阻值,求得其电阻率。
请回答下列问题:
(1)待测电阻的直径
;
(2)由图乙可以得到
与
的关系为
(用
、
、
表示);
(3)由图丙知,
,
(结果保留三位有效数字);
(4)在图乙中,可以认为电流表与定值电阻
串联后就是改装的电压表,测量电阻
时得到
2
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的阻值与真实值相比,测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【例2】(2025·山西太原·二模)某物理实验小组研究两种热敏电阻,PTC 阻值随温度的升高
而增大,NTC 阻值随温度的升高而减小,两个热敏电阻常温下阻值约为10.0Ω。实验室可用
的器材如下:
A.电源E(电动势12V,内阻约1Ω)
B.电流表A1(量程0~10mA,内阻r1=10Ω)
C.电流表A2(量程0~1.0A,内阻r2约为0.5Ω)
D.滑动变阻器R1(0~10Ω)
E.滑动变阻器R2(0~500Ω)
F.定值电阻R3(阻值为990Ω)
G.单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个、导线若干
设计如图甲所示的电路图进行实验,请回答下列问题:
(1)若要求热敏电阻两端的电压可以从零开始进行调节,应选择接入电路中的滑动变阻器为
(填“R1”或“R2”);
(2)用I1表示电流表A1的示数,I2表示电流表A2的示数,通过实验画出两个热敏电阻分别接入
电路时的I1-I2图像如图乙中a、b 所示。判断a 图线所测电阻类型为 、b 图线所测电阻类
型为 (填“PTC”或“NTC”);
(3)若将PTC 热敏电阻与一个定值电阻R0串联后接在同一电源上,当温度升高时,定值电阻
R0两端的电压 (填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)根据图乙,若以I2为通过热敏电阻的电流,当I2=0.4A,PTC 的功率为 W、NTC 的功
率为 W(结果均保留三位有效数字)。此种方法下,二者功率的计算值均比实际功率值
(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【例3】(2025·陕西·三模)某实验研究小组欲精准测量一个电阻Rx的阻值(约100Ω)。
(1)为了准确测出Rx的阻值,实验室提供了以下器材:
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A.电池组(电动势为3V,内阻很小);
B.电流表1(量程为0~50mA,内阻很小);
C.电流表2(量程为0~25mA,内阻很小);
D.定值电阻(
);
E.滑动变阻器(阻值范围为0~10Ω);
F.开关一只,导线若干。
①根据提供的器材,小明同学设计了如图甲所示的电路。其中A1表应选 (填器材前的
字母序号)。
②若流过电流表A1和电流表A2的电流分别为I1和I2,则待测电阻的阻值Rx= (用题目
中的I1、I2和R 表示)。
(2)由于电流表有电阻,根据图甲测出来的电阻有误差,研究小组同学思考后发现只需在上述
电路的基础上略加调整就可以测出Rx的准确值。在利用图甲电路测出一组数据I1和I2后,再
将电流表A2与待测电阻相连,如图乙所示。调整滑动变阻器,使I1大小不变,记录此时电流
表A2的示数I2',若认定电流表的内阻恒定不变,根据研究小组的做法,可求出电阻Rx=
(用题目中的字母表示)。
【例4】(2025·天津北辰·三模)某同学利用下述器材,要测量阻值大约
一段电阻丝的
电阻:
A、电源
(电动势约
)
B、电压表
(量程为
,内阻约
)
C、电压表
(量程为
,内阻约
)
D、定值电阻
,阻值为
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E、滑动变阻器
(最大阻值
)
F、开关一个,导线若干。
(1)他设计如图1 所示电路图,请根据电路图把图2 中的实物图补充完整;
(2)通过调节滑动变阻器,测量得到多组
和
的示数
、
,并作出图3 所示图像,该图
像的斜率为
,则待测金属丝电阻
(用
、
等字母表示),该测量值 (填
“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【例5】(2025·山东青岛·三模)某同学要用一气敏电阻制作甲醛气体浓度报警器。首先通过
实验获得气敏电阻。
随甲醛浓度η 变化的关系,为此他设计了如图甲所示电路。实验可供
选择的器材如下:
A、电源E(电动势6V,内阻不计)
B、电压表
(量程3V,内阻为2kΩ)
C、电压表
(量程6V,内阻约为5kΩ)
D、滑动变阻器
(最大阻值10Ω,额定电流0.2A)
E、滑动变阻器
(最大阻值2kΩ,额定电流0.2A)
F、开关、导线若干
(1)在图甲电路中,滑动变阻器应选择 (选填器材前序号);
(2)根据实验测得数据,描绘出的
图像如图乙所示。当甲醛浓度为安全上限时,电压表
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、
读数分别为2.30V、5.29V,则甲醛安全浓度上限为
;
(3)该同学利用该气敏电阻设计了如图丙所示的报警电路,用来检测室内甲醛是否超标。电路
中蜂鸣器的电阻可视为无穷大,电源电动势
(内阻不计),接通电路后当蜂鸣器
两端电压达到4.5V 时报警,则
的阻值为 kΩ(保留2 位有效数字)。要使报警器在甲
醛浓度更低时报警,则应将
(选填“调大”“调小”或“不变”)。
考点二 替代法
1.实验原理和操作
(1)如图甲、乙所示,先将单刀双掷开关接到1,调节R2,使电表指针指在适当位置读出
电表示数。
(2)然后将单刀双掷开关接到2,保持R2阻值不变,调节电阻箱的阻值,使电表的读数仍
为原来记录的读数,则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值。
【例6】(2025·重庆·二模)某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如题图甲所示,
R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前,开关S1、S2先断开,将滑动变阻器R1的滑片移到 (填“a”或“b”)端;
实验时,记录温控室的温度t0,将S2打到1,闭合S1,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的
示数为I0;然后保持滑动变阻器的滑片P 位置不变,再将S2打到2,调节电阻箱R2,使电流
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表的示数为 ,记录此时电阻箱的示数R,即为热敏电阻的阻值;
(2)多次改变温控室的温度,重复上述实验过程,测得多组热敏电阻在不同温度t 下对应的电
阻值R,作出R-t 图像,如图乙所示,由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的降低而
(填“增大”或“减小”);
(3)上述实验过程中,若电流表内阻不可忽略,则热敏电阻的测量值 (填“大于”、
“等于”或“小于”)真实值;
(4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中,当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时,
热敏电阻的温度稳定在某一值t,且满足关系式I2R=k(t-t0),其中k 是散热系数,t 是电阻的
温度,t0是周围环境温度,I 为电流。若I=40mA,t0=20℃,k=0.16W/℃,结合乙图可知该热
敏电阻的温度稳定在 ℃。(保留两位有效数字)
【例7】(2025·四川成都·三模)某实验小组利用压力传感器制作一个简易的台秤来测量物体
的质量。小组测得某传感器阻值RF随压力F 的变化规律如图(a)所示,并设计了如图(b)
所示的电路。制作台秤的关键步骤是在电压表表盘刻度上重新标记以kg 为单位的质量刻度,
这个步骤称为表盘定标。已知电源电动势E 为6V,内阻r 为2Ω,电压表V 的量程为0~3V,
电阻箱R 的调节范围为0~999.9Ω,重力加速度大小为g=10m/s2。小组同学提出了两种不同的
定标方案,具体操作如下:
(1)方案一:采用实验测量法完成表盘定标
①闭合开关之前,将电阻箱R 调到 (填“最小值”或“最大值”);
②压力传感器上未放置物体,闭合开关S,调节电阻箱R 的阻值,使电压表
满偏,指针所
Ⓥ
在位置标为质量零刻度;
③保持电阻箱阻值不变,改变压力传感器上物体的质量,同时记录下电压表示数U 和物体质
量m,利用测量数据完成表盘定标。
(2)方案二:采用理论推导法完成表盘定标
若将电压表视为理想电压表,结合图(a)、图(b)信息,计算出电压表满偏时电阻箱R 的
阻值为 Ω,将电阻箱R 阻值调为计算出的阻值,并在电压表满偏位置标为质量零刻度;
计算出电压表示数U 随物体的质量m 变化的函数U= (表达式中除m 外,其余物理量
均代入数值),并根据函数关系完成表盘定标;新表盘刻度值分布满足 (填“均匀分
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布”、“左密右疏”或“左疏右密”);
(3)对标定方案进行评估时,若采用方案二定标的表盘进行读数,则测量值 (选填
“>”、“<”或“=”)物体质量的真实值。
【例8】(2025·四川凉山·三模)某小组根据热敏电阻阻值随温度变化规律,探测温度控制室
内的温度。选用的器材有∶热敏电阻RT;电流表G(内阻Rg为240Ω,满偏电流为Ig);电阻
箱R0(0-999.9Ω);电源E(电动势恒定,内阻不计);单刀双掷开关S1;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)该小组设计了如图1 所示的电路图。根据图1,在答题卡上完成图2 中的实物图连线
。
(2)先将开关S1断开,将电阻箱的阻值调到最大。开关S1接1,调节电阻箱,当电阻箱读数为
460.0Ω 时,电流表示数为Ig。再将S1改接2,调节电阻箱,当电阻箱读数为310.0Ω 时,电流
表示数仍为Ig,断开S1。得到此时热敏电阻的阻值RT为 Ω。
(3)该热敏电阻RT阻值随温度t 变化的RT-t 曲线如图3 所示,结合(2)问中的结果得到温度控
制室内此时的温度约为 ℃(结果取整数)。
【例9】(2025·河北张家口·三模)热敏电阻经常用于温控电路中,图甲为某科技小组探究热
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敏电阻温度特性的探究电路,热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前,将电阻箱R 的阻值调到 (填“最大”或“最小”);实验时,记录温控
室的温度t,将S2拨到1,闭合S1,调节电阻箱,使电流表的示数为I0,此时电阻箱示数为
R0;将S2拨到2,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0,记录此时电阻箱的示数R1,则热敏
电阻的阻值RT= 。
(2)上述测量过程中,由于电流表内阻不可忽略,会导致热敏电阻的测量值 (填“大
于”“等于”或“小于”)真实值。本实验测量误差产生的原因是 。
(3)多次改变温控室的温度,重复上述实验过程,测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电
阻值
,作出
图像,如图乙所示,由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高而
(填“增大”或“减小”)。
(4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中,当它产生的热量与向周围环境散发的热量达到平
衡时,热敏电阻的温度稳定在某一值,且满足关系式
,其中
是散热系数,
是热敏电阻的温度,
是周围环境温度,
为电流。已知
,
,
,结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在 ℃(保留
位有效数字)。
【例10】(2025·山西晋中·三模)某实验小组同学认为电子秤中的传感器的敏感元件就是一
个压敏电阻,于是他们决定利用压敏电阻自己制作一个简易的电子秤。他们从实验室中找到
了如下器材:
A.电阻箱R1(阻值范围1~9999Ω)
B.压敏电阻R2,其电阻与压力的关系如图1 所示
C.电池(电动势E=3V,内阻r=1Ω)
D.灵敏电流计(量程0~5mA,内阻Rg=200Ω)
E.开关和导线若干
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他们在压敏电阻的上方放置了一个质量为m0=200g 的塑料板作为电子秤盘,设计了如图2 所
示的电路原理图,重力加速度g 取10m/s²。
(1)实验中将灵敏电流计的刻度盘换成能准确读出质量的刻度盘,单位为kg,则灵敏电流计满
偏时,读得的是 (填“最大”或“最小”)可秤质量。
(2)为了有效利用图1 的数据,要求压敏电阻的最大承受压力不超过12N,则电阻箱的连入电
阻应调为 Ω,此时电子秤的刻度盘上应标注的最大测量值为 kg(最后一空
结果保留2 位有效数字)。
(3)按(2)中要求调好电阻箱,秤盘不放物体,闭合开关,将此时灵敏电流计指针所指刻度
标记0(kg),则其对应电流示数为 mA(结果保留2 位有效数字)。
(4)电子秤内的电池组用久了内阻增大,电动势不变,且未重新调零。由该电子秤的设计原理
可知,电池组内阻的增大使得电子秤的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)
真实值。
考点三 半偏法
1.电流表半偏法(电路图如图所示)
(1)实验步骤
①先断开S2,再闭合S1,将R1由最大阻值逐渐调小,使电流表读数等于其量程Im;
②保持R1不变,闭合S2,将电阻箱R2由最大阻值逐渐调小,当电流表读数等于1
2Im时记录下
R2的值,则RA=R2。
(2)实验原理
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当闭合S2时,因为R1≫RA,故总电流变化极小,认为不变仍为Im,电流表读数为I m
2 ,则R2中
电流为I m
2 ,所以RA=R2。
(3)误差分析
①测量值偏小:RA 测=R2<RA 真。
②原因分析:当闭合S2时,总电阻减小,实际总电流增大,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的电阻比电流表的内阻小,
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。
③减小误差的方法:选电动势较大的电源E,选阻值非常大的滑动变阻器R1,满足R1≫RA。
2.电压表半偏法(电路图如图所示)
(1)实验步骤
①将R2的阻值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其量程Um;
②保持R1的滑动触头不动,调节R2,当电压表读数等于1
2Um时记录下R2的值,则RV=R2。
(2)实验原理:RV≫R1,R2接入电路时可认为电压表和R2两端的总电压不变,仍为Um,当电压
表示数调为U m
2 时,R2两端电压也为U m
2 ,则二者电阻相等,即RV=R2。
(3)误差分析
①测量值偏大:RV 测=R2>RV 真。
②原因分析:当R2的阻值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大,因此电
压表读数等于1
2Um时,R2两端的实际电压将大于1
2Um,使R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。
显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。
③减小误差的方法:选电动势较大的电源E,选阻值较小的滑动变阻器R1,满足R1≪RV。
【例11】(2025·江西吉安·一模)某小组用图甲所示电路测量毫安表G 的内阻Rg。毫安表G
量程Ig=3mA,内阻Rg约60Ω~90Ω,可供选择的器材如下:
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A.滑动变阻器R1(最大阻值500Ω);
B.滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ);
C.电阻箱R(0~999.9Ω);
D.电压表(量程0~300mV);
E.电源E(电动势约为6V);
F.开关、导线若干
(1)实验中,滑动变阻器应选用 (选填“R1”或“R2”);
(2)闭合开关S1,开关S2接a,调节滑动变阻器的滑片,电表示数如图所示,毫安表G 内阻的
测量值Rg= Ω;(结果保留三位有效数字)
(3)闭合开关S1,断开开关S2,调节滑动变阻器的滑片,使毫安表G 的指针满偏;保持滑动变
阻器滑片的位置不变,将开关S2接b,调节电阻箱的阻值使毫安表G 的指针指在1.50mA 处,
记下电阻箱的阻值R=76.8Ω,则毫安表G 内阻的测量值Rg′= Ω;
(4)该小组认为在(3)中测得毫安表G 的内阻较为准确,你 (选填“同意”或“不同
意”)该观点,理由是 。
【例12】(2025·湖北·模拟预测)某同学准备将一个量程为1V、内阻未知的电压表改装成一
个电流表,在改装前需要先测量电压表的内阻。实验器材有:
A.电压表V(量程为1V,内阻约为
)
B.滑动变阻器
(最大阻值为
)
C.电阻箱R(阻值
)
D.电源E(电动势为3V,内阻不可忽略)
E.开关、导线若干
(1)该同学设计了如图甲所示的电路图,实验步骤如下:
①按照电路图连接电路保持开关S 断开
②将电阻箱R 的阻值调节为0,将滑动变阻器
的滑片滑动到最左端,闭合开关
③调节滑动变阻器
的滑片,使电压表示数为
④保持滑动变阻器
的滑片位置不变,调节电阻箱R 的阻值,使电压表的示数为
,此
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时电阻箱R 的阻值为
⑤断开开关S。
在步骤④中,电压表内阻的测量值为
,电压表内阻的真实值
选填
“大于”“等于”或“小于”测量值。
(2)按照图乙所示电路把电压表改装成有两个量程的电流表,其量程分别为
和1A,根据
所测电压表内阻和量程计算定值电阻的阻值R1及
,在使用1A 量程测量电流时,导线应接
在
选填“A、 B”或“A、 C”:接线柱上;通过计算可知,两个定值电阻的阻值
之和
结果保留三位有效数字。
(3)要对改装后量程为
的电流表进行校准,把改装后的电流表与标准电流表串联后接入
电路中,如图丙所示,当标准电流表读数为0.2A 时,该改装的电流表读数
选填
“大于”“等于”或“小于”
。
【例13】(2025·辽宁·三模)某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻
与定
值电阻
的阻值。现有的实验器材如下:
A.待测电压表(量程0~3V,
未知)
B.待测电阻
(
约为1000Ω)
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
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E.电阻箱
F.电源(电动势为3V,内阻不计);
G.开关,导线若干。
(1)根据实验电路,为尽可能精确测量,滑动变阻器应该选用 。(填器材前字母序
号)
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作:
①先将电阻箱R 调至零,先后闭合开关
,
,调节
,至电压表读数恰好如图乙所示,
此时电压表示数为 V;
②断开开关
;
③调节电阻箱R,记录此时电压表示数U 与电阻箱示数R;
④多次改变电阻箱R 阻值,重复步骤③;
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出
图像如图丙所示,图形的斜率为k,与纵轴的截距为b
根据该图像可计算出电压表内阻
,待测电阻
。(用k、b 表示)
【例14】(2025·河南·三模)某同学用如图甲所示电路来测量一个量程100μA、内阻约
1500Ω 的微安表的内阻。实验步骤如下:将滑动变阻器的滑片P 移至最左端,将。
调至最
大值;闭合
,断开
,调节滑动变阻器的滑片P 至某位置,再调节RN使微安表满偏;再
闭合开关
,调节
使微安表半偏,并读出RM阻值;断开
、
,拆除导线,整理好器
材。
(1)实验室提供的两个电阻箱分别是
(0~9999.9Ω)和
则
应选
。
(2)根据图甲所示电路图,请把图乙中的实物连线补充完整 。
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(3)实验中,若认为OP 间电压不变,则微安表内阻
(用RM和RN表示)
(4)将该微安表改装成量程为3V 的电压表后,某次测量指针指在图丙所示位置,则待测电压
U= V(保留三位有效数字)
【例15】(2025·山东·模拟预测)某同学准备将一个量程为1V、内阻未知的电压表改装成一
个电流表,在改装前需要先测量电压表的内阻。实验器材有:
A.电压表V(量程为1V,内阻约为1kΩ)
B.滑动变阻器R0(最大阻值为10Ω)
C.电阻箱R(阻值0~9999.9Ω)
D.电源E(电动势为3V,内阻不可忽略)
E.开关、导线若干
(1)该同学设计了如图甲所示的电路图,实验步骤如下:
①按照电路图连接电路(保持开关S 断开);
②将电阻箱R 的阻值调节为0,将滑动变阻器R0的滑片滑动到最左端,闭合开关S;
③调节滑动变阻器R0的滑片,使电压表示数为1.0V;
④保持滑动变阻器R0的滑片位置不变,调节电阻箱R 的阻值,使电压表的示数为0.5V,此时
电阻箱R 的阻值为1.0kΩ;
⑤断开开关S。
在步骤④中,电压表内阻的测量值为 kΩ,电压表内阻的真实值 (选填“大于”
“等于”或“小于”)测量值。
(2)把电压表改装成有两个量程的电流表,其量程分别为0.6A 和1A,设计的电路图如图乙所
示,在使用1A 量程测量电流时,导线应接在 (选填“A、B”或“A、C”)接线柱上。
(3)根据所测电压表内阻和量程计算定值电阻的阻值R1及R2,按照图乙所示电路进行改装。要
对改装后量程为0.6A 的电流表进行校准,把改装后的电流表与标准电流表串联后接入电路中,
如图丙所示,当标准电流表读数为0.2A 时,该改装的电流表读数 (选填“大于”“等
于”或“小于”)0.2A。
考点四 电桥法
基础过关
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1.操作:如图甲所示,实验中调节电阻箱R3,使灵敏电流计G 的示数为0。
2.原理:当IG=0 时,有UAB=0,则UR1=UR3,UR2=URx;电路可以等效为如图乙所示。
根据欧姆定律有
U R1
R1
=U R2
R2 ,
U R1
R3
=U R2
Rx ,由以上两式解得R1Rx=R2R3或
R1
R2
=R3
Rx,这就是电
桥平衡的条件,由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。
【例16】(2025·全国·模拟预测)实验小组设计如图甲所示的电路测量一量程为
、内
阻约为
的电压表的内阻,可供选择和使用的仪器有:
A.待测电压表
B.电源(电动势约为
,内阻可以忽略)
C.滑动变阻器
(阻值
)
D.电阻箱
E.定值电阻
F.开关、导线若干
(1)根据实验原理图将实物连线补充完整 。
(2)将滑动变阻器滑片的
置于中间位置附近,闭合开关
,粗调电阻箱阻值为
,使
电压表示数为
,闭合开关
,发现电压表示数
略大于
,则开关
闭合前,
、
间的电势
(填“大于”“小于”或“等于”),此时欲使电压表在开关
闭合前
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后电压表数值不变,则应使电阻箱阻值略微 (填“增大”或“减小”)。
(3)测得开关
闭合前后电压表数值不变时电阻箱的示数如图丙所示,电阻箱的阻值
。
(4)使电阻箱和电压表的位置互换,开关
闭合前后电压表数值不变,读取此时电阻箱的阻值
,则电压表的内阻
(用
和
表示)。
【例17】(2025·山东·模拟预测)某同学希望利用惠斯通电桥测量室温下某铜丝样品的电阻,
实验器材如下:
A、恒压电源E(电动势2.5 V,内阻未知)
B、电阻箱R₁(0~9999.9 Ω)
C、电阻箱R₂(0~9999.9 Ω)
D、简易电阻箱R(0~999 Ω)
E、检流计G(-30~30 μA,内阻约100 Ω)
F、待测柱状铜丝 Rx(20 Ω 左右)
G、点按开关S₀(在按下时导通)
H.单刀开关S₁,导线若干
(1)按图示连接电路,电桥测铜丝电阻的实验操作步骤为:③, , , (填写数
字编号);
①长按S₀,同时调整R 的阻值,至检流计指针指向0 刻度线为止;
②调整R 阻值至点按S₀ 后检流计指针不发生明显跳动(即通过检流计的电流接近于0);
③调整电阻箱至
并保持不变;
④调整R 阻值至
⑤调整R 阻值至
⑥闭合S₁。
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(2)实验操作结束后简易电阻箱阻值为R=348 Ω,则测得铜丝样品的电阻值为
Ω;
(3)实验操作中,调整简易电阻箱的阻值为R₀ 的目的是: ;
(4)实验中,若在检流计示数Ig>0 时读数R,测得的电阻值 Rx与真实值相比 (选填“偏
大”“偏小”或“不变”)。
【例18】(2025·辽宁沈阳·模拟预测)某同学利用所学知识探究热敏电阻的阻值随温度变化
的关系。器材如下:热敏电阻Rt,电源(电动势为E,内阻不计)、电阻箱3 个(R1、R2、
R3)、灵敏电流计、数字电压表、温度计、加热装置、开关、导线若干。
(1)实验步骤如下:
①按图(a)连接好电路,在A、B 间接入灵敏电流计,将热敏电阻放入加热装置,并保持温
度恒定,闭合开关;
②调节电阻箱R1、R2、R3,使灵敏电流计示数为零,则此时A、B 两点电势 (选
填“相等”、“不相等”),电桥处于平衡状态,记录此时电阻箱R1、R2、R3的阻值分别为
R10、R20、R30,则热敏电阻的阻值Rt= (用R10,R20,R30表示)。
(2)该同学发现当热敏电阻的阻值发生变化时,需要重新调节电桥平衡,操作繁琐,故重新设
计了实验:
①将A、B 间的灵敏电流计取下,改用数字电压表(可视为理想电表)测量A、B 间电压
UAB;
②保持R10、R20、R30不变,开启加热装置,缓慢升高到一定温度并保持不变,当电压表示数
稳定,记录此时温度计示数t=52℃和电压表示数UAB=0.40V,若R10=R30=1000Ω、
R20=1500Ω、E=6.0V,则热敏电阻的阻值Rt= Ω(结果保留3 位有效数字);
③重复上述实验,缓慢升高温度,每隔一定时间记录一次温度计的示数t 和电压表的示数
UAB;
④根据实验数据,算出热敏电阻的阻值Rt,绘制出热敏电阻阻值与温度的关系曲线如图
(b)。
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⑤当温度从52℃升高少许后,电压表的示数将 (选填“增大”“减小”或“不
变”)。
【例19】(2025·辽宁·模拟预测)某实验小组为了测量某种材料制成电阻丝的电阻率,进行
了如下操作。
(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值。当用“×10”倍率的欧姆挡测量时,发现指针偏转角度过小,
为了更准确地测量该电阻丝的阻值,需将多用电表切换到“ ”(填“×1”或“×100”)
挡,并重新进行 (填“机械调零”或“欧姆调零”),然后进行测量时指针位置如图
(a)所示,则测得的电阻丝的阻值为 Ω。
(2)通过实验准确计算电阻丝的阻值。将被测电阻丝
接入图(b)所示的电路中,
均为电阻箱,C、D 间连接电压传感器(内阻无穷大)。适当调节三个电阻箱的
阻值,使电压传感器的示数为0,此时
的阻值为 (用
和
表示)。
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(3)测量电阻丝长度和直径,计算电阻率。如图(c)所示,用螺旋测微器测量电阻丝的直径时,
将电阻丝放在测砧和测微螺杆之间的夹缝中,然后调节螺旋测微器上三个部件的先后顺序是
(填字母A、B、C),由图(c)可知,测得该电阻丝的直径为
mm,之后测得电阻
丝的长度为l,则其电阻率的表达式为
(用d、l 和
表示)。
【例20】(2025·山东临沂·二模)小刘同学研究测量某热敏电阻
(其室温下电阻约为
)的阻值随温度变化关系,设计了如图1 所示电路,所用器材有:电源E(
,
),
定值电阻
、
,电阻箱
,滑动变阻器
,
微安表(
,内阻约
),开关S,导线若干。
(1)按图1 连接电路,闭合开关S 前,滑动变阻器的滑片P 应滑到 (选填“a”或
“b”)端。
(2)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,然后仔细调节
、
恰好使微安表的读数为0,
计算出不同温度下相应的热敏电阻阻值。若某次测量中
,则此时热敏电阻的阻值
为
。
(3)实验中得到的该热敏电阻阻值
随温度T 变化的曲线如图2 所示。图3 为用此热敏电阻
和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈的电阻为
。当线圈中的电流大
于或等于
时,继电器的衔铁被吸合。图中为继电器线圈供电的电源电动势
,内
阻可以不计。应该把恒温箱内加热器接 端(选填“
”或“
”)。如果要使
恒温箱内的温度保持60℃,滑动变阻器
接入电路的电阻值为
。
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