2020新教材高中物理课时评价练十二电阻的测量含解析 人教版必修第三册

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电阻的测量 ‎ (25分钟　60分)‎ ‎1.(5分)实验中常用两个可变电阻器串联后调节电路中的电流强度,一个作粗调(调节时电路中电流改变较大),一个作细调(调节时电路中电流改变较小)。如图所示,R1=500 Ω,R2=20 Ω,R=50 Ω,则(　　) ‎ A.R1可作粗调　　　　　　 B.R2可作粗调 C.R1和R2均可作粗调 D.R1和R2均可作细调 ‎【解析】选A。滑动变阻器阻值大的触头移动单位距离阻值变化大,小的反之。故在串联电路中大阻值的作粗调,小阻值的作细调。R1因阻值大,触头移动单位距离阻值变化大,可作粗调,故A正确;R2阻值小,触头移动单位距离阻值变化小,可作细调,故B、C、D错误。故选A。‎ ‎2.(5分)(多选)如图所示,a、b、c、d是滑动变阻器的四个接线柱,现把此变阻器接成一个分压电路向一个小灯泡供电,并要求滑片P向c移动时,小灯泡两端电压减小,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.a接电源正极,b接电源负极,c、d接小灯泡两端 B.a接电源正极,b接电源负极,c、a接小灯泡两端 C.a接电源正极,b接电源负极,d、b接小灯泡两端 D.a接电源正极,b接电源负极,d、a接小灯泡两端 ‎【解析】选B、D。分压电路的正确接法是“一上两下”,而且a与b需要接电源两极,可将a接电源正板,b接电源负极。由于题目要求“滑片P向c移动时,小灯泡两端电压减小”,可知滑片P向c移动时,分压部分的电阻丝的长度减小。由图可知P与a之间的电阻丝长度减小,所以需要c、a或d、a接小灯泡两端。a接电源正极,b接电源负极,c、d接小灯泡两端,与结论不相符,选项A错误;a接电源正极,b接电源负极,c、a接小灯泡两端,与结论相符,选项B正确;a接电源正极,b接电源负极,d、b接小灯泡两端,与结论不相符,选项C错误; a接电源正极,b接电源负极,d、a接小灯泡两端,与结论相符,选项D正确。‎ ‎3.(10分)光传感器是一种传感装置,在自动控制中发挥着重要作用,主要是应用了半导体材料制成的光敏电阻,某实验小组用光敏电阻做实验:‎ - 9 -‎ ‎(1)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系,用图甲所示电路进行实验,得出两种U-I图线如图乙所示。根据U-I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为　　　　 Ω,强光源照射时电阻为　　　　 Ω; ‎ ‎(2)若实验中所用电压表的内阻约为7 kΩ,毫安表的内阻约为300 Ω,考虑到电表内阻对实验结果的影响,为了减小误差,用图甲所示电路进行实验,用　　　　(选填“正常光”或“强光”)照射时测得的电阻误差较小; ‎ ‎(3)在下列有关其他电阻应用的说法中,正确的是　　　　　　。 ‎ A.热敏电阻可应用于温度测控装置中 B.光敏电阻是一种光电传感器 C.电阻丝可应用于电热设备中 D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用 ‎【解析】(1)因为光敏电阻的阻值随温度的升高而减小,故由乙图可知b图像是强光源照射,a图像是正常光照射,故Ra=6 000 Ω,Rb=400 Ω。‎ ‎(2)用图甲所示电路进行实验,毫安表采用的是内接法,强光照射时,光敏电阻与毫安表的内阻相差不大,这样两者电压相差不大,故造成误差大;而正常光照射时,光敏电阻远大于毫安表的内阻,毫安表分得电压较小,误差较小。‎ ‎(3)热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,这很常见,选项A、B、C正确;交流电、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,选项D错误。‎ 答案:(1)6 000　400　(2)正常光　(3)A、B、C ‎4.(15分)某兴趣小组的同学为了测量某量程为0～3 V电压表的内阻,设计了如图甲所示的电路。实验器材如下:‎ - 9 -‎ A.待测电压表V(量程0～3 V,内阻约为几kΩ)‎ B.滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω)‎ C.电阻箱R1(阻值范围0～9 999 Ω)‎ D.直流电源(6 V,内阻不计)‎ E.开关一个,导线若干 ‎(1)实验电路已进行了部分连接,请按电路图在乙图中将其补充完整。‎ ‎(2)闭合开关S前,最好将滑动变阻器的滑动头P移到　　　　端(选填“a”或“b”)。 ‎ ‎(3)将电阻箱的电阻调到1 000 Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器,使电压表的示数为3 V。保持电路的其他部分不变,只调节电阻箱的电阻,使电压表示数变为 ‎1 V时,电阻箱示数为7 680 Ω,电压表的内阻为　　　 Ω。 ‎ ‎【解析】(1)电路连线如图:‎ ‎(2)闭合开关S前,为使测量部分起始电压较小,最好将滑动变阻器的滑动头P移到a端。‎ ‎(3)滑动变阻器阻值远小于电压表内阻,调节电阻箱时,电压表和电阻箱两端的电压不变,设为U;则将电阻箱的电阻调到1 000 Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器,使电压表的示数为3 V,则3 V+×1 000 V=U;调节电阻箱的电阻,使电压表示数变为1 V时,电阻箱示数为7 680 Ω,则1 V+×7 680 V=U;联立解得:RV=‎ ‎2 340 Ω。‎ 答案:(1)见解析　(2) a　(3)2 340‎ ‎5.(25分)(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大约为2 500 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2 000 Ω);电阻箱Rz(最大阻值为 ‎99 999.9 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。‎ - 9 -‎ ‎(1)按原理图甲将图乙中的实物连线。‎ ‎(2)完成下列填空:‎ ‎①R1的阻值为　　　　Ω(选填“20”或“2 000”)。 ‎ ‎②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图甲中滑动变阻器的　　　　(选填“左”或“右”)端对应的位置;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2 500.0 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　　　　　　(选填“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 ‎2 601.0 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: 　　　　　　 　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)电路连接如图所示 ‎(2)①R1主要作用是分压,应选择阻值较小的20 Ω的滑动变阻器;‎ ‎②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图甲中的滑动变阻器的左端,使测量电路电压接近零;‎ ‎③微安表的示数保持不变,这说明S2接通前后在BD中无电流流过,可知B与D所在位置的电势相等;‎ - 9 -‎ ‎④设滑片D两侧电阻分别为R21和R22,因B与D所在位置的电势相等,可知:=;同理当Rz和微安表对调时,仍有:=;联立两式解得:RA== Ω=2 550 Ω。‎ ‎(3)为了提高测量精度,调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。‎ 答案:(1)见解析图　(2)①20　②左　③相等 ‎④2 550　(3)见解析 ‎(15分钟　40分)‎ ‎6.(10分)某导体材料电阻值约为50 Ω,为了比较精确地测定其电阻值,实验室提供的器材有:‎ A.电流表A1(0～80 mA,内阻RA1约为2 Ω)‎ B.电流表A2(0～3 mA,内阻RA2=15 Ω)‎ C.标准电阻R1=45 Ω D.标准电阻R2=985 Ω E.滑动变阻器R(0～20 Ω)‎ F.电压表V(0～12 V,内阻RV=1 kΩ)‎ G.蓄电池E(12 V,内阻很小)‎ ‎(1)实验过程中总共出现了四种设计电路(如图所示),按照实验的“安全”“精确”“科学”“易操作”等要求,从中选出最合理的电路图　　　　(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。 ‎ ‎(2)根据你所选择的设计电路,请写出需要测量并记录的物理量　　　　(写出物理量的名称,并设定相应的代表符号),导体材料电阻值的表达式Rx=　　　　(用设定的代表符号表示)。 ‎ - 9 -‎ ‎【解析】(1)甲、乙电路中通过待测电阻的最大电流为×103 mA=240 mA,超过了电流表A1的量程。因滑动变阻器的阻值小于待测电阻的阻值,为了精确测量待测电阻的阻值,供电电路应选用分压式电路,为保护电表应在干路中串联标准电阻R1,丁图较合理。(2)根据所选择的电路,需要记录电流表A1的示数I1,电流表A2的示数I2,根据串并联电路的特点有(I1-I2)Rx=I2(RA2+R2),解得Rx=。‎ 答案:(1)丁　(2)电流表A1的示数I1,电流表A2的示数I2　‎ ‎7.(10分)一个表盘刻度清晰,但没有示数、量程,且内阻未知的电流表Ax,一位同学想测量该电流表的量程和内阻,可以使用的实验器材如下:‎ A.电源(电动势约4 V,内电阻忽略不计)‎ B.待测电流表Ax(量程和内电阻未知)‎ C.标准电流表A0(量程0.6 A,内电阻未知)‎ D.电阻箱R1 (阻值范围0 ～ 999.9 Ω)‎ E.滑动变阻器(阻值为0 ～ 20 Ω) ‎ F.滑动变阻器(阻值为0 ～ 20 kΩ)‎ G.开关S和导线若干 该同学的实验操作过程为:‎ ‎(1)将实验仪器按如图所示电路连接,滑动变阻器R0应选　　　　(选填仪器前的字母序号); ‎ ‎(2)将电阻箱R1的阻值调至最大,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置,闭合开关S;接着调节电阻箱R1,直至电流表Ax满偏,记录此时电阻箱R1的阻值和标准电流表A0的示数;‎ ‎(3)移动滑片P至滑动变阻器的另一位置,再次调节电阻箱R1直至电流表Ax满偏,记录此时电阻箱R1的阻值和标准电流表A0的示数;‎ ‎(4)重复步骤(3)3～5次;‎ - 9 -‎ ‎(5)该同学记录了各组标准电流表A0的示数和电阻箱的阻值R1的数据,并作出I-图线; ‎ ‎(6)根据图线可以求得电流表Ax的量程为　　　 A,内电阻为　　　　 Ω。 ‎ ‎【解析】(1)为方便实验操作,滑动变阻器应选择E;‎ ‎(6)通过电流表的电流:I=Ig+I1=Ig+=Ig+IgRg·,I-图像的截距:b=Ig=0.3 A,图像的斜率:k=IgRg==0.15,电表内阻:Rg== Ω=0.5 Ω。‎ 答案:(1) E　(6) 0.3　0.5‎ ‎8.(20分)测电阻有很多种方法:‎ ‎(1)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差,有人设计了如图甲所示的实验方案。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱,R1、R2是已知阻值的定值电阻。合上开关S,灵敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R0时,灵敏电流计的示数为零。由此可计算出待测电阻的阻值Rx=　　　　;(用R1、R2、R0表示) ‎ ‎(2)有同学利用图乙中的电路测量电流表A的内阻RA;图中R1和R2为电阻箱,S1和S2为开关。已知电流表的量程为0～100 mA,直流电源的内阻为r。断开S2,闭合S1,调节R1的阻值,使电流表A满偏;保持R1的阻值不变,闭合S2,调节R2,当R2的阻值为4.8 Ω时电流表A的示数为48.0 mA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化,经计算得RA=　　　　 Ω,该测量值与电流表内阻的真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 ‎ ‎(3)利用“半偏法”也可以测量电压表的内阻,其电路原理图如图丙所示。‎ - 9 -‎ ‎①将滑动变阻器R的滑片P调至　　　　(选填“A”或“B”)端,电阻箱R0的阻值调至　　　　(选填“零”或“最大”); ‎ ‎②闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P使电压表满偏;‎ ‎③保持滑动变阻器的滑片P不动,调节电阻箱R0的阻值使电压表半偏;‎ ‎④记下电阻箱R0的示数。‎ ‎⑤若电阻箱R0的示数为3 002 Ω,则电压表内阻的测量值为　　　　Ω。该测量值与电压表的实际内阻相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 ‎ ‎【解析】(1)当灵敏电流计的示数为零时,说明灵敏电流计两端电势相等,则有:‎ UR=,=,根据串联电路电流相等,则有:=,=‎ 联立解得:Rx=‎ ‎(2)根据并联电路电压相等:=,即:I1RA=I2R2,解得:RA==5.2 Ω 因为S2闭合后,总电阻减小,电路总电流增大,所以有:I总>Ig=100 mA 可得:I2=(I总-I1)>52 mA,根据I1RA=I2R2可知,测量值与真实值相比偏小。‎ ‎(3)①为了保护电路,变阻器R的滑片P调至B端,R0调至零,此时支路只有电压表电阻;‎ ‎⑤当电压表示数减半时,则有:UV==,因串联电路电流相等,所以有:RV=R0‎ 可得:RV=3 002 Ω,当调节R0电阻变大时,电压表及R0分得的电压变大,此时U>Um,所以R0两端电压>,可得:>,所以测量值与电压表实际内阻相比偏大。‎ - 9 -‎ 答案:(1)　(2)5.2　偏小　(3)①B　零 ‎⑤3 002　偏大 - 9 -‎