第十章物理

大一輪復(fù)習(xí)恒定電流微點(diǎn)突破7定值電阻在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用目標(biāo)要求1.理解定值電阻在實(shí)驗(yàn)中的作用。2.在不同實(shí)驗(yàn)中會(huì)根據(jù)需要把定值電阻放在電路中合適的位置。一、保護(hù)作用1.定值電阻有分壓或分流作用，可以起到保護(hù)電表的作用。2.定值電阻與電源串聯(lián)，防止其他部分短路時(shí)，流過(guò)電路的電流過(guò)大，起保護(hù)電源的作用。

已知有如下器材，需用伏安法測(cè)定Rx的阻值(約為10kΩ)，現(xiàn)有下列器材：A.電壓表V1(量程0~1V，內(nèi)阻約10kΩ)B.電壓表V2(量程0~10V，內(nèi)阻約100kΩ)C.電流表A1(量程0~1mA，內(nèi)阻約30Ω)D.電流表A2(量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω)E.電源(電動(dòng)勢(shì)E1約1.5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計(jì))F.電源(電動(dòng)勢(shì)E2約20V，額定電流2A，內(nèi)阻不計(jì))G.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~10Ω，額定電流2A)H.滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~10kΩ，額定電流2A)例1I.定值電阻R3＝5ΩJ.定值電阻R4＝10ΩK.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)為測(cè)量盡可能準(zhǔn)確且使電壓值從0開(kāi)始增大，電壓表選用

，電流表選用

，滑動(dòng)變阻器選用

，電源選用

，定值電阻選用

(均填器材前的字母代號(hào))；BCGFJ

(2)在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖；答案見(jiàn)解析圖

為使電壓值從0開(kāi)始增大，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，Rx的阻值遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻，電流表采用內(nèi)接法，測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)

(填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。大于由于電流表的分壓作用，電壓表的示數(shù)大于待測(cè)電阻兩端的電壓，流過(guò)待測(cè)電阻的電流為準(zhǔn)確值，根據(jù)歐姆定律，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)大于真實(shí)值。

某興趣小組根據(jù)以下器材想要精確測(cè)量電壓表V1的內(nèi)阻，該電壓表量程為3V，內(nèi)阻大約為2kΩ，除此以外提供的器材有：A.電源E(電動(dòng)勢(shì)9V，內(nèi)阻忽略不計(jì))B.電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為5kΩ)C.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍為0~10Ω)D.定值電阻R2＝5kΩE.定值電阻R3＝500ΩF.開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干例2

D

(2)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；答案見(jiàn)解析圖

由于滑動(dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電壓表內(nèi)阻，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示(3)將電壓表V1的示數(shù)記為U1，將另一個(gè)電壓表的示數(shù)記為U2，將所選定值電阻的阻值記為R，在獲得多組U1、U2的值后建立直角坐標(biāo)系，繪制U1－U2圖像，擬合得到線性圖像的斜率為k，則電壓表V1的內(nèi)阻為

(用k和R表示)。

某物理學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路來(lái)測(cè)定電源E的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。E為待測(cè)電源：電動(dòng)勢(shì)為3~6V，內(nèi)電阻較小A為電流表：量程為0~0.6AR為滑動(dòng)變阻器R0為5.0Ω的定值電阻靈敏電流計(jì)G：滿偏電流Ig＝1.0mA，內(nèi)阻Rg＝2.0kΩ電阻箱R1：最大阻值9999.9ΩS為開(kāi)關(guān)例3(1)將靈敏電流計(jì)G和電阻箱R1連接改裝成量程為6V的電壓表，在圖甲虛線框中應(yīng)將G表與電阻箱_____(填“串”或“并”)聯(lián)；并將電阻箱阻值調(diào)整為

Ω。串4000.0

(2)閉合開(kāi)關(guān)S前，將R的滑片滑至最

(填“左”或“右”)端。閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器滑片從初始位置滑向另一端的過(guò)程中，小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)開(kāi)始電流表示數(shù)變化很小，當(dāng)滑片即將滑至另一端點(diǎn)時(shí)電流表示數(shù)突然變大超過(guò)量程，造成這樣的原因可能是

。A.滑動(dòng)變阻器最大阻值太小B.滑動(dòng)變阻器最大阻值太大C.電流表A量程太小D.電流表A量程太大右B閉合開(kāi)關(guān)S前，將R的滑片滑至最右端以保護(hù)電路。當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大阻值太大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“將滑動(dòng)變阻器滑片從初始位置滑向另一端的過(guò)程中，電流表示數(shù)變化很小，當(dāng)滑片即將滑至另一端點(diǎn)時(shí)電流表示數(shù)突然變大超過(guò)量程”的現(xiàn)象。(3)更換適當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)變阻器后，正確實(shí)驗(yàn)得到多組電流表A示數(shù)I1及對(duì)應(yīng)的靈敏電流計(jì)G的示數(shù)I2如下表：次數(shù)123456I1/A0.100.200.300.400.500.60I2/mA0.790.680.560.450.350.24根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙上描點(diǎn)，繪制I2－I1關(guān)系圖線。答案見(jiàn)解析圖根據(jù)要求描點(diǎn)作直線，如圖所示(4)根據(jù)繪制I2－I1關(guān)系圖線，求得電源E的電動(dòng)勢(shì)為

V，內(nèi)電阻為

Ω(均保留2位有效數(shù)字)。5.41.6

(5)寫(xiě)出一條該實(shí)驗(yàn)中定值電阻R0在電路中的作用：

。增大I2－I1圖線的斜率絕對(duì)值，減小測(cè)量誤差定值電阻R0在電路中的作用主要是增大I2－I1圖線的斜率絕對(duì)值，減小測(cè)量誤差。跟蹤訓(xùn)練1.某同學(xué)欲測(cè)量某電熱絲的電阻率ρ。(1)用多用電表粗測(cè)該電熱絲Rx的電阻值：多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋至“×100”擋，并進(jìn)行歐姆調(diào)零，將紅、黑表筆連接到電熱絲兩端，多用電表指針位置如圖(a)所示，此時(shí)讀數(shù)為

Ω。1500多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋至“×100”擋，指針指向15刻度，則讀數(shù)為1

500

Ω。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量電熱絲不同位置的直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為d＝

mm。多次測(cè)量后，得到直徑的平均值恰好與d相等。0.640螺旋測(cè)微器的精確度為0.01

mm，讀數(shù)為0.5

mm＋14.0×0.01

mm＝0.640

mm(3)為精確測(cè)量該電熱絲的電阻Rx，設(shè)計(jì)了如圖(c)所示的實(shí)驗(yàn)電路圖。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材：電池組E，電動(dòng)勢(shì)為15V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；電壓表V(量程為3V，內(nèi)阻為RV＝3kΩ)；電流表A(量程為12mA，內(nèi)阻比較小)；定值電阻R0(阻值可選用3kΩ和9kΩ)；滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為50Ω；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。①要求電熱絲兩端的電壓可在0~12V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，應(yīng)選用阻值為_(kāi)_______(填“3kΩ”或“9kΩ”)的定值電阻R0；9kΩ

②閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電壓表V和電流表A的示數(shù)盡量大些，讀出此時(shí)電壓表V和電流表A的示數(shù)分別為U、I，則該電熱絲電阻的表達(dá)式為Rx＝

(用U、I、R0、RV表示，不得直接用數(shù)值表示)；

③多次測(cè)量得到電熱絲的電阻Rx的平均值，計(jì)算得出電熱絲的電阻率。2.某同學(xué)要測(cè)量某電壓表的內(nèi)阻，可利用的實(shí)驗(yàn)器材有：A.待測(cè)電壓表V1(量程為3V，內(nèi)阻不到2kΩ)；B.標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2(量程為6V，內(nèi)阻約為3kΩ)；C.電源E(電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻很小)；D.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為10Ω)；E.定值電阻R0(阻值為3kΩ)；F.開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。(1)請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖甲補(bǔ)全如圖乙所示的實(shí)物連線。答案見(jiàn)解析圖根據(jù)滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)電路圖甲補(bǔ)全實(shí)物連線，如圖(2)當(dāng)待測(cè)電壓表V1的示數(shù)為U1時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2的示數(shù)為U2，改變滑動(dòng)變阻器滑片位置，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，得到多組U1、U2的數(shù)值，以U2為縱坐標(biāo)，U1為橫坐標(biāo)，畫(huà)出的U2－U1圖像是斜率為3的直線，則待測(cè)電壓表V1的內(nèi)阻RV＝

Ω。1500

(3)把待測(cè)電壓表V1改裝成量程為15V的電壓表，需要

(填“串”或“并”)聯(lián)一個(gè)阻值R'＝

Ω的定值電阻。串

6000(4)把改裝后的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)，發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表示數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)大，說(shuō)明在改裝電壓表時(shí)選用的定值電阻的阻值

(填“偏大”或“偏小”)。改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)，兩表是并聯(lián)連接，發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表讀數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)大，說(shuō)明改裝后的電壓表通過(guò)的電流偏大，根據(jù)并聯(lián)電路電流的分配與電阻成反比可知，改裝表串聯(lián)的定值電阻阻值偏小。偏小3.太陽(yáng)能電池，是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，又稱為“太陽(yáng)能芯片”或“光電池”，主要通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能。某同學(xué)要測(cè)量光電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。①光電池(電動(dòng)勢(shì)約為6.0V，內(nèi)阻約為1Ω)②電壓表V(量程15V，內(nèi)阻RV約為10kΩ)③電流表G(量程1mA，內(nèi)阻RG＝20Ω)④電流表A(量程3A，內(nèi)阻約為0.5Ω)⑤滑動(dòng)變阻器R1(0~20Ω)⑥滑動(dòng)變阻器R2(0~500Ω)⑦電阻箱RM(0~9999.9Ω)⑧定值電阻R0＝1Ω⑨開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干(1)因電壓表V的量程太大，現(xiàn)將電流表G改裝成量程為6V的電壓表，電阻箱