新高考物理一轮复习重难点练习难点17 电学实验综合（解析版）.doc

难点17电学实验综合

一、测电阻的其他几种方法

（一）差值法测电阻

1．电流表差值法(如图所示)

(1)基本原理：定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表的电压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＝eq\f(?I2－I1?R0,I1)；

②若r1为已知量，可求得R0＝eq\f(I1r1,I2－I1).

2．电压表差值法(如图所示)

(1)基本原理：定值电阻R0的电压U0＝U2－U1，电压表的电流I1＝eq\f(U2－U1,R0).

(2)可测物理量：

①若R0为已知量，可求得电压表的内阻

r1＝eq\f(U1,U2－U1)R0；

②若r1为已知量，可求得R0＝eq\f(U2－U1,U1)r1.

【例1】现测定长金属丝的电阻率．

(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是______mm.

(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号．

电源E(电动势10V，内阻约为10Ω)

电流表A1(量程0～250mA，内阻R1＝5Ω)

电流表A2(量程0～300mA，内阻约为5Ω)

滑动变阻器R(最大阻值10Ω，额定电流2A)

开关S及导线若干

(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________.从设计原理看，则测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)．

【答案】(1)0.200(0.196～0.204均可)

(2)如图所示

(3)eq\f(I1R1,I2－I1)相等

【解析】(1)由螺旋测微器的读数规则可知，该金属丝的直径应为0mm＋20.0×0.01mm＝0.200mm；

(2)对提供的实验器材分析可知，滑动变阻器的总电阻比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应采用分压式接法，由于没有提供电压表，因此可以用内阻已知的电流表充当电压表，即将A1作为电压表，由于A1的内阻已知，因此A2应采用外接法；

(3)由电路图可知，Rx＝eq\f(I1R1,I2－I1)；由于A1的内阻已知，因此该实验不存在系统误差，因此测量值与真实值相等．

（二）半偏法测电表内阻

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eq\f(1,2)Im时记录下R2的值，则RA＝R2.

(2)实验原理

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eq\f(Im,2)，则R2中电流为eq\f(Im,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，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的电阻比电流表的电阻小，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eq\f(1,2)Um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eq\f(Um,2)时，R2两端电压也为eq\f(Um,2)，则二者电阻相等，即RV＝R2.

(3)误差分析

①测量值偏大：RV测＝R2RV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eq\f(1,2)Um时，R2两端的电压将大于eq\f(1,2)Um，使R2RV，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2】（2022·河北深州市中学高三阶段练习）某小组要测量SKIPIF10微安表的内阻，选用的器材有：

待测微安表SKIPIF10（量程SKIPIF10，内阻约几百欧）；

微安表SKIPIF10（量程SKIPIF10，内阻约几百欧）；