2020高中物理专题练习(有答案)特殊方法测电阻-电桥法

一、实验题1．某学习小组利用图甲所示的电路测量电源的电动势及内阻。(1)按照原理图甲将图乙中的实物连线补充完整________。(2)正确连接电路后，进行如下实验。①闭合开关S，通过反复调节滑动变阻器R1、R2，使电流表A3的示数为0，此时电流表A1、A2的示数分别为100.0mA和80.0mA，电压表V1、V2的示数分别为1.60V和1.00V。②再次反复调节R1、R2，使电流表A3的示数再次为0，此时电流表A1、A2的示数分别为180.0mA和40.0mA，电压表V1、V2的示数分别为0.78V和1.76V。i．实验中调节滑动变阻器R1、R2，当电流表A3示数为0时，电路中B点与C点的电势______。（选填“相等”或“不相等”）ii．为了提高测量的精确度，电流表A3的量程应选择________A．0～0.6AB．0～100mAC．0～500μAⅲ．测得电源的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω。（结果保留3位有效数字）2．惠斯通电桥是电学实验中测电阻的一个常用方法.是在1833年由SamuelHunterChristie发明，1843年由查理斯·惠斯登改进及推广的一种测量工具。它用来精确测量未知电阻器的电阻值，惠斯登桥可以获取颇精确的测量。如图1就是一个惠斯通电桥电路图。（1）在图1中，在a、b之间搭一座“电桥”，调节四个变阻箱R1、R2、R3、R4的阻值，当G表为零时（此时也称为“电桥平衡”），4个电阻之间的关系是：______（2）我们现在想要测量某个未知电阻Rx，实验室有如下器材：A.一个电阻箱RB.一个滑动变阻器R0C．一个灵敏电流计GD.一个不计内阻的恒定电源EE.开关、导线若干根据惠斯通电桥测量电阻的原理设计了如图2所示电路进行实验，有以下实验操作：A、按图2接好电路，调节_____，P为滑动变阻器的滑头，当G表示数为零时，读出此时变阻箱阻值R1=200𝛺;B、将Rx与变阻箱R互换位置，并且控制____不动，再次调节_____，直至电桥再次平衡时，读出此时变阻箱阻值R2=800𝛺;C、由以上数据即可得Rx的阻值，其大小为Rx=_________．3．李明同学想要测量某个未知电阻R1,他的手边共有仪器如下:一个电阻箱R、一个滑动变阻器R0、一个灵敏电流计G、一个不计内阻的恒定电源E、开关、导线若干。他首先想到用伏安法或者电表改装知识来设计电路,但发现由于仪器缺乏无法实现。苦恼之余去寻求物理老师的帮助。老师首先给了他一道习题要求他思考:(1)如图甲,在a、b之间搭一座“电桥”,调节四个变阻箱R1、R2、R3、R4的阻值,当G表为零时(此时也称为“电桥平衡”),4个电阻之间的关系是_____。(2)聪明的李明马上想到了改进自己的实验,他按照以下步骤很快就测出了Rx①按图乙接好电路,调节_____,P为滑动变阻器的滑片,当G表示数为零时,读出此时变阻箱阻值R1;②将Rx与变阻箱R互换位置,并且控制______不动,再次调节____,直至电桥再次平衡时,读出此时变阻箱阻值R2;③由以上数据即可得Rx的阻值,其大小为Rx=__。4．某实验小组为了较准确测量阻值约为20Ω的电阻Rx，实验室提供的器材有：A．待测定值电阻Rx：阻值约20ΩB.定值电阻R1：阻值30ΩC．定值电阻R2：阻值20ΩD电流表G：量程3mA，0刻度在表盘中央，内阻约50ΩE.电阻箱R3：最大阻值999.99ΩF.直流电源E，电动势1,5V，内阻很小G滑动变阻器R2(20Ω，0.2A)H.单刀单掷开关S，导线等该小组设计的实验电路图如图，连接好电路，并进行下列操作。（1）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表示数适当。（2）若灵敏电流计G中的电流由C流向D再调节电阻箱R3，使电阻箱R3的阻值________（选填“增大”或“减小”），直到G中的电流为________(填“满偏”、“半偏”或“0”)。（3）读出电阻箱连入电路的电阻R3，计算出Rx。用R1、R2、R3表示Rx的表达式为Rx=_______5．某实验小组用如图所示的电路图来测量电流表(量程2mA,内阻约为200Ω)的内阻，除待测电流表、1.5V的电源、开关和导线外，还有下列可供选择的实验器材：A.定值电阻R1B.定值电阻R2C.滑动变阻器R3(最大阻值为20Ω)D.滑动变阻器R4(最大阻值为1000Ω)E.电阻箱Rx(最大阻值为999.9Ω)F.灵敏电流计G(内阻很小可忽略)（1）为确保安全，精准实验。滑动变阻器应选用___________(填写器材前对应的字母)。（2）用笔画线代替导线，将实物连接成实验电路图_______。（3）在闭合开关前滑片应掷________(填“a”或“b”)端，然后移动滑动变阻器的滑片使待测表的示数适当后再不移动滑片，只调节Rx,发现当Rx=400Ω时灵敏电流计的示数正好为零；将电阻箱和待测电流表位置互换，其他不动，再次调节Rx=100Ω时灵敏电流计的示数又正好为零，由此可知待测电流表的内阻为_____Ω。参考答案1．（1）如图所示；i．相等ii．Cⅲ．2.871.50【解析】（1）根据原理图连接实物图如图所示；（2）i、实验中，调节滑动变阻器12RR、，当电流表示数为0时，说明电流表两端电势差为零，故电路中B点与C点的电势相等；ii、为了使实验结果更精确，必须严格控制B、C两点电流为零，如果电流表A3的量程相比与电路中的电流太大，会造成BC中有电流，但是读不出来，显示为零，所以应选择量程非常小的，故选C；iii、根据电路规律可知，第一次实验中，路端电压为1.601.002.60VU，干路电流为10080180mA0.18AI；第二次实验中有'0.781.762.54VU，干路电流为’180.040.0220.0mA0.22AI；由闭合电路欧姆定律可知''EUIrEUIr，，联立解得2.871.50EVr，．【点睛】该实验的关键是明确实验原理，即利用等势法求解，要求BC两点的电势相等，即无电流通过BC，所以在选择A3时一定要选择量程非常小的电流表，然后利用电路结构，结合闭合回路欧姆定律，求解电源电动势和内阻．2．R1R4=R2R3RPR400Ω【解析】（1）由图可知，要使G中电流为零，其两端的电势差为零；则由串并联电路的规律可知，上下两电路中电阻的比值相等；即一定有𝑅1𝑅2=𝑅3𝑅4，解得𝑅1𝑅4=𝑅2𝑅3；（2）由题意可知采用电桥平衡法进行实验；故应调节R，使G表中电流为零，此时读出变阻箱的阻值𝑅5=200𝛺，则𝑅5与𝑅𝑥的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值；应控制P不动，使两边电阻的比值不变；互换𝑅𝑥与变阻箱R；再次调节R，使电流计读数为零，读出变阻箱的阻值𝑅6=800𝛺，则也有比值等于左右两边电阻的比值；根据题意有𝑅5𝑅𝑥=𝑅𝑥𝑅6，解得𝑅𝑥=√𝑅1𝑅2=√200×800=400𝛺．【点睛】根据电桥的平衡，分析出电阻关系，是惠斯通电桥测电阻的原理。根据此原理就可以设计测电阻的步骤，并完成实验。本题跳出常规，着眼素质，恰到好处的“变”，但只要认真分析题意就可以找出实验的具体方法和依据；这也是近几年实验考查一个新的走向，考生需要多关注此类试题3．1423RRRR；R；P；R；12RR【解析】【详解】(1)由图可知，要使G中电流为零，其两端的电势差为零；则由串并联电路的规律可知，上下两电路中电阻的比值相等；即一定有：3124RRRR，解得：1423RRRR；(2)①由题意可知，李明采用电桥平衡法进行实验；故应调节R，使G表中电流为零，此时读出R1，则R1与Rx的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值；②应控制P不动，使两边电阻的比值不变；互换Rx与变阻箱R；再次调节R，使电流计读数为零；则也有比值等于左右两边电阻的比值；③根据题意有：12xxRRRR，解得：12xRRR。4．增大0Rx=231RRR【解析】【详解】（2）本实验采取电桥法测电阻，所以当电流由C流向D，说明C点电势高，所以应该增大电阻箱R3的阻值使回路电阻增大，电流减小，C点电势降低，直到C、D两点电势相同，电流计中电流为零。（3）根据C、D两点电势相同，可得：3x'IRIR，12'IRIR，联立解得Rx=231RRR。5．Cb200【解析】（1）由于电源电动势较小，而两个滑动变阻器都没有额定电流时认为两个都是安全的，此时为便于调节滑动变阻器宜小不宜大，选C即可。（2）实物图如图所示。（3）为确保电路安全，闭合开关前滑片应掷b端，让分压电路的电压最小。当Rx=400Ω时电流计的示数正好为零，表明𝑅1𝑅𝐴=𝑅2𝑅𝑥；将电阻箱和待测电流表位置互换，电流计的示数又正好为零时有𝑅1𝑅𝑥′=𝑅2𝑅𝐴，于是有𝑅𝐴=√𝑅𝑥𝑅𝑥′，代入数据得𝑅𝐴=200𝛺。