高考物理专题特殊方法测电阻电桥法10页Word格式文档下载.docx
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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R
B.一个滑动变阻器R0
C.一个灵敏电流计G
D.一个不计内阻的恒定电源E
E.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=200
;
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=800
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Rx
①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20Ω
B.定值电阻R1:
阻值30Ω
C.定值电阻R2:
阻值20Ω
D电流表G:
量程3mA,0刻度在表盘中央,内阻约50Ω
E.电阻箱R3:
最大阻值999.99Ω
F.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R1
B.定值电阻R2
C.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
,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
,干路电流为
;
第二次实验中有
由闭合电路欧姆定律可知
,联立解得
.
【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
(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
,解得
(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
,则
与
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
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
,则也有比值等于左右两边电阻的比值;
根据题意有
【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.
R;
P;
【详解】
(1)由图可知,要使G中电流为零,其两端的电势差为零;
即一定有:
,解得:
(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:
。
4.增大0Rx=
(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:
,
,联立解得Rx=
5.C
b200
(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
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
,于是有
,代入数据得
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