第十一章 专题强化7 电阻的测量(课件 教案)高中物理 人教版(2019)必修 第三册

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第十一章 专题强化7 电阻的测量(课件 教案)高中物理 人教版(2019)必修 第三册

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专题强化7 电阻的测量
[学习目标] 1.进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法,并能在具体问题中正确选择(重难点)。2.会用等效替代法、伏伏法、安安法、半偏法、电桥法测电阻(重难点)。
一、等效替代法测电阻
如图所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电压恒定的电源上,读得电流表示数I;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。
说明:等效替代法的实验原理简单,看似没有系统误差,但考虑到电阻箱不能连续调节,往往很难保证电流表的读数不变。
例1 某实验小组同学想测量一个定值电阻Rx的准确阻值,实验室提供的器材如下:
待测定值电阻Rx(阻值约为10 Ω)
毫安表mA(量程为0~200 mA,内阻未知)
电压表V(量程为0~3 V,内阻RV≈3 kΩ)
电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)
滑动变阻器R1(允许通过最大电流1.5 A,最大阻值5 Ω)
滑动变阻器R2(允许通过最大电流0.3 A,最大阻值300 Ω)
电源E(电压约3 V)
开关S、导线若干
(1)实验小组同学经过讨论设计出如图甲所示的电路,实验中滑动变阻器R应选用    (选填“R1”或“R2”)。
(2)将单刀双掷开关S2置于a,改变滑动变阻器滑片,测得多组电流、电压值,描绘出相应的U-I图像,如图乙所示,图像为一条过原点的直线,则U-I图像的斜率表示            。
(3)将单刀双掷开关S2置于b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱R0的阻值,使电压表V的示数与单刀双掷开关S2置于a时相同,此时电阻箱的阻值如图丙所示,则毫安表的内阻RmA=     Ω。
(4)待测定值电阻的准确阻值Rx准=     Ω(结果保留2位有效数字)。
答案 (1)R1 (2)待测定值电阻与毫安表的内阻之和 (3)19.0 (4)9.6
解析 (1)由题图甲可知滑动变阻器采用分压式接法,应选用最大阻值较小的R1;
(2)将单刀双掷开关S2置于a时,电压表测量待测定值电阻和毫安表两端的电压,所以U-I图像的斜率表示待测定值电阻与毫安表的内阻之和;
(3)将单刀双掷开关S2置于b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱R0的阻值,使电压表V的示数与单刀双掷开关S2置于a时相同,则毫安表的内阻与电阻箱的阻值相等,即
RmA=R0=19.0 Ω
(4)毫安表的内阻与待测定值电阻Rx的准确电阻之和为RmA+Rx准==≈28.6 Ω
则待测定值电阻的准确阻值为
Rx准=28.6 Ω-19.0 Ω=9.6 Ω。
二、伏伏法测电阻
伏伏法又称电压表差值法,是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图甲、乙所示。
(1)条件:电压表V2的量程必须大于电压表V1的量程且能搭配使用。
(2)技巧:已知内阻值的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用。
(3)原理:以图甲为例,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,根据电路知识有U2=U1+R0,则如果R0已知,可求出电压表的内阻r1=R0;如果r1已知,可以求出R0=r1。
例2 (2026·沈阳市高二期中)一学生实验小组要测量量程为0~3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电压为5 V),电压表V1(量程0~5 V,内阻约3 kΩ),定值电阻R0(阻值为800 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表V的内阻。应将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的    (选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,若选择“×10”挡,测量时发现指针偏转很小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡    (选填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图所示的电路,其中滑动变阻器应选    (填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于    (填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1、待测电压表V的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻RV=    (用U1、U和R0表示)。
(4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,则待测电压表内阻RV=     kΩ(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)负极、正极 ×100 (2)R1 a (3) (4)1.57
解析 (1)多用电表测电阻时,电流从黑表笔流出,故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。若选择“×10”挡,测量时发现指针偏转很小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡倍率较大处,电压表内阻约3 kΩ,而选择“×1 k”倍率又过大,所以应选择电阻挡“×100”的位置。
(2)根据题图所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式接法,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1;为保护电路,电压表V所在支路电压从零开始,则闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)通过待测电压表的电流与通过定值电阻的电流相同为I=,根据欧姆定律得待测电压表的内阻为RV==。
(4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,代入待测电压表的内阻表达式RV=,则待测电压表内阻RV= Ω≈1.57 kΩ。
三、安安法测电阻
安安法又称电流表差值法,是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法,常见电路如图甲、乙所示。
(1)条件:电流表A2的量程必须大于电流表A1的量程且能搭配使用。
(2)技巧:已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表代替电压表使用。
(3)原理:电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,电流表A1的内阻为r1,则以图甲为例,根据电路知识有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1=Rx-R0。
例3 用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电压3 V;
电流表A1:量程0~15 mA,内阻约为100 Ω;
电流表A2:量程0~300 μA,内阻为1 000 Ω;
滑动变阻器R1:阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A;
电阻箱R2:阻值范围0~9 999 Ω,额定电流1 A;
开关S、导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下列问题:
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表    (填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到     Ω,这样可以改装成一个量程为3 V的电压表。
(2)在图甲中画出完整测量Rx阻值的电路图,并在图甲中标明器材代号。
(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图乙所示,可读出电流表A1的示数是     mA,电流表A2的示数是     μA,测得待测电阻Rx的阻值是     Ω。
答案 (1)A2 9 000 (2)见解析图 (3)8.0 150
191
解析 (1)待测电阻两端加3 V电压时,电流约为
I== A=15 mA
电流表A1测量电流;为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表A2与电阻箱串联改装成量程为3 V的电压表,需要调电阻箱阻值为
R2=-RA2= Ω-1 000 Ω=9 000 Ω
(2)滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值,滑动变阻器应采用分压式接法,待测电阻阻值约为200 Ω,电流表A1内阻约为100 Ω,电压表内阻为
RV=1 000 Ω+9 000 Ω=10 000 Ω
电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应采用外接法,电路图如图所示
(3)由题图乙可知,电流表A1的示数为8.0 mA,电流表A2的示数是150 μA;
待测电阻两端电压
U=I2RV=150×10-6×10 000 V=1.5 V
测得待测电阻Rx=≈191 Ω。
四、半偏法测电阻
1.“半偏法”测电流表的内阻
测量原理:实验电路如图所示。
(1)闭合开关S1前,将滑动变阻器R1、电阻箱R2的阻值调到最大;
(2)闭合开关S1,调节R1使电流表A的指针满偏;
(3)再闭合开关S2,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱R2的阻值,使电流表A的指针半偏;
(4)读取电阻箱的阻值R2,则RA=R2。
注意:R1接入阻值越大,误差越小,故R1应选择总阻值较大的。
2.“半偏法”测电压表的内阻
测量原理:实验电路如图所示。
(1)闭合开关S之前,电阻箱R的阻值调到零,滑动变阻器R'的滑片P滑到最左端;
(2)闭合开关S,调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏;
(3)保持滑动变阻器滑片位置不变,再调节电阻箱的阻值,使电压表V的指针半偏;
(4)读取电阻箱的阻值R,则有RV=R。
注意:R'应选总阻值较小的,有利于减小实验误差。
例4 (2025·安徽省六校检测)某同学利用半偏法测量量程为0~2 mA的电流表的内阻(小于100 Ω),实验电路如图所示。可供选择的器材有:
A.电阻箱(最大阻值9 999.9 Ω)
B.电阻箱(最大阻值999.9 Ω)
C.直流电源E(电压为3 V)
D.开关两个,导线若干。
实验步骤如下:
①按图正确连接线路。
②闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏。
③保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为1 mA,记录电阻箱R2的阻值。
(1)实验中电阻箱R1应选择    (选填“A”或“B”)。
(2)在步骤③中,若记录的电阻箱阻值R2=75.0 Ω,则可得到电流表的内阻为     Ω;若考虑到在接入电阻箱R2时,干路上电流发生的微小变化,则用该办法测出的电流表内阻的测量值    (选填“小于”“等于”或“大于”)真实值。
(3)若将此电流表改装成量程为0~0.6 A的电流表,则应将电流表    (选填“串”或“并”)联一个阻值为     Ω的电阻(保留2位有效数字)。
答案 (1)A (2)75.0 小于 (3)并 0.25
解析  (1)当电流表满偏时电流为2 mA,此时回路中电阻值为R= Ω=1.5×103 Ω,所以电阻箱选最大阻值为9 999.9 Ω的A。
(2)闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏即回路中电流为2 mA,保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为1 mA,回路中总电流为2 mA,所以流过R2的电流与流过电流表的电流相等,两者是并联关系,电压也相等,则电阻也相等,故电流表的内阻为RA=75.0 Ω。闭合开关S2后电阻箱R2与电流表并联,导致干路上电流变大,当电流表示数为1 mA,则流过电阻箱R2的电流大于1 mA,这样导致测量值小于真实值。
(3)若将此电流表改装成量程为0~0.6 A的电流表,由并联分流可知,应将电流表并联一个电阻。改装后的电流表量程变为满偏电流的300倍,则流过并联电阻的电流是满偏电流的299倍,所以并联的电阻阻值R'=RA= Ω≈0.25 Ω。
*五、电桥法测电阻
如图所示,R2、R3为定值电阻,R1为电阻箱,Rx为待测电阻。闭合开关S,调节R1的阻值,当电流表G的读数为零时φa=φb,即Uab=0,此时,R1、R2两端的电压相等,R3、Rx两端的电压相等,即=,可得= Rx=。
例5 (2025·重庆市高二期中)某兴趣小组想要较精确地测量灵敏电流计G1的内阻Rg,实验室中可供利用的器材有:
待测灵敏电流计G1(量程0~1 mA,内阻约500 Ω)
灵敏电流计G2(量程0~2 mA,内阻约200 Ω)
定值电阻R1(阻值为400 Ω)
定值电阻R2(阻值为600 Ω)
电阻箱R(0~999.9 Ω,最小调节量0.1 Ω)
滑动变阻器R3(最大阻值300 Ω)
滑动变阻器R4(最大阻值1 000 Ω)
直流电源(电压1.5 V)
开关一个,导线若干。
该小组设计的实验电路图如图所示,连接好电路,并进行实验。
(1)实验时,先将滑动变阻器和电阻箱的阻值调至接近最大值,闭合开关,再调节滑动变阻器至合适位置,且减小电阻箱的阻值。当G2的示数为0时,电阻箱的示数为750.9 Ω,G1的示数为0.80 mA,则G1的内阻Rg=     Ω,实验中的滑动变阻器选用的是    (选填“R3”或“R4”)。
(2)该电源的内阻对G1的内阻Rg的测量结果     (选填“有”或“没有”)影响。
答案 (1)500.6 R3 (2)没有
解析 (1)当G2的示数为0时,
电阻箱的示数为750.9 Ω,
则有=
可得G1的内阻为
Rg=R=×750.9 Ω=500.6 Ω
此时电路总电流为I=I1+=0.80 mA+ mA≈1.80 mA
此时电路总电阻为R总=≈833 Ω
由于R并=≈556 Ω
则滑动变阻器接入电路阻值为
R滑=R总-R并=277 Ω
可知实验中的滑动变阻器选用的是R3。
(2)根据=可知,该电源的内阻对G1的内阻Rg的测量结果没有影响。
专题强化练
[分值:42分]
[1题4分]
1.(多选)“半偏法”常用来测电表的内阻,如图甲所示是用来测电流表内阻的常用电路,图乙是用来测电压表内阻的常用电路,以下说法正确的是(  )
A.甲图中测量值偏大,R0越小测量误差越小
B.甲图中测量值偏小,R0越大测量误差越小
C.乙图中测量值偏大,R0越小测量误差越小
D.乙图中测量值偏小,R0越大测量误差越小
答案 BC
解析 在题图甲中,由于“半偏法”测电阻是在认为干路电流不变的情况下得出的,实际上当闭合开关S2后总电阻会变小,干路电流会变大,所以通过电阻箱的电流会大于通过电流表的电流,根据欧姆定律可知电阻箱的阻值小于电流表的内阻,即电流表内阻的测量值偏小;R0越大,则当S2闭合后,电路中电流的变化越小,则电阻箱R的电流越接近总电流的一半,误差越小,B正确,A错误;在题图乙中,从实验原理分析可知,当断开S2,由于电阻箱R的接入,使得电阻箱R与电压表V两端电压之和变大,调节电阻箱使得电压表示数为一半,则电阻箱R的电压大于电压表示数的一半,导致电压表内阻测量值也偏大,R0越小,则当断开S2时电阻箱R与电压表V两端的电压之和变化越小,电阻箱的电压越接近电压表示数的一半,其误差越小,C正确,D错误。
2.(6分)(2026·昆明市高二检测)某实验小组同学要测量阻值约90 Ω的定值电阻Rx的阻值,现有下列器材:
A.电流表G(量程为0~1 mA,内阻Rg=29 Ω)
B.滑动变阻器R1(阻值范围为0~10 Ω)
C.电阻箱R2(0~99.99 Ω)
D.定值电阻1 Ω
E.定值电阻0.1 Ω
F.直流电源E(电压为3 V)
G.开关S和导线若干
(1)(2分)由于电流表量程太小,需要将电流表与定值电阻   (填器材前面的字母序号)并联,改装成量程合适的电流表A。
(2)(2分)为方便且较准确地测量出Rx阻值,下列图中实验电路图较为合理的是   (选填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)根据选择的电路图连接好电路,操作步骤如下:①先将开关S接1,调节滑动变阻器R1,读出电流表的示数I;
②再将开关S接2,保持R1不变,调节电阻箱R2,使电流表的示数仍为I,记下此时电阻箱的阻值为R0,反复多次,记下电阻箱的多组数值;
③对电阻箱的阻值求平均值后即得到待测电阻的阻值。
(4)(2分)某次电流表G的读数如图丁所示,则流过改装后电流表A的电流为    mA(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)D (2)乙 (4)18.0
解析 (1)根据电源电压为3 V,则流过待测电阻Rx的最大电流Im=≈33.3 mA,若选择定值电阻1 Ω改装,则改装后的电流表最大量程I=1 mA+ mA=30 mA,若选择定值电阻0.1 Ω改装,则改装后的电流表最大量程I'=1 mA+ mA=291 mA,故选择阻值为1 Ω的定值电阻,即选D。
(2)滑动变阻器R1的阻值范围为0~10 Ω,若选用题图丙电路,则移动滑动变阻器的滑片,电流表示数变化不明显;若选用题图甲电路,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数不变;若选用题图乙电路,则移动滑动变阻器的滑片,电流表示数变化明显,且符合电路安全要求,能够方便且较准确地测量出Rx阻值,故选乙。
(4)由题图丁可知电流表G的示数为0.60 mA,则流过改装后电流表A的电流为IA=0.60 mA+ mA=18.0 mA。
3.(12分)(2025·天津市滨海新区检测)某同学为了测量一个量程为3 V的电压表V0的内阻,进行了如下实验。
(1)(4分)他将多用电表选择开关调至电阻挡“×100”,对其进行欧姆调零,然后用电阻表的红表笔接电压表的   (选填“正”或“负”)接线柱,黑表笔接电压表另一个接线柱,对电压表的内阻进行测量。表盘显示如图甲所示,可测得电压表的内阻为    Ω;
(2)(8分)为较准确地测定电压表V0的内阻,除待测电压表外,另准备有如下器材:
A.电压表V1(量程3 V,内阻r1约为2 000 Ω)
B.电压表V2(量程6 V,内阻r2约为5 000 Ω)
C.定值电阻R1(阻值R1=300 Ω)
D.定值电阻R2(阻值R2=2 000 Ω)
E.滑动变阻器R(阻值0~100 Ω)
F.电源E(电压为6 V)
G.开关S、导线若干
①同学根据以上器材设计了如图乙、丙两种电路,你认为应选择   电路较为合理;
②在合理的电路中,电压表V选   ,定值电阻R0选   ;(均填仪器前的字母序号)
③若定值电阻R0阻值为R,待测电压表V0的读数为U0,电压表V的读数为U,则待测电压表的内阻计算公式为RV=      (用题中测得的物理量字母表示)。
答案 (1)负 2 200 (2)①丙 ②B D

解析 (1)电阻表测量电阻时,电流从黑表笔流出电阻表,所以黑表笔接电压表正接线柱,红表笔接电压表负接线柱;
选择开关调至电阻挡“×100”,由指针所指位置可知,电压表的内阻为RV=22×100 Ω=2 200 Ω
(2)为了准确测定电压表V0的内阻,需要得到流过V0的电流。乙图所示电路,流过V0的电流等于定值电阻R0和电压表V的电流之和,由于电压表V的内阻未知,所以无法求得流过V的电流,也就无法得到流过V0的电流。丙图所示电路,流过V0的电流等于定值电阻R0的电流,则有I=
电压表V0的内阻为RV==
为了减小V0和V的读数误差,应使它们的示数较大,则定值电阻R0选用R2,电压表选择V2,当电压表V0满偏时,电压表V2也接近满偏。
4.(10分)(2025·潮州市高级中学高二期中)某物理兴趣小组欲将电流表A1改装成量程为15 V的电压表。小组同学先用如图甲所示的电路测量电流表A1的内阻,提供的实验器材有:
A.电流表A1(量程为1 mA,内阻约为290 Ω);
B.电流表A2(量程为1.5 mA,内阻约为200 Ω);
C.定值电阻(阻值为600 Ω);
D.定值电阻(阻值为60 Ω);
E.滑动变阻器R;
F.一节新的干电池E;
G.开关S及导线若干。
(1)(2分)图甲中的电阻R0应选用   (填“C”或“D”)。
(2)(2分)根据图甲,用笔画线代替导线,补充完成图乙中实物间的连线。
(3)(2分)正确连接线路后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,获得多组A1的示数I1和A2的示数I2,将对应的数据在I2-I1坐标系中描点,作出I2-I1图像如图丙所示,A1的内阻为     Ω(结果保留3位有效数字)。
(4)(2分)给A1串联一个阻值为     kΩ(结果保留3位有效数字)的定值电阻,可将A1改装成量程为15 V的电压表V。
(5)(2分)用标准电压表V0与V并联进行校准。当V0的示数为12.4 V时,A1的示数为0.80 mA,则V的实际量程为       V(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)C (2)见解析图 (3)300 (4)14.7
(5)15.5
解析 (1)当电流表A1、A2满偏时,A1并联的电阻约为
R0== Ω=580 Ω
则题图甲中的电阻R0应选用C;
(2)根据题图甲,用笔画线代替导线,补充完成题图乙中实物间的连线如图所示
(3)根据串并联电路特点和欧姆定律有
I2=I1+
整理得I2=I1
根据题图丙可得=
代入数据解得RA1=300 Ω
(4)将A1改装成量程为15 V的电压表,需要串联的电阻为
R1== Ω=14 700 Ω=14.7 kΩ
(5)当V0的示数为12.4 V时,A1的示数为0.80 mA,根据欧姆定律,改装电压表V的真实内阻为
RV1= Ω=15 500 Ω
则电压表V的实际量程为UV真=RV1·IA1=15 500×0.001 V=15.5 V。
5.(10分)某同学测量一量程为500 mV的电压表的内阻。实验所提供的器材有:待测电压表、滑动变阻器R1(0~20 Ω)、电阻箱R2、定值电阻R3(阻值20 Ω)、电池(输出电压约为1.5 V)、导线和两个开关。
该同学设计了如图甲所示的电路图,正确连接电路后进行了如下操作:
①把滑动变阻器R1的滑片滑到a端,闭合开关S2,并将电阻箱R2的阻值调到较大;
②闭合开关S1,调节R1滑片的位置,使电压表的指针指到满刻度;
③保持开关S1闭合、R1滑片的位置不变,断开开关S2,调整R2的阻值,当R2调节旋钮位置如图丙所示时,电压表的指针指在满刻度的处。
请回答下列问题:
(1)(2分)用笔画线代替导线将实物图乙补充完整;
(2)(2分)图丙中电阻箱R2接入电路的阻值为     Ω;
(3)(2分)该电压表内阻为   Ω;
(4)(4分)在操作无误的情况下,实际测出的电压表内阻的测量值R测    (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值RV。在其他条件不变的情况下,若RV越大,则测量误差就越    (选填“大”或“小”)。
答案 (1)见解析图 (2)596.0 (3)1 192.0
(4)大于 小
解析 (1)实物图如图所示
(2)电阻箱的读数为
R2=0×10 000 Ω+0×1 000 Ω+5×100 Ω+9×10 Ω+6×1 Ω+0×0.1 Ω=596.0 Ω
(3)根据串联电路的分压特点有==2
代入数据解得RV=2R2=1 192.0 Ω
(4)实验中在断开S2,调整电阻箱接入电路阻值时,电路总电阻增大,根据欧姆定律I=可知总电流减小,滑动变阻器的左边部分电压增大,则电压表的指针指在满刻度的处时,电阻箱两端的电压大于U,则有<=2
可得RV真<2R2=RV测
则实际测出的电压表内阻的测量值大于真实值;
在其他条件不变的情况下,若RV越大,滑动变阻器的左边部分电压变化越小,电阻箱两端的电压越接近满偏电压的三分之一,测量误差就越小。(共67张PPT)
电阻的测量
<专题强化7>
学习目标
1.进一步理解电流表内接法、外接法及滑动变阻器的限流式接法和分压式接法,并能在具体问题中正确选择(重难点)。
2.会用等效替代法、伏伏法、安安法、半偏法、电桥法测电阻(重难点)。
内容索引
一、等效替代法测电阻
二、伏伏法测电阻
三、安安法测电阻
专题强化练
四、半偏法测电阻
*五、电桥法测电阻
如图所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电压恒定的电源上,读得电流表示数I;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。
一、等效替代法测电阻
说明:等效替代法的实验原理简单,看似没有系统误差,但考虑到电阻箱不能连续调节,往往很难保证电流表的读数不变。
某实验小组同学想测量一个定值电阻Rx的准确阻值,实验室提供的器材如下:
待测定值电阻Rx(阻值约为10 Ω)
毫安表mA(量程为0~200 mA,内阻未知)
电压表V(量程为0~3 V,内阻RV≈3 kΩ)
电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)
滑动变阻器R1(允许通过最大电流1.5 A,最大阻值5 Ω)
滑动变阻器R2(允许通过最大电流0.3 A,最大阻值300 Ω)
电源E(电压约3 V)
开关S、导线若干
例1
(1)实验小组同学经过讨论设计出如图甲所示的电路,实验中滑动变阻器R应选用  (选填“R1”或“R2”)。
R1
由题图甲可知滑动变阻器采用分压式接法,应选用最大阻值较小的R1;
(2)将单刀双掷开关S2置于a,改变滑动变阻器滑片,测得多组电流、电压值,描绘出相应的U-I图像,如图乙所示,图像为一条过原点的直线,则U-I图像的斜率表示______________________
     。
待测定值电阻与毫安表的
内阻之和
将单刀双掷开关S2置于a时,电压表测量待测定值电阻和毫安表两端的电压,所以U-I图像的斜率表示待测定值电阻与毫安表的内阻之和;
(3)将单刀双掷开关S2置于b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱R0的阻值,使电压表V的示数与单刀双掷开关S2置于a时相同,此时电阻箱的阻值如图丙所示,则毫安表的内阻RmA=    Ω。
19.0
将单刀双掷开关S2置于b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱R0的阻值,使电压表V的示数与单刀双掷开关S2置于a时相同,则毫安表的内阻与电阻箱的阻值相等,即RmA=R0=19.0 Ω
(4)待测定值电阻的准确阻值Rx准=   Ω(结果保留2位有效数字)。
毫安表的内阻与待测定值电阻Rx的准确电阻之和为RmA+Rx准==≈
28.6 Ω
则待测定值电阻的准确阻值为
Rx准=28.6 Ω-19.0 Ω=9.6 Ω。
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9.6
伏伏法又称电压表差值法,是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图甲、乙所示。
二、伏伏法测电阻
(1)条件:电压表V2的量程必须大于电压表V1的量程且能搭配使用。
(2)技巧:已知内阻值的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用。
(3)原理:以图甲为例,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,根据电路知识有U2=U1+R0,则如果R0已知,可求出电压表的内阻r1=R0;如果r1已知,可以求出R0=r1。
(2026·沈阳市高二期中)一学生实验小组要测量量程为0~3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电压为5 V),电压表V1(量程0~5 V,内阻约3 kΩ),定值电阻R0(阻值为800 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表V的内阻。应将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的     (选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,若选择“×10”挡,测量时发现指针偏转很小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡  (选填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。
例2
负极、正极
×100
多用电表测电阻时,电流从黑表笔流出,故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。若选择“×10”挡,测量时发现指针偏转很小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡倍率较大处,电压表内阻约3 kΩ,而选择“×1 k”倍率又过大,所以应选择电阻挡“×100”的位置。
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图所示的电路,其中滑动变阻器应选   (填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于   (填“a”或“b”)端。
R1
a
根据题图所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式接法,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1;为保护电路,电压表V所在支路电压从零开始,则闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1、待测电压
表V的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻RV=    (用U1、U和R0表示)。
 
通过待测电压表的电流与通过定值电阻的电流相同为I=,根据欧姆定律得待测电压表的内阻为RV==。
(4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,则待测电压表内阻RV=    kΩ(结果保留3位有效数字)。
1.57
测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,代入待测电压表的内阻表达式RV=,则待测电压表内阻RV= Ω≈1.57 kΩ。
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安安法又称电流表差值法,是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法,常见电路如图甲、乙所示。
三、安安法测电阻
(1)条件:电流表A2的量程必须大于电流表A1的量程且能搭配使用。
(2)技巧:已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表代替电压表使用。
(3)原理:电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,电流表A1的内阻为r1,则以图甲为例,根据电路知识有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,则如果r1、R0已知,可求出Rx的阻值;如果R0、Rx已知,可以求出电流表A1的内阻r1=Rx-R0。
用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电压3 V;
电流表A1:量程0~15 mA,内阻约为100 Ω;
电流表A2:量程0~300 μA,内阻为1 000 Ω;
滑动变阻器R1:阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A;
电阻箱R2:阻值范围0~9 999 Ω,额定电流1 A;
开关S、导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下列问题:
例3
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表  (填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到     Ω,这样可以改装成一个量程为3 V的电压表。
A2
9 000
待测电阻两端加3 V电压时,电流约为
I== A=15 mA
电流表A1测量电流;为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表A2与电阻箱串联改装成量程为3 V的电压表,需要调电阻箱阻值为
R2=-RA2= Ω-1 000 Ω=9 000 Ω
(2)在图甲中画出完整测量Rx阻值的电路图,并在图甲中标明器材代号。
答案 见解析图
滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值,滑动变阻器应采用分压式接法,待测电阻阻值约为200 Ω,电流表A1内阻约为100 Ω,电压表内阻为
RV=1 000 Ω+9 000 Ω=10 000 Ω
电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应采用外接法,电路图如图所示
(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图乙所示,可读出电流表A1的示数是    mA,电流表A2的示数是  μA,测得待测电阻Rx的阻值是
   Ω。
8.0
150
191
由题图乙可知,电流表A1的示数为8.0 mA,电流表A2的示数是150 μA;
待测电阻两端电压
U=I2RV=150×10-6×10 000 V=1.5 V
测得待测电阻Rx=≈191 Ω。
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1.“半偏法”测电流表的内阻
测量原理:实验电路如图所示。
(1)闭合开关S1前,将滑动变阻器R1、
电阻箱R2的阻值调到最大;
(2)闭合开关S1,调节R1使电流表A的指针满偏;
(3)再闭合开关S2,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱R2的阻值,使电流表A的指针半偏;
(4)读取电阻箱的阻值R2,则RA=R2。
注意:R1接入阻值越大,误差越小,故R1应选择总阻值较大的。
四、半偏法测电阻
2.“半偏法”测电压表的内阻
测量原理:实验电路如图所示。
(1)闭合开关S之前,电阻箱R的阻值调到零,
滑动变阻器R'的滑片P滑到最左端;
(2)闭合开关S,调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏;
(3)保持滑动变阻器滑片位置不变,再调节电阻箱的阻值,使电压表V的指针半偏;
(4)读取电阻箱的阻值R,则有RV=R。
注意:R'应选总阻值较小的,有利于减小实验误差。
(2025·安徽省六校检测)某同学利用半偏法测量量程为0~2 mA的电流表的内阻(小于100 Ω),实验电路如图所示。可供选择的器材有:
A.电阻箱(最大阻值9 999.9 Ω)
B.电阻箱(最大阻值999.9 Ω)
C.直流电源E(电压为3 V)
D.开关两个,导线若干。
实验步骤如下:
①按图正确连接线路。
②闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏。
③保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为1 mA,记录电阻箱R2的阻值。
例4
(1)实验中电阻箱R1应选择  (选填“A”或“B”)。
A
当电流表满偏时电流为2 mA,此时回路中电阻值为R= Ω=1.5× 103 Ω,所以电阻箱选最大阻值为9 999.9 Ω的A。
(2)在步骤③中,若记录的电阻箱阻值R2=75.0 Ω,则可得到电流表的内阻为   Ω;若考虑到在接入电阻箱R2时,干路上电流发生的微小变化,则用该办法测出的电流表内阻的测量值   (选填“小于”“等于”或“大于”)真实值。
75.0
小于
闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏即回路中电流为2 mA,保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为1 mA,回路中总电流为2 mA,所以流过R2的电流与流过电流表的电流相等,两者是并联关系,电压也相等,则电阻也相等,故电流表的内阻为RA=75.0 Ω。闭合开关S2后电阻箱R2与电流表并联,导致干路上电流变大,当电流表示数为1 mA,则流过电阻箱R2的电流大于1 mA,这样导致测量值小于真实值。
(3)若将此电流表改装成量程为0~0.6 A的电流表,则应将电流表  (选填“串”或“并”)联一个阻值为    Ω的电阻(保留2位有效数字)。

0.25
若将此电流表改装成量程为0~0.6 A的电流表,由并联分流可知,应将电流表并联一个电阻。改装后的电流表量程变为满偏电流的300倍,则
流过并联电阻的电流是满偏电流的299倍,所以并联的电阻阻值R'=RA
= Ω≈0.25 Ω。
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如图所示,R2、R3为定值电阻,R1为电阻箱,Rx为待测电阻。闭合开关S,调节R1的阻值,当电流表G的读数为零时φa=φb,即Uab=0,此时,R1、R2两端的电压相等,R3、Rx两端的电压相等,即=,可得= Rx=。
*五、电桥法测电阻
(2025·重庆市高二期中)某兴趣小组想要较精确地测量灵敏电流计G1的内阻Rg,实验室中可供利用的器材有:
待测灵敏电流计G1(量程0~1 mA,内阻约500 Ω)
灵敏电流计G2(量程0~2 mA,内阻约200 Ω)
定值电阻R1(阻值为400 Ω)
定值电阻R2(阻值为600 Ω)
电阻箱R(0~999.9 Ω,最小调节量0.1 Ω)
滑动变阻器R3(最大阻值300 Ω)
滑动变阻器R4(最大阻值1 000 Ω)
直流电源(电压1.5 V)
例5
开关一个,导线若干。
该小组设计的实验电路图如图所示,连接好电路,并进行实验。
(1)实验时,先将滑动变阻器和电阻箱的阻值调至接近
最大值,闭合开关,再调节滑动变阻器至合适位置,且减小电阻箱的阻值。当G2的示数为0时,电阻箱的示数为750.9 Ω,G1的示数为0.80 mA,则G1的内阻Rg=    Ω,实验中的滑动变阻器选用的是  (选填“R3”或“R4”)。
500.6
R3
当G2的示数为0时,
电阻箱的示数为750.9 Ω,
则有=
可得G1的内阻为
Rg=R=×750.9 Ω=500.6 Ω
此时电路总电流为I=I1+=0.80 mA+ mA≈1.80 mA
此时电路总电阻为R总=≈833 Ω
由于R并=≈556 Ω
则滑动变阻器接入电路阻值为
R滑=R总-R并=277 Ω
可知实验中的滑动变阻器选用的是R3。
(2)该电源的内阻对G1的内阻Rg的测量结果   (选填“有”或“没有”)影响。
没有
根据=可知,该电源的内阻对G1的内阻Rg的测量结果没有影响。
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专题强化练
答案
1
2
3
4
5
对一对
题号 1 2 3
答案 BC (1)D (2)乙 (4)18.0 (1)负 2 200 (2)①丙 
②B D ③
题号 4 5
答案 (1)C (2)见解析图 (3)300 (4)14.7 (5)15.5 (1)见解析图 (2)596.0 (3)1 192.0 (4)大于 小
1.(多选)“半偏法”常用来测电表的内阻,如图甲所示是用来测电流表内阻的常用电路,图乙是用来测电压表内阻的常用电路,以下说法正确的是
A.甲图中测量值偏大,R0越小测量误差越小
B.甲图中测量值偏小,R0越大测量误差越小
C.乙图中测量值偏大,R0越小测量误差越小
D.乙图中测量值偏小,R0越大测量误差越小

1
2
3
4
5
答案

1
2
3
4
5
答案
在题图甲中,由于“半偏法”测电阻是在认为干路电流不变的情况下得出的,实际上当闭合开关S2后总电阻会变小,干路电流会变大,所以通过电阻箱的电流会大于通过电流表的电流,根据欧姆定律可知电阻箱的阻值小于电流表的内阻,即电流表内阻的测量值偏小;R0越大,则当S2闭合后,电路中电流的变化越小,则电阻箱R的电流越接近总电流的一半,误差越小,B正确,A错误;
1
2
3
4
5
答案
在题图乙中,从实验原理分析可知,当断开S2,由于电阻箱R的接入,使得电阻箱R与电压表V两端电压之和变大,调节电阻箱使得电压表示数为一半,则电阻箱R的电压大于电压表示数的一半,导致电压表内阻测量值也偏大,R0越小,则当断开S2时电阻箱R与电压表V两端的电压之和变化越小,电阻箱的电压越接近电压表示数的一半,其误差越小,C正确,D错误。
2.(2026·昆明市高二检测)某实验小组同学要测量阻值约90 Ω的定值电阻Rx的阻值,现有下列器材:
A.电流表G(量程为0~1 mA,内阻Rg=29 Ω)
B.滑动变阻器R1(阻值范围为0~10 Ω)
C.电阻箱R2(0~99.99 Ω)
D.定值电阻1 Ω
E.定值电阻0.1 Ω
F.直流电源E(电压为3 V)
G.开关S和导线若干
1
2
3
4
5
答案
(1)由于电流表量程太小,需要将电流表与定值电阻  (填器材前面的字母序号)并联,改装成量程合适的电流表A。
1
2
3
4
5
答案
D
根据电源电压为3 V,则流过待测电阻Rx的最大电流Im=≈33.3 mA,若选择定值电阻1 Ω改装,则改装后的电流表最大量程I=1 mA+ mA= 30 mA,若选择定值电阻0.1 Ω改装,则改装后的电流表最大量程I'=1 mA
+ mA=291 mA,故选择阻值为1 Ω的定值电阻,即选D。
(2)为方便且较准确地测量出Rx阻值,下列图中实验电路图较为合理的是
   (选填“甲”“乙”或“丙”)。
1
2
3
4
5
答案

1
2
3
4
5
答案
滑动变阻器R1的阻值范围为0~10 Ω,若选用题图丙电路,则移动滑动变阻器的滑片,电流表示数变化不明显;若选用题图甲电路,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数不变;若选用题图乙电路,则移动滑动变阻器的滑片,电流表示数变化明显,且符合电路安全要求,能够方便且较准确地测量出Rx阻值,故选乙。
(3)根据选择的电路图连接好电路,操作步骤如下:①先将开关S接1,调节滑动变阻器R1,读出电流表的示数I;
②再将开关S接2,保持R1不变,调节电阻箱R2,使电流表的示数仍为I,记下此时电阻箱的阻值为R0,反复多次,记下电阻箱的多组数值;
1
2
3
4
5
答案
③对电阻箱的阻值求平均值后即得到待测电阻的阻值。
(4)某次电流表G的读数如图丁所示,则流过改装后电流表A的电流为    mA(结果保留3位有效数字)。
18.0
1
2
3
4
5
答案
由题图丁可知电流表G的示数为0.60 mA,则流过改装后电流表A的电流为IA=0.60 mA+ mA=18.0 mA。
3.(2025·天津市滨海新区检测)某同学为了测量一个量程为3 V的电压表V0的内阻,进行了如下实验。
(1)他将多用电表选择开关调至电阻挡“×100”,对其进行欧姆调零,然后用电阻表的红表笔接电压
1
2
3
4
5
答案
表的   (选填“正”或“负”)接线柱,黑表笔接电压表另一个接线柱,对电压表的内阻进行测量。表盘显示如图甲所示,可测得电压表的内阻为    Ω;

2 200
1
2
3
4
5
答案
电阻表测量电阻时,电流从黑表笔流出电阻表,所以黑表笔接电压表正接线柱,红表笔接电压表负接线柱;
选择开关调至电阻挡“×100”,由指针所指位置可知,电压表的内阻为RV=22×100 Ω=2 200 Ω
(2)为较准确地测定电压表V0的内阻,除待测电压表外,另准备有如下器材:
A.电压表V1(量程3 V,内阻r1约为2 000 Ω)
B.电压表V2(量程6 V,内阻r2约为5 000 Ω)
C.定值电阻R1(阻值R1=300 Ω)
D.定值电阻R2(阻值R2=2 000 Ω)
E.滑动变阻器R(阻值0~100 Ω)
F.电源E(电压为6 V)
G.开关S、导线若干
1
2
3
4
5
答案
①同学根据以上器材设计了如图乙、丙两种电路,你认为应选择   电路较为合理;
1
2
3
4
5
答案

②在合理的电路中,电压表V选  ,定
B
值电阻R0选  ;(均填仪器前的字母序号)
③若定值电阻R0阻值为R,待测电压表V0的读数为U0,电压表V的读数
为U,则待测电压表的内阻计算公式为RV= (用题中测得的物理量字母表示)。
D
1
2
3
4
5
答案
为了准确测定电压表V0的内阻,需要得到流过V0的电流。乙图所示电路,流过V0的电流等于定值电阻R0和电压表V的电流之和,由于电压表V的内阻未知,所以无法求得流过V的电流,也就无法得到流过V0的电流。丙图所示电路,流过V0的电流等于定值电阻R0的电流,则有I=
电压表V0的内阻为RV==
为了减小V0和V的读数误差,应使它们的示数较大,则定值电阻R0选用R2,电压表选择V2,当电压表V0满偏时,电压表V2也接近满偏。
4.(2025·潮州市高级中学高二期中)某物理兴趣小组欲将电流表A1改装成量程为15 V的电压表。小组同学先用如图甲所示的电路测量电流表A1的内阻,提供的实验器材有:
A.电流表A1(量程为1 mA,内阻约为290 Ω);
B.电流表A2(量程为1.5 mA,内阻约为200 Ω);
C.定值电阻(阻值为600 Ω);
D.定值电阻(阻值为60 Ω);
E.滑动变阻器R;
F.一节新的干电池E;
G.开关S及导线若干。
1
2
3
4
5
答案
(1)图甲中的电阻R0应选用  (填“C”或“D”)。
1
2
3
4
5
答案
C
当电流表A1、A2满偏时,A1并联的电阻约为
R0== Ω=580 Ω
则题图甲中的电阻R0应选用C;
(2)根据图甲,用笔画线代替导线,补充完成图乙中实物间的连线。
1
2
3
4
5
答案
答案 见解析图
根据题图甲,用笔画线代替导线,补充完成题图乙中实物间的连线如图所示
(3)正确连接线路后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,获得多组A1的示数I1和A2的示数I2,将对应的数据在I2-I1坐标系中描点,作出I2-I1图像如图丙所示,A1的内阻为    Ω(结果保留3位有效数字)。
1
2
3
4
5
答案
300
1
2
3
4
5
答案
根据串并联电路特点和欧姆定律有
I2=I1+
整理得I2=I1
根据题图丙可得=
代入数据解得RA1=300 Ω
(4)给A1串联一个阻值为    kΩ(结果保留3位有效数字)的定值电阻,可将A1改装成量程为15 V的电压表V。
1
2
3
4
5
答案
14.7
将A1改装成量程为15 V的电压表,需要串联的电阻为
R1== Ω=14 700 Ω=14.7 kΩ
(5)用标准电压表V0与V并联进行校准。当V0的示数为12.4 V时,A1的示数为0.80 mA,则V的实际量程为
   V(结果保留3位有效数字)。
1
2
3
4
5
答案
15.5
当V0的示数为12.4 V时,A1的示数为0.80 mA,根据欧姆定律,改装电压表V的真实内阻为
RV1= Ω=15 500 Ω
则电压表V的实际量程为UV真=RV1·IA1=15 500×0.001 V=15.5 V。
5.某同学测量一量程为500 mV的电压表的内阻。实验所提供的器材有:待测电压表、滑动变阻器R1(0~20 Ω)、电阻箱R2、定值电阻R3(阻值20 Ω)、电池(输出电压约为1.5 V)、导线和两个开关。
该同学设计了如图甲所示的电路图,正确连接电路后进行了如下操作:
1
2
3
4
5
答案
①把滑动变阻器R1的滑片滑到a端,闭合开关S2,并将电阻箱R2的阻值调到较大;
②闭合开关S1,调节R1滑片的位置,使电压表的指针指到满刻度;
请回答下列问题:
(1)用笔画线代替导线将实物图乙补充完整;
1
2
3
4
5
答案
③保持开关S1闭合、R1滑片的位置不变,断开开关S2,调整R2的阻值,当R2调节旋钮位置如图丙所示时,电压表的指针指在满刻度的处。
答案 见解析图
1
2
3
4
5
答案
实物图如图所示
1
2
3
4
5
答案
(2)图丙中电阻箱R2接入电路的阻值为   Ω;
596.0
电阻箱的读数为
R2=0×10 000 Ω+0×1 000 Ω+5×100 Ω+9×10 Ω+6×1 Ω+
0×0.1 Ω=596.0 Ω
1
2
3
4
5
答案
(3)该电压表内阻为    Ω;
1 192.0
根据串联电路的分压特点有==2
代入数据解得RV=2R2=1 192.0 Ω
1
2
3
4
5
答案
(4)在操作无误的情况下,实际测出的电压表内阻的测量值R测   (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值RV。在其他条件不变的情况下,若RV越大,则测量误差就越  (选填“大”或“小”)。
大于

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答案
实验中在断开S2,调整电阻箱接入电路阻值时,电路总电阻增大,根据欧姆定律I=可知总电流减小,滑动变阻器的左边部分电压增大,则电压表的指针指在满刻度的处时,电阻箱两端的电压大于U,则有<=2
可得RV真<2R2=RV测
则实际测出的电压表内阻的测量值大于真实值;
1
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答案
在其他条件不变的情况下,若RV越大,滑动变阻器的左边部分电压变化越小,电阻箱两端的电压越接近满偏电压的三分之一,测量误差就越小。
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