(10分)某同学利用如图1所示的实验电路来测量电阻的阻值(…——2011 高考物理第 11 题答案解析

2011_江苏卷

2011 江苏 第 11 题 解答题 区分题
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11.(10分)某同学利用如图1所示的实验电路来测量电阻的阻值(1)将电阻箱接入 a、b 之间,闭合开关.适当调节滑动变阻 器 $\mathrm { ~ \bf ~ R ~ } ^ { \prime }$ 后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U与R的数据如表:


图1


图2

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>电阻 R/Ω</td><td rowspan=1 colspan=1>5.0</td><td rowspan=1 colspan=1>10.0</td><td rowspan=1 colspan=1>15.0</td><td rowspan=1 colspan=1>25.0</td><td rowspan=1 colspan=1>35.0</td><td rowspan=1 colspan=1>45.0</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>电压 U/V</td><td rowspan=1 colspan=1>1.00</td><td rowspan=1 colspan=1>1.50</td><td rowspan=1 colspan=1>1.80</td><td rowspan=1 colspan=1>2.14</td><td rowspan=1 colspan=1>2.32</td><td rowspan=1 colspan=1>2.45</td></tr></table>

请根据实验数据在图2作出U﹣R关系图象

(2)用待测电阻 $\mathtt { R } _ { \mathrm { X } }$ 替换电阻箱,读得电压表示数为2.00V.利用(1)中测绘的 U﹣R图象可得 $\mathrm { R _ { X } } = \mathrm { ~ \_ ~ } \Omega$

(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大.若仍用本实验装置和

(1)中测绘的U﹣R图象测定某一电阻,则测定结果将 偏小 (选填“偏大”或“偏小”).现将一已知阻值为10Ω 的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U﹣R图象实现对待测电阻的准确测定?

参考答案

(1) U﹣R图如图所示; (2) 20; (3) 偏小;改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50V 【点评】本题是考查测量电阻实验,其中利用图象处理实验数据是这类题目的共性,根据图象再解决其它问题是高考的一个方向,要引起高度重视

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【考点】BB:闭合电路的欧姆定律;N2:测定金属的电阻率

【专题】16:压轴题

【分析】(1)建立坐标系,选定单位长度,描点作图;

(2)利用图象,读出电压为2.00V时对应的电阻即可;

(3)闭合电路和部分电路的欧姆定律的综合应用

【解答】解:(1)根据表格数据,选取横坐标单位长度为 10Ω,纵坐标的单位长度为0.5v,建立U﹣R坐标系,然后根据表中数据描点,最后用光滑的曲线连接所描的点,即作出U﹣R图,如图所示:

(2)在 U﹣R 图中作出 U=2V 的直线,与图象有一交点,通过交点作横轴的垂线,与横轴交与R=20Ω的点,即当U=2.00V 时, $\mathrm { R } _ { \mathrm { x } }$ =20Ω

(3)因为 $\begin{array} { r } { U = I R = \frac { E R } { R + r + R ^ { \prime } } = \frac { E } { 1 + \frac { r + R ^ { \prime } } { R } } , } \end{array}$ 当电池的内阻 r 增大时,则 $\frac { \boldsymbol { r } + \boldsymbol { R } ^ { \prime } } { \boldsymbol { R } }$ 增大,同一个

R,则 $\begin{array} { r } { U = I R = \frac { E R } { R + r + R ^ { \prime } } = \frac { E } { 1 + \frac { r + R } { R } } } \end{array}$ 减小,即电压表读数将变小,按原来的U﹣R图象,则电阻的测量值小于真实值,即偏小.要使电压表读数为1.50V,因为电池内阻r增大,应该把滑动变阻器阻值 $\mathbf { R } ^ { \prime }$ ’调小,以至于使R'+r不变
答案:(1)U﹣R图如图所示,

(2)20,

(3)偏小;改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50V

【点评】本题是考查测量电阻实验,其中利用图象处理实验数据是这类题目的共性,根据图象再解决其它问题是高考的一个方向,要引起高度重视

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