第十章 微点突破5 定值电阻在电路中的主要作用-2025年高中物理大一轮复习

微点突破5
定值电阻在电路中的主要作用
目标要求
1.理解定值电阻在电学实验电路中有可以作为保护电阻、可以结合电流电压表作
为测量电阻、可以扩大电流电压表量程等作用。

2.会利用定值电阻按照实验要求设计实验电路。

(1)保护作用：保护电表，保护电源。

(2)测量作用：已知电压的定值电阻相当于电流表，已知电流的定值电阻相当于电压表，主要有如图所示两种情况：
图甲中流过电压表V 2的电流I 2＝U 1－U 2
R ；
图乙中电流表A 2两端的电压U 2＝(I 1－I 2)R ；
(3)扩大作用：测量电路中用来扩大电表量程；当待测电阻过小时，可串联定值电阻用来扩大待测量。

例1
某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻，实验室提供的器材有：
A ．待测锂电池(电动势E 约为3.9V ，内阻r 约为2Ω，最大电流I m ＝0.6A)；
B ．电压表V(量程0～3V ，内阻约为几千欧)；
C ．电阻箱R 1(0～99.9Ω)；
D ．定值电阻R 2＝4.5Ω；
E ．定值电阻R 3＝45Ω；
F ．开关S 一个，导线若干。

(1)该小组成员设计了如图甲所示电路。

为了防止调节电阻箱过程中电池烧坏且方便测量，定值电阻R 0应选取________(选填“R 2”或“R 3”)。

(2)多次改变电阻箱的阻值R1，读出电压U，根据测得的数据作出1
U－1
R1图像，如图乙所示，则电源电动势E＝________V，r＝________Ω(结果均保留2位有效数字)。

例2要精确测量电流表A1的内阻r1，实验室提供的器材有：
电流表A1(量程为150mA，内阻约为10Ω)
电流表A2(量程为300mA，内阻约为5Ω)
电压表V(量程为15V，内阻约为3kΩ)
定值电阻R0(阻值为10Ω)
滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为2A)
滑动变阻器R2(0～250Ω，额定电流为0.3A)
电源E(电动势为3V，内阻较小)
电键，导线若干
(1)有人拟将电压表V和待测电流表A1并联接入电压合适的测量电路中，测出A1的电压和电流，再计算出r1。

该方案实际上不可行，其最主要的原因是__________________________ ______________________________________________________________________________。

(2)若实验时要求电流表A1的示数从零开始变化，且能测出多组数据，尽可能准确地测量出电流表A1的内阻r1。

请在虚线方框中画出实验电路图，并在图中标出所用器材的代号。

(3)若选取测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则r1＝________，式中各符号的意义是________________________________________________________________________。

例3(2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。

实验室提供的器材有：
干电池一节(电动势约1.5V，内阻小于1Ω)；
电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；
电流表A(量程0.6A，内阻约1Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)；
定值电阻R1(阻值2Ω)；
定值电阻R2(阻值5Ω)；
开关一个，导线若干。

(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________。

(单选，填正确答案标号)
A．电压表分流
B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小
D．电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。

序号1234567
I/A0.080.140.200.260.320.360.40
U/V 1.35 1.20 1.050.880.730.710.52
请根据实验数据，回答以下问题：
①图丙中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。

②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)。

③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁所示实物图连接成完整电路。

1．(2023·浙江金华市第一中学模拟)某实验小组设计了如图甲所示的电路，用于测量一金属丝的电阻率。

其中用到了电流表A1(量程0～100mA，内阻r1＝4Ω)、电流表A2(量程0～0.6A，内阻r2＝1.3Ω)、电阻箱R(阻值范围0～99.9Ω)、定值电阻R0。

(1)图甲虚线框中可视为一个量程为0～3V的电压表，则定值电阻R0＝______Ω(结果保留2位有效数字)。

(2)实验操作步骤如下：
a．如图乙所示，用螺旋测微器测量金属丝直径d＝______mm
b．将该金属丝正确接入图甲电路，测得接入电路的金属丝长度L＝68.00cm
c．合上开关，调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值R和对应的电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，并根据多组测量数据，作出如图丙所示的I1－I2图像。

(3)根据图丙图像，该金属丝的电阻为______Ω，电阻率为______Ω·m(结果均保留2位有效数字)。

(4)根据实验记录的电阻箱阻值R和对应的电流表A1、A2的示数，能否得到电源电动势和内阻的数值？______(选填“能”或“不能”)。

2．要测量电压表V1的内阻R V1，已知其最大量程为3V，内阻约3kΩ。

实验室提供的器材有：
电流表A(量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω)
电压表V2(量程0～5V，内阻约为5kΩ)
定值电阻R1(阻值为20Ω)
定值电阻R2(阻值为2kΩ)
滑动变阻器R3(最大阻值100Ω，额定电流1.5A)
电源E，电动势6V，内阻约为0.5Ω
开关S一个，导线若干。

(1)某同学设想按图甲所示电路进行测量，读出电压表V1和电流表A的示数后，用欧姆定律计算出R V1。

该方案实际上__________(填“可行”或“不可行”)，最主要的原因是__________________________________________。

(2)另一同学按如图乙所示的实物电路来测量电压表V1的内阻R V1。

①图中R0应选__________。

(填“R1”或“R2”)
②在虚线方框内画出该实验电路图。

③接通电路后，调整滑动变阻器的滑动触头在适当的位置，此时电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，定值电阻的阻值为R0，则电压表V1的内阻R V1的表达式为R V1＝________。

3．某同学为测量某电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，并探究电源的输出功率P与外电路的电阻R之间的关系，他设计了如图甲所示的实验电路。

实验中以蓄电池作为电源，为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0，把它们一起看作一个新电源(图中虚线框内部分)。

实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U 和I，由测得的数据描绘出如图乙所示的U－I图像。

(1)根据以上信息可以得到，新电源输出功率的最大值为____________W，对应的外电阻R 的阻值为____________Ω；
(2)若与蓄电池串联的定值电阻的阻值R0＝7Ω，则可以求得蓄电池的电动势E0＝________V，内电阻r0＝____________Ω；
(3)该同学分析了实验中由电表内电阻引起的实验误差。

在图中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的U－I图像，虚线是新电源在没有电表内电阻影响的理想情况下所对应的U－I 图像，则可能正确的是____________。