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必考点18 电学测量型实验问题(解析版)
※题型一:伏安法测电阻
【例题1】(2021·黑龙江中考真题)小芳利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω。
(1) 请你根据电路图,用笔画线代替导线,在如图中完成实验电路的连接______.
(2) 闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于___________端(选填“A”或“B”).
(3) 闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是__________.
(4) 排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图所示.由图像可得Rx=__________Ω.
(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值.电路如图所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变.测量步骤如下:
①当开关__________时,电流表读书为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读书为I2;
③待测电阻Rx=__________.(用已知和测出的物理量符号表示)
【答案】如图;B;滑动变阻器断路;4;S1闭合、S2断开;。
【解析】(1)电源为两节干电池,最大电压3V,所以电压表应选0—3V,根据图像可以看出电路中的最大电流为0.6A,所以电流表应选0—0.6A量程;答案如下图:
(2)连接电路时,应断开开关,闭合开关前滑片应置于阻值最大处.根据滑动变阻器的接法,滑片滑到B端阻值最大;
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.说明电路开路;小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,接在a、c之间,电压表无示数.说明根据上述现象,就可以判断出滑动变阻器断路;
(4)从图像取一个点(2.0,0.5),根据欧姆定律就可以算出;
(5)由图可知,闭合开关S1,断开开关S2,则两个电阻串联,此时R0两端的电压,当两个开关均闭合时,电阻Rx被短路,则电源电压 ,则Rx两端的电压;
则 。
故答案为:如图;B;滑动变阻器断路;4;S1闭合、S2断开;。
【例题2】(2021·江苏中考真题)要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值。器材有:干电池两节,电压表(量程为0~3V、O~15V)、滑动变阻器(100Ω 2A)和电阻箱(0-9999Ω)各一个,开关、导线若干,测量电路如图甲所示。
(1)和通常使用的“伏安法”不同,这次实验没有选用电流表,请你简要说明原因:____________。
(2)在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到____________端.
(3)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数如图乙所示为__________V。
(4)接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱,然后要进行的操作是:___________。
【答案】电路电流太小,小于电流表的最小分度值,无法准确读数;b;2.5;调节电阻箱接入电路中的电阻直到电压表的示数显示为2.5V。
【解析】(1)[1]电路选用两节干电池做电源,电源电压约为3V,但是电路最小电阻都有数百欧,电路电阻较大,电路电流太小,小于电流表的最小分度值,无法准确读数。
(2)[2]在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处,分析图可知,应将滑片移到最b端。
(3)[3]电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,读出此时电压表示数为2.5V。
(4)[4]把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱后,调节电阻箱接入电路中的电阻,当电压表的示数显示为2.5V时,Rx的阻值就和此时电阻箱接入电路的电阻大小相等。
【解题技巧提炼】
1.实验内容
【实验目的】测量未知电阻
【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个,导线若干。
【实验原理】根据欧姆定律:,可知:,只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流,根据公式即可计算出待测电阻R。
【实验步骤】一、根据给出的电路图,连接实物电路。
二、闭合开关,变阻器在较大位置时测量电流和电压,数据计入表格。
三、继续调节滑动变阻器,重复上述试验三次,数据计入表格。
四、根据公式,求出每次试验电阻值,并计入表格。
五、计算待求电阻平均值。
六、试验表格
试验次数
电压/V
电流/A
待求电阻Rx/ῼ
平均值Rx/ῼ
1
2
3
七、整理器材。
2.考查内容
考查方向
解答思路
补充电路
以某一电器为起点,观察一周,先连主电器,后连测量电器,注意连线不能交叉
测量前变阻器的位置、目的
处于最大位置、为了保护电路
变