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专题九 特殊方法测电阻
典例精析
【例】(2021河北唐山开平区一模)某实验小组在“测定某定值电阻RX阻值”实验中,设计了如图所示的实验电路:(本题中所用电流表、电压表为理想电表)
(1)按照电路图连接实物图,其中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并将正确的导线在图中画出来______;
(2)在接通开关“S”前,滑动变阻器滑片要滑到______(选填“A”或“B”)端,目的是为了______;
(3)电路排除故障后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,电路故障为:______;
(4)小明移动滑动变阻器滑片做了六次实验,记录数据如下表格,第二行为电流表读数,第三行为电压表读数,第二次实验电流表表盘指针如图一,其电流大小为______;
次数
1
2
3
4
5
6
I/A
0.1
0.24
0.4
0.5
0.6
U/V
0.4
1.1
1.8
2.1
2.4
3
(5)根据上表数据,在图三坐标纸上描绘待测电阻RX的U-I图像______,依据图像可得电阻RX=______;
【拓展】
已知干电池也有一定的电阻,也就是说,干电池需要用它两端的电压U和电阻r两个物理量共同描述才更加准确,如图二:
(6)用图四电路来测定两节干电池串联的电压U和电阻r,当电阻箱阻值为4.6时,电压表示数为2.3V;当电阻箱阻值为1.6时,电压表示数为1.6V,则电源电压U和电阻r分别为______V,______(电压电阻均正确才得分)。
【思路分析】
【答案】 (1)如图所示
(2) A 保护电路安全 (3) 定值电阻Rx断路 (4) 0.2A (5)如图所示 5Ω (6) 3 1.4
【详解详析】(1)原电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中,即电流表与电压表连接错误,电压表应与电阻并联,电流表应串联在电路中。
(2)由实物图知道,滑动变阻器接入电路的是滑片右侧的部分,连接电路时,为了安全,开关必须断开;闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即将滑片放在A端。
(3)电压表有示数,说明电压表两接线柱与电源之间是通路,电流表无示数,即说明与电压表并联部分断路说明与电压表并联部分断路,所以,故障的原因可能是定值电阻Rx断路。
(4)由表格数据知道,随着定值电阻两端电压的增大,电流值都小于0.6A,所以,电流表选用的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A。
(5)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象。由图示图象知道,待测电阻阻值
(6)由图知道,电压表测量电阻箱两端的电压,电路可等效为电池的电阻与电阻箱串联,由串联电路的特点和欧姆定律知道,当电阻箱阻值为4.6时,电压表示数为2.3V时,电路的电流
当电阻箱阻值为1.6时,电压表示数为1.6V,电路的电流
由以上两式解得
即时精练
1.(2021河北秦皇岛青龙县期末)程新同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电压U和未知电阻Rx的阻值.已知定值电阻的阻值为R0、电源两端电压保持不变.请完成下列问题:
(1)根据甲中电路图,用黑色签字笔画线代替导线,将乙中的实物图补充完整.
( )
(2)电路正确连接后,当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表示数为I1;则电源的电压U= ______ .
(3)当开关S、S2闭合,S1断开时,电流表示数为I2;则待测电阻Rx= ______ .
(4)不改变甲图所示的电路,若开关S1始终处于断开状态,仅对开关S、S2进行操作 ______ (选填“仍能”或“不能”)测量电源电压和未知电阻Rx的阻值.
【答案】 (1)如图所示
(2) I1R0 (3) (4) 仍能
【详解详析】(1)根据甲图,将S2的右接线柱与电流表负接线柱连接起来。
(2)电路正确连接后,当开关S、S1闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表测定值电阻的电流,由欧姆定律,电流表示数为I1,则电源的电压U=I1R0;
(3)当开关S、S2闭合,S1断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,由并联电路各支路互不影响,通过待测电阻的电流为:I0=I2-I1,由欧姆定律,则待测电阻:
Rx==;
(4)不改变甲图所示的电路,若开关S1始终处于断开状态,只闭合S,电流表测通过定值电阻的电流,由欧姆定律可得出电源电压;开关S、S2闭合,电流表测干路,根据并联电路各支路不影响,由并联电路电流的规律,可求出通过待测电阻的电流,由欧姆定律仍能求出未知电阻Rx的阻值.
2.(2021湖南益阳中考)24. 如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验电路,定值电阻R0=15Ω。
(1)请完善实验步骤
①只闭合开关S、S1,读