内容正文:
专题特训 特殊方法测电阻
类型一 等效法测电阻
1. 小明和小虎设计了如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值.实验器材有:电源(电压为4.5V)、滑动变阻器R(0~20Ω)、电阻箱R0(0~999.9Ω)、电流表、单刀双掷开关S及导线若干.
(1) 请根据图甲所示的电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整.
(2) 小明将S拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表的示数为0.36A.再将S拨至“2”,调节电阻箱,使电流表的示数为 0.36 A,此时电阻箱的示数如图丙所示.待测电阻Rx= 9.0 Ω.
0.36
9.0
(3) 把电阻箱的阻值从10.0Ω调到图丙所示的阻值时,小虎想先把“×10”挡从1调到0,再调“×1”挡.你认为他的想法是否妥当?答: 否 (是/否),理由是 电阻箱的阻值突然变小,电路中的电流可能会过大,可能损坏电流表和电源 .
(4) 测量结束断开开关后,应先拆除 电源 (电源/电流表)两端导线.
否
电阻箱的阻值突然变小,电路中的电流可能会过大,可能损坏电流表和电
源
电源
类型二 伏阻法测电阻
2. (2021·益阳)如图甲所示为测量未知电阻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,读出并记录电压表的示数U1.
② 只闭合开关 S、S2 ,读出并记录电压表的示数U2.
S、S2
(2) 若U1=1.5V,U2的大小如图乙所示,U2= 2.5 V,则Rx= 10 Ω.
2.5
10
(3) 为了多测几组实验数据减小实验误差,实验电路应如何改进?请在图丙虚线框中画出改进后的电路图.
类型三 安阻法测电阻
3. 学习了“电阻的测量”后,小华同学想将电流表改装成可直接测量电阻的仪表,并设计了如图甲所示的电路,M、N是连接待测电阻的接线柱.电流表选定量程为0~0.6A,电源电压为6V.
(1) 闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 B (A/B)端.
B
(2) 将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器滑片P,使电流表满偏(示数为0.6A),此时滑动变阻器接入电路的阻值为 10 Ω,此后保持滑片P的位置不变.
10
(3) 在M、N之间接入一个电阻,电流表指针位置如图乙所示,则电流大小为 0.1 A,接入电阻的阻值为 50 Ω.
(4) 综上可知,若通过电流表的电流为I,M、N间接入电阻的阻值表达式为R= -10 (用题目给定量、计算已得量表示,不标注单位).依据R与I的对应关系,将电流表表盘上的刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的仪表.将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,仪表盘上的刻度是 不均匀 (均匀/不均匀)的.
0.1
50
-10
不均匀
4. 为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”:将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图甲所示.未使用时,盒内开关断开,电流表无示数.使用时,将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2,经计算得知Rx的阻值.
请你解答下列问题:
(1) 在图乙的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图.
(2) 在你设计的电路中任选一种,推导出待测电阻Rx的数学表达式.(请注明所选择的电路,Rx的表达式用已知量和测量量表示)
解:若采用第一种电路,开关闭合时,被测电阻Rx与R0并联,电流表测干路中的电流,开关断开时,电路中只有Rx,可得U=(I1-I2)R0 ①,U=I2Rx ②,联立①②解得Rx=R0;若采用第二种电路,开关闭合时,R0被短路,电路中只有Rx,开关断开时,Rx与R0串联,则U=I1Rx ③,U=I2(R0+Rx) ④,联立③④解得Rx=R0
5. 某同学要比较精确地测出一个阻值大约为10Ω的未知电阻Rx,现有电源电压约为18V的电源(电压保持不变),量程为0~0.6A的电流表,三个阻值一定的电阻R1(20Ω)、R2(30Ω)、R3(100Ω),开关及导线若干.请合理选择器材设计实验.要求:
(1) 画出实验电路图.
解:(1) 如图所示
(2) 写出实验步骤及所要测量的物理量.
解:(2) ① 按电路图连接电路;② 只闭合开关S、S1,断开开关S2,读出电流表示数为I1;③ 只闭合开关S、S2,断开开关S1,读出电流表示数为I2
(3) 写出未知电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示).
解:(3) 未知电阻的数学表达式为Rx=(R1+R2)-R2或Rx=50