17.3 电阻的测量(知识解读)-2024-2025学年九年级物理全一册同步知识解读与专题训练(人教版)
2024-07-26
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2份
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44页
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版(2012)九年级全一册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第3节 电阻的测量 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 电阻的测量 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.94 MB |
| 发布时间 | 2024-07-26 |
| 更新时间 | 2024-07-26 |
| 作者 | 理化课代表精品中心 |
| 品牌系列 | 其它·其它 |
| 审核时间 | 2024-07-26 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/46520507.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
17.3 电阻的测量(知识解读)(原卷版)
•知识点1 伏安法测未知电阻的探究实验
•作业 巩固训练
知识点1
伏安法测未知电阻的探究实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:用电流表、电压表测出未知电阻(或小灯泡)的阻值。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
2、实验器材:干电池、开关、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、若干导线。
3、器材作用
(1)干电池:提供电压。
(2)开关:控制电路通断。
(3)电流表:测量电流大小。
(4)导线:连接电路。
(5)电压表:测量电压大小。
(6)滑动变阻器:a、保护电路;b、改变电路中的电流大小(或者改变电阻两端电压)。
(7)待测电阻:测量对象。
4、实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片 P的位置,改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值,I1、I2、I3 分别填入设计的记录表格。
步骤③根据每次记录的电压和电流值,求它的对应的电阻值,再求出它们的平均值。
步骤④整理实验器材。
5、实验补充
(1)伏安法:分别用电压表、电流表测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,求导体的电阻的办法叫“伏安法”。
(2)滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变定值电阻两端的电压;③改变通过定值电阻的电流。
【典例1-1】如图所示,小乐想用两块电流表、阻值已知的电阻R0,测量电阻Rx的阻值。小乐选择了满足实验要求的电源、电流表A1和A2,连接实验电路。电流表A1的示数用I1表示,电流表A2的示数用I2表示,用I1、I2和R0表示Rx,则下列四个表达式中正确的是( )
A.Rx= B.Rx= C.Rx= D.Rx=
【典例1-2】用如图所示电路测未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填:“A”或“B”)。某次实验时,读出电压表示数是3V,如果保持滑片位置不变,将Rx换成一个阻值比它大的电阻接入电路,闭合开关,电压表示数会 3V。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【典例1-3】综合实践课上,小明同学用“伏安法”测量小灯泡正常发光时的电阻,选用的小灯泡L标有“2.5V”字样、电源电压恒为4.5V、滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,帮小明完成实物电路的连接;
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应处于最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关进行实验,移动滑动变阻器的滑片P过程中,他应注视 (选填“电压表”、“电流表”或“滑动变阻器”)的变化情况,当停止移动滑片P时,他发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗,其原因可能是 (选填字母符号);
A.滑动变阻器接触不良 B.小灯泡短路
(4)排除故障后继续实验,他将得到的数据记录在表中,当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。他发现小灯泡电阻发生了变化,其本质原因是由于灯丝电阻受 的影响;
序号
U/V
I/A
R/Ω
1
1.0
0.18
5.6
2
1.5
0.22
6.8
3
2.0
0.24
8.3
4
2.5
(5)实验结束后,他看见桌面上还有一个阻值为15Ω的定值电阻,想按照表格给定的四组电压值,探究“导体中电流与电压的关系”,但使用目前滑动变阻器无法完成,若想完成实验,可选择以下哪种规格的滑动变阻器 (填字母)。
A.“40Ω 1A” B.“50Ω 1A” C.“60Ω 1A”
【变式1-1】如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法错误的是( )
A.实验原理是
B.多次测量取平均值是为了减小误差
C.滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流
D.若将定值电阻R换成小灯泡,可以探究电流与电压的关系
【变式1-2】老师给小红一个暗箱,其表面有两个接线柱M、N, 它们之间电阻值RMN恒定不变。小红利用如图甲所示电路(电源电压不变)进行实验:在开关S、S₁都闭合和开关S 闭合、S₁断开两种情况下,改变电阻箱R₁的阻值,读取电流表示数,绘制了如图乙所示的电流表示数I随R₁变化的曲线。请解答下列问题:
(1)图乙中曲线 (选填“A”或“B”)是根据开关S 、S₁均闭合时测得的实验数据绘制的;
(2)求电源电压U的值和RMN的阻值
【变式1-3】小明利用图甲所示的装置测量定值电阻的阻值。
(1)小明连成如图甲所示的电路,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)在连接电路时,当把最后一根导线连接完时,电压表和电流表都有较大示数(元件连接没有错误)。请你指出小明在连接电路时出现的两个问题:① ;② ;
(3)实验中,当电压表的示数为2.8V时,电流表的示数如图乙所示,则可求得定值电阻的阻值为 ;
(4)同组的小华同学继续向 (选填“A”或“B”)端移动滑片P,适当减小电阻两端的电压,并进行了多次测量,实验记录表格设计如表:表格中有待完善之处是: ;
实验次数
1
2
3
4
5
电压
电流
电阻
平均电阻
(5)实验完成后,他们又利用如图丙所示的电路测量另一个未知电阻的阻值(阻值已知)。实验过程如下,请你帮他们完成实验。
①闭合开关S、,读出此时电压表的示数为;
②闭合开关S,断开,读出此时电压表的示数为;
③未知电阻阻值 (用、和表示)。
【变式1-4】小明在实验室做“测量定值电阻R的阻值”实验,所使用的电源电压恒为3V,滑动变阻器的最大阻值为R,待测电阻Rx的阻值约为10Ω。
(1)如图所示是小明连接的实验电路。
①闭合开关,电压表 示数,电流表 示数;(均选填“有”或“无”)
②该电路中存在导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的实物电路连接图 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.26A时,电压表的示数如图乙所示。
①此次测量的待测电阻Rx的阻值为 Ω;
②为了使测量值更接近真实值,下一步,应将滑片向 (选填“C”或“D”)端移动,进行多次测量并计算电阻阻值的平均值,目的是 ;
(3)在实验过程中,电流表突然损坏而无法正常使用,小明用一根导线替代电流表,利用现有器材也测出了一组数据并计算出了待测电阻的阻值操作步骤如下:
①调节滑片P至滑动变阻器的阻值 处,闭合开关,读出电压表示数为U1;
② ,读出电压表示数为U2,即电源电压;
③待测电阻Rx= (用已知量和测量量表示)。
一、单选题
1.某同学利用如图所示电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“;1A字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1∶2
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻R,不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系
A.①④ B.②④ C.①② D.③④
2.用“伏安法测电阻”的实验中,丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了的图像,如图所示。对于图像的分析,以下说法错误的是( )
A.图甲是定值电阻的图像,图乙是小灯泡的图像
B.由图像可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由乙图及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
D.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡的电阻
3.关于“探究电流与电阻的关系”和“伏安法测电阻”两个实验,下列说法中正确的是( )
A.都采用了控制变量的研究方法
B.多次测量的目的是相同的
C.实验电路图是相同的
D.使用滑动变阻器的目的是完全相同的
4.在物理实验中,对物理量进行多次测量,有的是为了通过多次测量减小误差,有的是为了通过多次测量寻找规律,下面四个实验中,通过多次测量减小误差的是( )
①在探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系时,测量多组对应的干路电流和各支路电流
②在用刻度尺测量物理课本的长度时,测量多组长度值
③在探究电流与电压的关系时,测量同一段导体对应的多组电压和电流
④在测量定值电阻的阻值时,测量多组对应的电流和电压
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有①④正确 D.只有②④正确
5.在电学中,有四个同学们非常熟悉的实验:关于这四个电学实验,下列说法中正确的是( )
①“探究电流与电阻的关系”的实验中,滑动变阻器的作用是要控制定值电阻两端的电压不变
②“用伏安法测小灯泡电阻的阻值”的实验中,滑动变阻器的作用是为了方便多次测量求平均值来减小误差
③“探究电流与电压的关系”的实验中,可用小灯泡替代定值电阻
④“探究影响电阻大小的因素”的实验中,需要采用控制变量法和转换法
A.只有①④正确 B.只有②③正确 C.只有①②正确 D.只有②③④正确
6.如图所示的电路图可进行多个电学实验,关于各实验描述正确的是( )
A.若图中电压表损坏,该电路图可利用最大阻值已知的滑动变阻器测出电阻R的阻值
B.若将定值电阻改为灯泡,移动滑片,可以多次测出灯泡电阻求均值以减小误差
C.若将图中电压表和电流表的位置互换,闭合开关后两表示数均变小
D.若将定值电阻改为灯泡,闭合开后小灯泡不亮,两电表示数均很小,一定是灯泡短路了
7.如图所示,开关S闭合后,若甲、乙两表是电压表,示数之比。开关S断开后,若甲、乙两表是电流表,则两表的示数之比为( )
A. B. C. D.
8.如图所示,是几个同学在没有电压表的情况下,利用电流表和已知阻值的电阻R0设计的四个测未知电阻Rx阻值的电路,其中不可行的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题
9.如图所示是测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端的电压保持不变,定值电阻R0=10Ω。请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理。
(1)实验步骤:
①只闭合开关S和S1,读出并记录电流表的示数I1。
② ,读出并记录电流表的示数I2。
③计算Rx的阻值。
(2)I1=0.3A,I2=0.5A,则Rx= Ω。
10.学习小组利用“伏安法”测未知定值电阻Rx阻值实验中,三次实验测得电阻分别为8.8Ω、9.0Ω、9.2Ω,则记录实验结果为 Ω,本实验完成3次测量的好处是
11.小靖想利用如图所示器材测量未知电阻Rx的阻值,先闭合开关S、S1,记下电压表的示数U1,接下来应进行的实验操作是 ,则Rx= (用测得的量与已知量表示)。
12.如图所示,将R₁、R₂、R3、R4、R5五只阻值不等的电阻并联后接在电源电压为6V的电路中,若电阻R₁的阻值为50Ω,R5为10Ω,且R₁>R₂>R₃>R4>R5。当电键S闭合后,可判断电流表的示数不大于 A,且不小于 A。
三、实验题
13.在“测量小灯泡电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表,开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整 ;
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 (选填字母代号);
A.电流表短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻约为 (结果保留一位小数);
(5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的图像如图丙所示,通过分析图像,写出一条你发现的结论 ;
(6)完成上述实验后,小刚把一个定值电阻接在原电路电流表的位置,如图所示,利用该电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①连接好实验电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表 (选填“A”或“B”)点的接线改接到C点,读出电压表的示数为U;
③则小灯泡正常发光时的电阻的表达式 (用、和U表示)。
14.小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻,图乙是小明未完成连接的实验电路,电源电压为3V。
(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,完成图乙中实验电路的连接 ;
(2)试触开关时,若发现电流表无示数,电压表示数较大,其故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)故障排除后,闭合开关进行实验,移动滑片,进行了六次实验,记录实验数据并在U﹣I图像中描点,得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图丙所示。则根据图像可知:
①小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 ;
A.40Ω;1A B.60Ω;1A C.35Ω;2A D.15Ω;2A
③通过图丙可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明 ;
(4)若实验过程中发现电压表损坏,现增加一个已知阻值为的定值电阻和一个开关,设计如图丁所示的电路,也能测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤如下:
①闭合开关S、断开开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和,记下此时电流表的示数为;
③保持开关S和闭合, ,记下此时电流表的示数为;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为: (用、、和表示)。
15.某兴趣小组利用学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器,开关、导线若干来测量一个未知的小灯泡的电阻的值。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整 (要求:滑片向左滑动时灯泡变亮)
(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于 (选填:A/B)端;
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数如图乙,此时的阻值为 Ω,接下来 (能/不能)用多次测量取平均值的方法来减小误差。
(4)完成实验后,小明再利用图甲所示的电路探究“电压一定,电流与电阻的关系”将小灯泡更换为定值电阻,增添了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,调整电源电压为4.5V,继续实验。
①他先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关S,调节滑片P到适当位置,控制电压表示数为2V不变,读出电流表示数记录下来;
②断开开关S,小明用10Ω的电阻代替5Ω的电阻,直接闭合开关S,此时电压表示数会 2V(选填“大于”、“小于”或“等于”),接着应移动滑片P使电压表示数仍为2V,则应将滑动变阻器接入电路的阻值 (填“调大”或“调小”)。
16.为了用电流表、电压表测定值电阻的阻值,实验小组设计了如图甲所示的电路.请你回答下列问题:
连接电路时,开关应处于 状态。闭合开关后,电流表和电压表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,电压表的最小分度值是 V,则此时电阻的测量值 Ω。为了测量的电阻值更精确,我们可以通过 方式获得多组数据,进而归纳得出实验结论。
17.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)实验的原理是 。
(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V, 为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端移动;
(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为 A.此时小灯泡的电阻是 Ω (保留1位小数);
(4)小灯泡的Ⅰ-U关系如图丙,当小灯泡的两端电压增大时,它的电阻 ,其原因是灯丝电阻受 的影响;
(5)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丁所示的电路,测出了Rx的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S, 读出电流表的示数,记为I1;
②将滑片移到b端,闭合开关S, 读出电流表的示数,记为I2;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则Rx= 。
18.小明使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,电压为3V的电源以及规格为“10Ω,0.5A”的滑动变阻器等器材,来“探究电流与电阻的关系”。
(1)他首先将5Ω的电阻接入了图甲的电路中,检查时发现电路中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)电路正确连接后,闭合开关时发现,此时电压表和电流表均无示数,他判断产生此现象的原因是 (选填“定值电阻”或“滑动变阻器”)断路。排除故障后移动滑动变阻器的滑片,电流表示数如图乙所示,则此时电压表示数为 V;
(3)当定值电阻由5Ω换为10Ω时,为达到实验要求,需向 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片。
(4)小明按上述方法,更换不同阻值的电阻进行了多次实验后,得出结论: 。
(5)小明又设计了图丙所示的电路测量额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,电源电压保持不变,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下:
①闭合S、S2,调节滑片使电流表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,断开S2,闭合S1,读出电流表的示数I1;
③小灯泡正常发光时的阻值为 (用已知物理量和测得量字母表示)。
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17.3 电阻的测量(知识解读)(解析版)
•知识点1 伏安法测未知电阻的探究实验
•作业 巩固训练
知识点1
伏安法测未知电阻的探究实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:用电流表、电压表测出未知电阻(或小灯泡)的阻值。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
2、实验器材:干电池、开关、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、若干导线。
3、器材作用
(1)干电池:提供电压。
(2)开关:控制电路通断。
(3)电流表:测量电流大小。
(4)导线:连接电路。
(5)电压表:测量电压大小。
(6)滑动变阻器:a、保护电路;b、改变电路中的电流大小(或者改变电阻两端电压)。
(7)待测电阻:测量对象。
4、实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片 P的位置,改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值,I1、I2、I3 分别填入设计的记录表格。
步骤③根据每次记录的电压和电流值,求它的对应的电阻值,再求出它们的平均值。
步骤④整理实验器材。
5、实验补充
(1)伏安法:分别用电压表、电流表测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,求导体的电阻的办法叫“伏安法”。
(2)滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变定值电阻两端的电压;③改变通过定值电阻的电流。
【典例1-1】如图所示,小乐想用两块电流表、阻值已知的电阻R0,测量电阻Rx的阻值。小乐选择了满足实验要求的电源、电流表A1和A2,连接实验电路。电流表A1的示数用I1表示,电流表A2的示数用I2表示,用I1、I2和R0表示Rx,则下列四个表达式中正确的是( )
A.Rx= B.Rx= C.Rx= D.Rx=
【答案】B
【详解】由电路图可知,当闭合开关时,两电阻并联,电流表A1测量通过R0的电流,电流表A2测量通过Rx的电流;由于并联电路中各支路用电器两端的电压等于电源两端电压,根据欧姆定律可知,电源电压为
U=I1R0
则待测电阻Rx的阻值为
故B正确,ACD错误。
故选B。
【典例1-2】用如图所示电路测未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填:“A”或“B”)。某次实验时,读出电压表示数是3V,如果保持滑片位置不变,将Rx换成一个阻值比它大的电阻接入电路,闭合开关,电压表示数会 3V。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】 B 大于
【详解】[1][2]为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即B端;某次实验时,读出电压表示数是3V,如果保持滑片位置不变,将Rx换成一个阻值比它大的电阻接入电路,因电阻变大,由分压原理,电阻的电压变大,故电压表示数会大于3V。
【典例1-3】综合实践课上,小明同学用“伏安法”测量小灯泡正常发光时的电阻,选用的小灯泡L标有“2.5V”字样、电源电压恒为4.5V、滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,帮小明完成实物电路的连接;
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应处于最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关进行实验,移动滑动变阻器的滑片P过程中,他应注视 (选填“电压表”、“电流表”或“滑动变阻器”)的变化情况,当停止移动滑片P时,他发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗,其原因可能是 (选填字母符号);
A.滑动变阻器接触不良 B.小灯泡短路
(4)排除故障后继续实验,他将得到的数据记录在表中,当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。他发现小灯泡电阻发生了变化,其本质原因是由于灯丝电阻受 的影响;
序号
U/V
I/A
R/Ω
1
1.0
0.18
5.6
2
1.5
0.22
6.8
3
2.0
0.24
8.3
4
2.5
(5)实验结束后,他看见桌面上还有一个阻值为15Ω的定值电阻,想按照表格给定的四组电压值,探究“导体中电流与电压的关系”,但使用目前滑动变阻器无法完成,若想完成实验,可选择以下哪种规格的滑动变阻器 (填字母)。
A.“40Ω 1A” B.“50Ω 1A” C.“60Ω 1A”
【答案】 右 电压表 A 9.6 温度 C
【详解】(1)[1]灯泡的额定电压为2.5V,则电压表的量程为0~3V,电压表与灯泡并联;根据常识,灯泡正常发光时的电流约为0.3A左右,则电流表的量程为0~0.6A,电流表与灯泡串联,实物电路图如下图所示:
(2)[2]为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应处于最大阻值处,即最右端。
(3)[3]闭合开关进行实验,移动滑动变阻器的滑片P过程中,他应注视电压表的变化情况,使灯泡两端的电压等于额定电压。
[4]电表指针左右摆动,小灯泡也忽明忽暗,说明电路电流不稳定,可能是电路某处接触不良造成的,即滑动变阻器接触不良。
故选A。
(4)[5]由乙图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.26A,则灯泡正常发光时的电阻
[6]灯丝电阻受温度的影响,灯丝电阻随温度的升高而增大,所以灯泡电阻发生了变化。
(5)[7]为完成实验,也可以只更换滑动变阻器,电源电压仍为4.5V,第1次实验时电压表示数最小为1V,则变阻器两端的最大电压为4.5V-1V=3.5V,由串联分压的规律可得
即
解得R滑大=52.5Ω,即更换一个最大阻值不小于52.5Ω的滑动变阻器,所以滑动变阻器应选C规格,即“60Ω 1A”的滑动变阻器。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式1-1】如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法错误的是( )
A.实验原理是
B.多次测量取平均值是为了减小误差
C.滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流
D.若将定值电阻R换成小灯泡,可以探究电流与电压的关系
【答案】D
【详解】A.在“伏安法测电阻”的实验中,用电流表测通过电阻的电流,用电压表测电阻两端的电压,求出电阻阻值,因此实验原理是,故A正确,不符合题意;
B.在“伏安法测电阻”的实验中,应多次测量取平均值减小误差,故B正确,不符合题意;
C.在“伏安法测电阻”的实验中,滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压,从而改变通过电阻的电流,得出多组数据,故C正确,不符合题意;
D.在探究电流与电压的关系实验中,电阻的阻值要保持一定,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,因此将定值电阻R换成小灯泡,不能探究电流与电压的关系,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式1-2】老师给小红一个暗箱,其表面有两个接线柱M、N, 它们之间电阻值RMN恒定不变。小红利用如图甲所示电路(电源电压不变)进行实验:在开关S、S₁都闭合和开关S 闭合、S₁断开两种情况下,改变电阻箱R₁的阻值,读取电流表示数,绘制了如图乙所示的电流表示数I随R₁变化的曲线。请解答下列问题:
(1)图乙中曲线 (选填“A”或“B”)是根据开关S 、S₁均闭合时测得的实验数据绘制的;
(2)求电源电压U的值和RMN的阻值
【答案】 B U=3I0R0, RMN=R0
【详解】(1)[1]由图甲可知,在开关S 闭合、S₁断开时,RMN和电阻箱R₁串联;开关S、S₁都闭合时,RMN被短路。由图乙可知,当电阻箱R₁阻值相等时,B曲线的电流更大,说明电路中总电阻较小,只有电阻箱R₁连入电路,即此时开关S、S₁都闭合。
(2)[2]开关S、S₁都闭合时,RMN被短路,只有电阻箱R₁连入电路, R₁两端的电压即为电源电压。由(1)可知,应选取B曲线的数据进行计算。当R1=3R0时,电路中电流为I0,则电源电压为
电源电压不变,当时,电路中电流也为I0,说明此时电路中总电阻也为3R0,所以
【变式1-3】小明利用图甲所示的装置测量定值电阻的阻值。
(1)小明连成如图甲所示的电路,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)在连接电路时,当把最后一根导线连接完时,电压表和电流表都有较大示数(元件连接没有错误)。请你指出小明在连接电路时出现的两个问题:① ;② ;
(3)实验中,当电压表的示数为2.8V时,电流表的示数如图乙所示,则可求得定值电阻的阻值为 ;
(4)同组的小华同学继续向 (选填“A”或“B”)端移动滑片P,适当减小电阻两端的电压,并进行了多次测量,实验记录表格设计如表:表格中有待完善之处是: ;
实验次数
1
2
3
4
5
电压
电流
电阻
平均电阻
(5)实验完成后,他们又利用如图丙所示的电路测量另一个未知电阻的阻值(阻值已知)。实验过程如下,请你帮他们完成实验。
①闭合开关S、,读出此时电压表的示数为;
②闭合开关S,断开,读出此时电压表的示数为;
③未知电阻阻值 (用、和表示)。
【答案】 连接电路时,开关没有断开 滑动变阻器连入电路时的阻值没有调到最大值 10 B 表格中各物理量要有单位
【详解】(1)[1]电路中定值电阻与滑动变阻器串联,滑动变阻器采用一上一下的方式接入电路。完整电路如图所示:
(2)[2][3]根据题意可知,当把最后一根导线连接完时,电压表和电流表都有较大示数,说明电路连接时存在的问题有:①连接电路时,开关没有断开;②滑动变阻器连入电路时的阻值没有调到最大值。
(3)[4]电流表接入电路的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,根据指针位置得到电流表示数为0.28A;根据欧姆定律得,定值电阻的阻值为
(4)[5]减小电阻两端的电压,电源电压不变,需要增加滑动变阻器两端的电压,所以要继续向B端移动滑片P。
[6]根据表格可知,表格中各物理量要有单位。
(5)[7]①闭合开关S、,电路是只有的简单电路,电压表测量电源电压,用电压表测出电源的电压为;
②闭合开关S,断开,两电阻串联,电压表测量两端电压,用电压表测出待测器电阻两端的电压;③由串联电路电压之间的关系知
由欧姆定律得,通过未知电阻的电流
未知电阻的阻值
【变式1-4】小明在实验室做“测量定值电阻R的阻值”实验,所使用的电源电压恒为3V,滑动变阻器的最大阻值为R,待测电阻Rx的阻值约为10Ω。
(1)如图所示是小明连接的实验电路。
①闭合开关,电压表 示数,电流表 示数;(均选填“有”或“无”)
②该电路中存在导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的实物电路连接图 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.26A时,电压表的示数如图乙所示。
①此次测量的待测电阻Rx的阻值为 Ω;
②为了使测量值更接近真实值,下一步,应将滑片向 (选填“C”或“D”)端移动,进行多次测量并计算电阻阻值的平均值,目的是 ;
(3)在实验过程中,电流表突然损坏而无法正常使用,小明用一根导线替代电流表,利用现有器材也测出了一组数据并计算出了待测电阻的阻值操作步骤如下:
①调节滑片P至滑动变阻器的阻值 处,闭合开关,读出电压表示数为U1;
② ,读出电压表示数为U2,即电源电压;
③待测电阻Rx= (用已知量和测量量表示)。
【答案】 有 无 10 C 减小误差 最大 调节滑片P至滑动变阻器的阻值最小处
【详解】(1)①[1][2]由图可知,闭合开关,电压表与电流表串联后并联在待测电阻Rx的两端,电压表测量待测电阻Rx两端的电压,有示数;因电压表内阻很大,可视为断路,故电流表无示数。
②[3]该实验中,电压表应与Rx并联,故连接与滑动变阻器之间的导线接错,应与电压表的正接线柱相连,正确的电路连接如图所示:
(2)①[4]如图乙所示,电压表选用的是小量程,分度值为0.1V,电压表的示数为2.6V,此时通过的电流为0.26A,根据欧姆定律可得待测电阻Rx的阻值为
②[5][6]为了使测量值更接近真实值并保护电路安全,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,故滑片向C端移动,进行多次测量并计算电阻阻值的平均值,以减小实验误差。
(3)①[7]用一根导线替代电流表,Rx与滑动变阻器串联,电压表测量Rx两端的电压,实验时,应先将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,闭合开关,滑动变阻器以最大阻值R接入电路,Rx两端电压为U1。
②[8]再调节滑片,当滑片位于最小阻值处时,变阻器接入电路的电阻为0,Rx两端电压为U2,为电源电压。
③[9]当滑动变阻器的滑片调到阻值最大处时,通过Rx的电流为
则待测电阻为
一、单选题
1.某同学利用如图所示电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“;1A字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1∶2
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻R,不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系
A.①④ B.②④ C.①② D.③④
【答案】C
【详解】③.由表中数据,考虑到误差因素,电阻大小为
③错误;
①.由电阻的串联规律和欧姆定律,电路的最小电流
序号“1”的实验数据不是本实验中测得的,①正确;
②.序号“4”的实验中,待测电阻的电压为
根据串联电路电压的规律,滑动变阻器的电压为
由分压原理,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为
②正确;
④.探究电流与电阻的关系,要控制电压不变,记录电流随电阻的变化关系,因只一个电阻,所以仅用该同学的实验器材就不能探究电流与电阻的关系,④错误;
综上,正确的说法有①②,错误的有③④,故C正确,ABD错误。
故选C。
2.用“伏安法测电阻”的实验中,丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了的图像,如图所示。对于图像的分析,以下说法错误的是( )
A.图甲是定值电阻的图像,图乙是小灯泡的图像
B.由图像可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由乙图及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
D.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡的电阻
【答案】D
【详解】A.根据图甲可知,电压与电流成正比,因此该电阻为定值电阻,所以图甲是定值电阻的图像,则图乙是灯泡的图像,故A正确,不符合题意;
B.由图像甲可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比,故B正确,不符合题意;
C.由乙图可知,电流与电压不成正比,且电压变化比电流变化快,所以灯泡电阻逐渐增大,灯泡电压和电流越大,灯泡越亮,温度越高,由此可知,小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大,故C正确,不符合题意;
D.灯泡的电阻是变化的,多次测量求其平均值是没有意义的,故D错误,符合题意。
故选D。
3.关于“探究电流与电阻的关系”和“伏安法测电阻”两个实验,下列说法中正确的是( )
A.都采用了控制变量的研究方法
B.多次测量的目的是相同的
C.实验电路图是相同的
D.使用滑动变阻器的目的是完全相同的
【答案】C
【详解】A.探究电流跟电阻的关系时,采用控制变量法,要控制电压不变,伏安法测电阻实验没有采取控制变量法,故A错误;
B.“探究电流与电阻的关系”实验,为得出普遍性的规律,要多次测量;而伏安法测量电阻时,为提高测量的准确程度,减小误差,要多次测量取平均值,故B错误;
C.两个实验的电路如下
电路图是相同的,故C正确;
D.探究电流跟电阻的关系时,根据控制变量法,要控制电阻的电压不变,故变阻器的作用是控制电阻的电压不变,伏安法测量电阻时,要多次测量,故变阻器的作用是改变电阻的电压和通过的电流,故D错误。
故选C。
4.在物理实验中,对物理量进行多次测量,有的是为了通过多次测量减小误差,有的是为了通过多次测量寻找规律,下面四个实验中,通过多次测量减小误差的是( )
①在探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系时,测量多组对应的干路电流和各支路电流
②在用刻度尺测量物理课本的长度时,测量多组长度值
③在探究电流与电压的关系时,测量同一段导体对应的多组电压和电流
④在测量定值电阻的阻值时,测量多组对应的电流和电压
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有①④正确 D.只有②④正确
【答案】D
【详解】①在探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系时,测量多组对应的干路电流和各支路电流,是为了寻找普遍规律,避免结论的偶然性,故①不符合题意;
②在用刻度尺测量物理课本的长度时,多次测量求平均值,可以减小误差,故②符合题意;
③在探究电流与电压的关系时,测量同一段导体对应的多组电压和电流,是为了寻找普遍规律,避免结论的偶然性,故③不符合题意;
④在测量定值电阻的阻值时,测量多组对应的电流和电压,是为了求几次所测量电阻的平均值减小误差,故④符合题意。
故选D。
5.在电学中,有四个同学们非常熟悉的实验:关于这四个电学实验,下列说法中正确的是( )
①“探究电流与电阻的关系”的实验中,滑动变阻器的作用是要控制定值电阻两端的电压不变
②“用伏安法测小灯泡电阻的阻值”的实验中,滑动变阻器的作用是为了方便多次测量求平均值来减小误差
③“探究电流与电压的关系”的实验中,可用小灯泡替代定值电阻
④“探究影响电阻大小的因素”的实验中,需要采用控制变量法和转换法
A.只有①④正确 B.只有②③正确 C.只有①②正确 D.只有②③④正确
【答案】A
【详解】①“探究电流与电阻的关系”的实验中,要控制定值电阻两端的电压不变,滑动变阻器的作用是要控制定值电阻两端的电压不变;
②“用伏安法测小灯泡电阻的阻值”的实验中,滑动变阻器的作用是保护电路与改变灯泡的电压与电流,而不同电压下灯泡的电阻不同,求平均值是无意义的;
③“探究电流与电压的关系”的实验中,要控制电阻不变,灯泡的电阻随温度的改变而改变,不能用小灯泡替代定值电阻,故③错误;
④“探究影响电阻大小的因素”的实验中,电阻大小与多个因素有关,研究与其中一个因素关系时,采用控制变量法、电阻大小无法直接看出,可通过电流表示数大小看出,采用转换法。综上所述,故A正确,BCD错误。
故选A。
6.如图所示的电路图可进行多个电学实验,关于各实验描述正确的是( )
A.若图中电压表损坏,该电路图可利用最大阻值已知的滑动变阻器测出电阻R的阻值
B.若将定值电阻改为灯泡,移动滑片,可以多次测出灯泡电阻求均值以减小误差
C.若将图中电压表和电流表的位置互换,闭合开关后两表示数均变小
D.若将定值电阻改为灯泡,闭合开后小灯泡不亮,两电表示数均很小,一定是灯泡短路了
【答案】A
【详解】A.若图中电压表损坏,滑动变阻器最大阻值已知为,将滑片移到最左端,读出电流为,则电源电压为
①
将滑片移到最右端,读出电流为,则电源电压为
②
联立①②,可解出电阻R的阻值,故A正确;
B.灯泡的电阻随温度升高而变大,求平均值无意义,故B错误;
C.若将图中电压表和电流表的位置互换,电压表串联到电路中,测电源电压,示数变大,故C错误;
D.若将定值电阻改为灯泡,闭合开关后小灯泡不亮,两电表示数均很小,有可能是因为变阻器阻值太大,电路电流太小,故D错误。
故选A。
7.如图所示,开关S闭合后,若甲、乙两表是电压表,示数之比。开关S断开后,若甲、乙两表是电流表,则两表的示数之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】当开关S闭合,甲,乙两表是电压表时,两电阻串联,甲表测总电压,乙表测两端的电压。在串联电路中,电压之比与电阻之比成正比,故
又因为,解得
当开关S断开,甲,乙两表是电流表时,并联,乙表测总电流,甲表测通过的电流。在并联电路中,电流之比与电阻之比成反比,故
故选A。
8.如图所示,是几个同学在没有电压表的情况下,利用电流表和已知阻值的电阻R0设计的四个测未知电阻Rx阻值的电路,其中不可行的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.如图,只能测出通过Rx的电流,无法得到Rx两端的电压,因此无法得出Rx的阻值,故A符合题意;
B.如图,可以直接测出通过Rx的电流,通过并联电路电压的特点可得出Rx两端的电压为I1R0,从而根据得出Rx的阻值,故B不符合题意;
C.如图,当开关S闭合时,电流表测干路电流I,开关S断开时,电流表测通过R0的电流I0,根据并联电路电流的特点,可得出通过Rx的电流;通过并联电路电压的特点可得出Rx两端的电压为I0R0,从而根据得出Rx的阻值,故C不符合题意;
D.如图,当开关S闭合时,电路为只有Rx的简单电路,电流表可以直接测出通过Rx的电流Ix,开关S断开时,电流表测通过R0和Rx的电流Ix0,根据电源电压不变可得出
IxRx=(R0+Rx)Ix0
从而得出Rx的阻值,故D不符合题意。
故选A。
二、填空题
9.如图所示是测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端的电压保持不变,定值电阻R0=10Ω。请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理。
(1)实验步骤:
①只闭合开关S和S1,读出并记录电流表的示数I1。
② ,读出并记录电流表的示数I2。
③计算Rx的阻值。
(2)I1=0.3A,I2=0.5A,则Rx= Ω。
【答案】 断开开关S1,闭合开关S和S2 15
【详解】(1)②[1]根据实验目的和等效替代的思想可知,实验操作是:断开开关S1,闭合开关S和S2,读出并记录电流表的示数I2。
(2)[2]在步骤①中,Rx和R0并联,电流表测定值电阻的电流,由欧姆定律,定值电阻两端的电压为
根据并联电路电压的规律,Rx两端的电压等于定值电阻两端的电压,即
在步骤②中,电流表测Rx与R0并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,根据并联电路电流的规律,通过Rx的电流为
则Rx的阻值为
若I1=0.3A,I2=0.5A,则
10.学习小组利用“伏安法”测未知定值电阻Rx阻值实验中,三次实验测得电阻分别为8.8Ω、9.0Ω、9.2Ω,则记录实验结果为 Ω,本实验完成3次测量的好处是
【答案】 9.0 求平均值,减小测量误差
【详解】[1]三次实验测得电阻的平均值
则记录实验结果为9.0Ω。
[2]本实验多次测量的目的是求平均值,减小实验误差。
11.小靖想利用如图所示器材测量未知电阻Rx的阻值,先闭合开关S、S1,记下电压表的示数U1,接下来应进行的实验操作是 ,则Rx= (用测得的量与已知量表示)。
【答案】 断开S1,记下电压表示数U2 R0
【详解】[1][2]先闭合开关S、S1,记下电压表示数U1。此时电阻Rx短路,电压表示数即电源电压;再断开S1,记下电压表示数U2,此时两电阻串联,电压表测R0的电压,根据串联电路电压的规律,待测电阻的电压为
Ux=U1-U2
根据串联电路分压规律可得
解得
12.如图所示,将R₁、R₂、R3、R4、R5五只阻值不等的电阻并联后接在电源电压为6V的电路中,若电阻R₁的阻值为50Ω,R5为10Ω,且R₁>R₂>R₃>R4>R5。当电键S闭合后,可判断电流表的示数不大于 A,且不小于 A。
【答案】 2.5A 1.1A
【详解】[1] 从图可知,R1、R2、R3、R4、R5五只阻值不等的电阻并联,电阻R1、R5的阻值已知,若R2、R3、R4三个电阻的阻值最小时,则整个电路的电阻就最小,根据欧姆定律,此时电路中的电流就最大。所以,根据R1=50Ω,R5=10Ω,且R1>R2>R3>R4>R5,当R2=R3=R4=R5=10Ω时,可算出并联电路总电阻为
所以
电流表的最大电流为
[2]若R2、R3、R4三个电阻的阻值最大时,则整个电路的电阻就最大,根据欧姆定律,此时电路中的电流就最小。所以,根据R1=50Ω,R5=10Ω,且R1>R2>R3>R4>R5,当R2=R3=R4=R1=50Ω时,可算出并联电路总电阻为
所以
电流表的最小电流为
三、实验题
13.在“测量小灯泡电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表,开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整 ;
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 (选填字母代号);
A.电流表短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻约为 (结果保留一位小数);
(5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的图像如图丙所示,通过分析图像,写出一条你发现的结论 ;
(6)完成上述实验后,小刚把一个定值电阻接在原电路电流表的位置,如图所示,利用该电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①连接好实验电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表 (选填“A”或“B”)点的接线改接到C点,读出电压表的示数为U;
③则小灯泡正常发光时的电阻的表达式 (用、和U表示)。
【答案】 A B 0.28 8.9Ω 小灯泡的电阻是变化的 B
【详解】(1)[1]在“测量小灯泡电阻”的实验中,小灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在灯泡两端,待测小灯泡的额定电压为2.5V,电压表应选择小量程接入电路,如图所示:
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即A端。
(3)[3]闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路;小灯泡不发光,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,即造成这一现象的原因可能是小灯泡短路。故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(4)[4]排除故障后,移动滑片P,某次实验时读出电压表的示数为2.5V,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.28A。
[5]则小灯泡正常发光时的电阻约为
(5)[6]由图丙可知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻随电压增大而增大。
(6)[7]保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表B点的接线改接到C点,此时测量灯泡和电阻的总电压读出电压表的示数为U。
[8]电阻的电压为
此时电路中的电流
小灯泡正常发光时的电阻的表达式
14.小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻,图乙是小明未完成连接的实验电路,电源电压为3V。
(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,完成图乙中实验电路的连接 ;
(2)试触开关时,若发现电流表无示数,电压表示数较大,其故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)故障排除后,闭合开关进行实验,移动滑片,进行了六次实验,记录实验数据并在U﹣I图像中描点,得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图丙所示。则根据图像可知:
①小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 ;
A.40Ω;1A B.60Ω;1A C.35Ω;2A D.15Ω;2A
③通过图丙可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明 ;
(4)若实验过程中发现电压表损坏,现增加一个已知阻值为的定值电阻和一个开关,设计如图丁所示的电路,也能测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤如下:
①闭合开关S、断开开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和,记下此时电流表的示数为;
③保持开关S和闭合, ,记下此时电流表的示数为;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为: (用、、和表示)。
【答案】 断路 16.7 B 灯丝电阻随温度升高而增大 移动滑动变阻器的滑片至最右端
【详解】(1)[1]由图甲得,灯泡与变阻器串联,电压表测量灯泡电压,灯泡的额定电压为2.5V,则电压表的量程选用0~3V即可,电流表测量电路电流,滑片向右移动,变阻器接入电路电阻变大,则变阻器的左下接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[2]试触开关时,若发现电流表无示数,电压表示数较大,其故障原因可能是小灯泡与灯泡并联的电压表断路。
(3)[3]由欧姆定律得,小灯泡正常发光时的电阻为
[4]由图像得,电路电流最小为0.05A,此时灯泡的电压为0.5V,变阻器的电压为
由欧姆定律得,此时变阻器接入电路中电阻为
实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为“60Ω;1A”,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
[5]由图像得,灯泡的电压、电流变大时,灯泡电功率变大,灯丝温度较高,灯丝电阻较大,说明灯丝电阻随温度升高而增大。
(4)[6][7]①闭合开关S、断开开关,灯泡L、定值电阻R0、变阻器R串联,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为,此时灯泡正常发光,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和,灯泡短路,变阻器与定值电阻R0串联,记下此时电流表的示数为,则电源电压为
③保持开关S和闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,电路为R0的简单电路,记下此时电流表的示数为,由欧姆定律得,电源电压为
则
④灯泡正常发光的电压为
由欧姆定律得,小灯泡正常发光时电阻为
15.某兴趣小组利用学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器,开关、导线若干来测量一个未知的小灯泡的电阻的值。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整 (要求:滑片向左滑动时灯泡变亮)
(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于 (选填:A/B)端;
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数如图乙,此时的阻值为 Ω,接下来 (能/不能)用多次测量取平均值的方法来减小误差。
(4)完成实验后,小明再利用图甲所示的电路探究“电压一定,电流与电阻的关系”将小灯泡更换为定值电阻,增添了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,调整电源电压为4.5V,继续实验。
①他先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关S,调节滑片P到适当位置,控制电压表示数为2V不变,读出电流表示数记录下来;
②断开开关S,小明用10Ω的电阻代替5Ω的电阻,直接闭合开关S,此时电压表示数会 2V(选填“大于”、“小于”或“等于”),接着应移动滑片P使电压表示数仍为2V,则应将滑动变阻器接入电路的阻值 (填“调大”或“调小”)。
【答案】 B 8.3 不能 大于 调大
【详解】(1)[1]根据实验电路要求,电压表与小灯泡并联,小灯泡与滑动变阻器、电流表串联,滑片向左滑动时灯泡变亮,则电路电流变大,接入电路的总电阻变小,故滑动变阻器选用左下接线柱与电流表串联,如下图
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在最大接入阻值处,即B端。
(3)[3]由图乙可知,电压表选用小量程,示数为2.5V,为额定电压,电流表选用的也是小量程,示数为0.3A,故此时的阻值为
[4]由于小灯泡的阻值会随着温度的变化而变化,因此不能通过改变小灯泡两端电压进行多次测量取平均值的方法来减小误差。
(4)[5][6]探究电流和电阻的关系时,当取下5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,此时电路总电阻增大,电流变小,则滑动变阻器两端电压变小,根据串联电路分压原理可知此时定值电阻两端电压高于2V,即电压表示数会大于2V。要保持定值电阻两端的电压不变,根据串联分压的原理,则滑动变阻器两端的电压需增大,应使滑动变阻器阻值调大以分到更多的电压。
16.为了用电流表、电压表测定值电阻的阻值,实验小组设计了如图甲所示的电路.请你回答下列问题:
连接电路时,开关应处于 状态。闭合开关后,电流表和电压表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,电压表的最小分度值是 V,则此时电阻的测量值 Ω。为了测量的电阻值更精确,我们可以通过 方式获得多组数据,进而归纳得出实验结论。
【答案】 断开 0.3 0.1 9.0 改变干电池节数
【详解】[1]为了保护电路,连接电路时,开关应断开状态。
[2][3][4]由图乙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.3A,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是2.7V,此时电阻阻值为
[5]为了获得多组电流和电压,可以改变导体两端的电压,测量多组数据进行分析,所以可以通过改变干电池节数方式获得多组数据,进而归纳得出实验结论。
17.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)实验的原理是 。
(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V, 为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端移动;
(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为 A.此时小灯泡的电阻是 Ω (保留1位小数);
(4)小灯泡的Ⅰ-U关系如图丙,当小灯泡的两端电压增大时,它的电阻 ,其原因是灯丝电阻受 的影响;
(5)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丁所示的电路,测出了Rx的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S, 读出电流表的示数,记为I1;
②将滑片移到b端,闭合开关S, 读出电流表的示数,记为I2;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则Rx= 。
【答案】 B 0.26 9.6 增大 温度
【详解】(1)[1]根据公式可知,用电压表测出小灯泡两端的电压,用电流表测出通过小灯泡的电流,就可以求出小灯泡的电阻。
(2)[2]闭合开关,移动滑片至某位置时,小于灯泡额定电压2.5V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律可知,应减小变阻器两端的电压,根据串联分压原理可知,应减小变阻器接入电路的阻值,应将滑片P向B端移动。
(3)[3][4]当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,选用的小量程,分度值0.02A,示数为0.26A,则此时小灯泡的电阻为
(4)[5][6]分析图像丙可知,当小灯泡两端电压增大时,电阻在增大,这是因为当小灯泡两端电压增大时,温度也会升高,灯丝电阻随着温度的升高而增大。
(5)[7]将滑片移到a端,此电路为Rx的简单电路,闭合开关S,记为I1,由可得电源电压
U=I1Rx … ①
将滑片移到b端,此时Rx与R串联,读出电流表的示数I2;则
(Rx+R)I2=U … ②
读出滑动变阻器的最大阻值为R,由①②两式联立可得
18.小明使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,电压为3V的电源以及规格为“10Ω,0.5A”的滑动变阻器等器材,来“探究电流与电阻的关系”。
(1)他首先将5Ω的电阻接入了图甲的电路中,检查时发现电路中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)电路正确连接后,闭合开关时发现,此时电压表和电流表均无示数,他判断产生此现象的原因是 (选填“定值电阻”或“滑动变阻器”)断路。排除故障后移动滑动变阻器的滑片,电流表示数如图乙所示,则此时电压表示数为 V;
(3)当定值电阻由5Ω换为10Ω时,为达到实验要求,需向 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片。
(4)小明按上述方法,更换不同阻值的电阻进行了多次实验后,得出结论: 。
(5)小明又设计了图丙所示的电路测量额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,电源电压保持不变,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下:
①闭合S、S2,调节滑片使电流表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,断开S2,闭合S1,读出电流表的示数I1;
③小灯泡正常发光时的阻值为 (用已知物理量和测得量字母表示)。
【答案】 滑动变阻器 2 右 电压一定时,导体中的电流跟电阻成反比
【详解】(1)[1]实验中应将电流表串联接入电路,电压表并联在定值电阻两端。如图所示:
(2)[2]电流表无示数,说明电路断路,而电压表也无示数,说明电压表连到电源的部分断路,则故障为滑动变阻器断路。
[3]由图乙可知电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.4A,根据欧姆定律可得
U=IR=0.4A×50Ω=2V
电压表示数电压表示数为2V。
(3)[4]实验时需控制电阻两端电压不变,当定值电阻由5Ω换为10Ω时,其两端的电压会变大,为达到实验要求,根据串联分压原理可知需增大滑动变阻器接入电路的阻值,即需向右调节滑动变阻器的滑片。
(4)[5]进行了多次实验后,得出电流和电阻的关系为:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(5)[6]①闭合S、S2,灯泡与定值电阻并联,电流表测通过R0的电流,调节滑片使电流表的示数为;②保持滑片位置不变,断开S2,闭合S1,灯泡与定值电阻并联,电流表测干路电流,读出电流表的示数I1;则流过小灯泡的电流为
小灯泡正常发光时的阻值为
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